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淺談遼寧蒲石河抽水蓄能電站輸水隧洞防滲系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工

2019-07-26 06:22:00
陜西水利 2019年6期
關(guān)鍵詞:土工膜墊片土工

寧 川

(本溪市水利工程建設(shè)管理中心,遼寧 本溪 117000)

輸水隧洞滲漏問題一直困擾著水利工程的運(yùn)行管理,具有發(fā)生頻率高,產(chǎn)生原因復(fù)雜的特點(diǎn)。防滲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、施工質(zhì)量、伸縮縫的止水材料及隧洞所處的地質(zhì)環(huán)境均有可能導(dǎo)致隧洞涌水和滲漏,嚴(yán)重危害隧洞的安全運(yùn)行。因此,對于輸水隧洞工程的質(zhì)量需從整體設(shè)計(jì)、重點(diǎn)部位施工等方面進(jìn)行嚴(yán)格控制[1]?;诖耍疚慕Y(jié)合遼寧蒲石河抽水蓄能電站輸水隧洞防滲系統(tǒng)進(jìn)行探討。

1 工程概況

遼寧蒲石河抽水蓄能電站位于遼寧省寬甸縣境內(nèi),位于鴨綠江右岸支流蒲石河干流下游。為Ⅰ等大(1)型工程。樞紐由上水庫鋼筋混凝土面板堆石壩、下水庫混凝土重力閘壩、輸水系統(tǒng)、地下廠房和地面開關(guān)站等建筑物組成。電站共有4臺機(jī)組,總裝機(jī)容量1200 MW,單機(jī)容量300 MW,承擔(dān)電網(wǎng)的調(diào)頻、調(diào)峰、填谷和事故備用。電站的年均發(fā)電量達(dá)18.6×108kW·h。其中上下水庫進(jìn)出水口間距離2.5 km,自然落差280 m。

發(fā)電引水系統(tǒng)由進(jìn)水口、引水隧洞上平段、引水隧洞下平段、引水隧洞斜洞段和壓力鋼管組成。兩條引水隧洞中心線間距30 m,洞徑8.1 m,下平段后接高壓引水叉管。引水隧洞沿線山體較厚,圍巖為微-新鮮、較為完整的混合花崗巖,Ⅱ類圍巖。廠房及主變洞室頂拱局部地段因斷層破碎帶形成若干個(gè)不利組合體。

2 輸水隧洞防滲系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工

2.1 防滲系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引水隧洞在修建控制洞后首先完成第一次襯砌,采用厚度150 mm~200 mm的混凝土噴射支護(hù),緊接著鋪設(shè)土工織物和土工膜,后根據(jù)計(jì)算厚度澆筑二次襯砌混凝土。

二次襯砌混凝土是防治壓力水滲漏,抵抗圍巖變形壓力的主體結(jié)構(gòu),通常由最骨料大粒徑20 mm~40 mm,坍落度8 mm~12 mm的泵送混凝土澆筑而成。澆筑過程中應(yīng)保護(hù)土工膜不被破壞[2]。二次襯砌混凝土要保證足夠的抗?jié)B性和耐久性,通常摻加少量粉煤灰和外加劑,嚴(yán)格控制水灰比,以預(yù)防產(chǎn)生裂縫等滲水通道。伸縮縫止水片應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求埋設(shè),以焊接形式處理接頭,不允許搭接。

由于電站混凝土的滲透系數(shù)達(dá)1×10-5cm/s,在內(nèi)部縫隙中極易形成穩(wěn)定的滲水通道,因此除在一次和二次襯砌間鋪設(shè)土工織物外,還應(yīng)加一層土工膜,增強(qiáng)整個(gè)防滲系統(tǒng)的防水層結(jié)構(gòu)。此土工膜防滲系統(tǒng)不僅能增強(qiáng)防滲作用,亦能阻止二次混凝土產(chǎn)生裂縫,通常選用聚乙烯(PE)、乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)和聚氯乙烯(PVC)等滲透系數(shù)達(dá) 10-11cm/s~10-14cm/s的高分子不透水材料。幾種常見的土工膜材料性能見表1。

表1 土工膜材料性能

2.2 防滲系統(tǒng)施工

電站輸水隧洞開挖過程中,圍巖穩(wěn)定性較差,開挖后自穩(wěn)時(shí)間短,易變形,采用短進(jìn)尺導(dǎo)洞開挖[3],二次襯砌緊跟一次支護(hù),超前錨桿支護(hù)的方式掘進(jìn)。

(1)一次襯砌混凝土

第一次混凝土襯砌澆筑完畢后,要集中處理裸露在表面的錨桿、鋼筋、鐵絲等,切斷冒頭后使用砂漿抹平。按照相關(guān)規(guī)范要求,混凝土表面的凹凸半徑應(yīng)不小于300 mm,凹陷部位長高比不小于7∶1,若遇隧洞斷面變化或轉(zhuǎn)彎處,凹凸半徑不應(yīng)小于500 mm。

(2)土工織物鋪設(shè)

使用4個(gè)圓形的PVC墊片,在隧洞拱頂及邊墻上固定1 m2的土工織物。采用沖擊鉆打孔,并在孔中塞入膨脹螺栓套,擰緊墊片,固定土工織物。

(3)土工膜鋪設(shè)

土工膜的長度按照隧洞周長和搭接長度之和裁剪。在拱頂采用熱風(fēng)塑料焊槍焊接土工膜。將土工膜沿兩邊展開,自上而下和墊片一一焊接,水平縫最后使用雙縫熱碶自動爬行焊機(jī)焊接。

噴射土工膜時(shí)需注意:1)焊接前需擺正土工膜,膜之間的水平縫應(yīng)與洞軸線保持平行;2)土工膜搭接縫應(yīng)錯(cuò)開,防止形成集中貫穿滲流路徑。隧洞直徑較大,超過5 m時(shí)也可搭設(shè)支架施工,保證施工質(zhì)量。

(4)土工膜密封性檢查

密封性即檢查焊縫的連續(xù)性,防止接縫焊接不嚴(yán)密導(dǎo)致漏水。在施工現(xiàn)場采用非破壞性的壓氣檢查法[4],充氣長度控制在50 m~100 m,外接壓力表直接顯示內(nèi)部壓強(qiáng)。檢查中密封兩焊縫,使中間保持空腔狀態(tài),在一端利用打氣頭向內(nèi)部充氣,壓力保持在0.15 MPa~0.2 MPa之間,充氣后觀察2 min,以空腔內(nèi)壓強(qiáng)下降值不超過20%且保持穩(wěn)定為合格。這種方法操作簡單,精確度較高,能滿足檢查標(biāo)準(zhǔn)和進(jìn)度要求。

4 結(jié)語

(1)對于輸水隧洞的防滲封堵工程質(zhì)量,應(yīng)從設(shè)計(jì)、施工和材料等方面進(jìn)行嚴(yán)格控制。緊密結(jié)合隧洞的運(yùn)行條件,科學(xué)設(shè)計(jì)防滲系統(tǒng),分析襯砌結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性,選擇質(zhì)量合格、符合要求的防滲材料。

(2)不同于鐵路、公路等隧道工程,水工隧洞以輸水為主要目的,其二次襯砌混凝土不僅作為圍巖壓力的承載結(jié)構(gòu),同時(shí)還需承受水流內(nèi)壓,尤其對防止高水頭有壓隧洞的內(nèi)水外滲具有重要意義。

(3)施工中應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行填筑灌漿,確保堵漏效果。并在施工支洞布置檢修孔,為后期檢查維護(hù)輸水隧洞提供安全可行路徑。

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