水电站工程施工问题及其措施

摘要：针对万家口子水电站工程建设过程中的几大主要问题：主要地质问题、施工总进度控制混凝土施工、导流洞漏水问题等，笔者介绍了施工单位在工程管理中采取的应对措施及成功经验，施工经验可供同类水电工程借鉴。

关键词：万家口子水电站；双曲拱坝；施工总进度控制；导流洞；漏水

1概况

万家口子水电站工程坝址位于北盘江支流革香河上，地理位置位于云南省宣威市及贵州省六盘水市境内，为两省交汇地界，距云南省宣威市70km，距贵州省六盘水市77km。北盘江是珠江流域西江水系的一级支流，北盘江流域水资源总量为143×108m3，万家口子水电站是北盘江上游的龙头电站，水库具有不完全年调节能力。大坝坝顶高程1452．5m，水库正常蓄水位1450m，最大坝高167．5m，大坝为在建最高碾压混凝土双曲拱坝，水库总库容2．793×108m3，电站装机容量为180MW（2×90MW），多年平均发电量7．1亿kW∙h。主要建筑物有碾压混凝土拱坝、坝顶溢流表孔、消能水垫塘、坝身冲沙中孔、引水系统、地面厂房及开关站等。主要工程量：土石方开挖243．5万m3，混凝土130万m3，钢筋制安13694t，帷幕灌浆15．2万m，固结灌浆13．8万m，金属结构安装3521t。

2主要的地质问题及应对措施

万家口子水电站工程于2009年12月开挖到1290m高程时揭露了新的地质缺陷，新揭示F101、F201、F202断层，受断层影响，坝基大部分为Ⅲ类、Ⅳ类岩体，不适宜作为坝基岩体。在综合勘察和全面复核计算基础上，采取“混凝土置换＋坝肩传力洞＋抗力体大吨位预应力锚索＋抗力体排水平洞（排水孔）”等多项措施综合整治加固，不改变拱坝体型，对工程加固措施加强观测。经蓄水检验，基础处理方案是成功的。根据《万家口子水电站基础处理设计变更专题报告》：大坝基坑继续下挖12m，新增下挖部分宽为30．0～53．5m，基坑左右侧按1∶0．2边坡开挖，上游侧按1∶1．0开挖至1279m高程后按1∶0．2开挖至基底高程1273m，石方开挖量共计15240m3。为了保证坝基开挖边坡的安全度汛，需完成地质缺陷的深挖及回填混凝土，经讨论分析比较，采用垂直运输与明挖相结合，在水垫塘区内修降坡路以满足开挖和后期混凝土可直接浇筑的需要。在岩石破碎带、强卸荷带、危岩体、地质缺陷以及边坡新喷混凝土等部位进行爆破作业时，采取密孔和减小爆破药量及控制爆破振动。石方槽挖采用手风钻钻孔，分层小梯段微差控制爆破，液压反铲清碴，槽挖深度较大时，采用长臂反铲进行开挖。槽挖爆破参数按爆破试验成果设计，留足垂直保护层进行底部开挖。若无条件进行预裂爆破，则留足侧面水平与底部垂直保护层，先开挖中部，然后进行光面爆破或保护层开挖。断层处理槽挖采用手风钻造浅孔，小药量微差松动爆破，若为小断层，则用人工撬挖清除；若为大断层，则采用1．2m3液压反铲、自卸汽车配合出碴，基底人工清理。从开挖高程段表面岩层完整度来看，爆破裂隙及影响裂隙少，无超钻爆破孔，施工以来爆破设计和施工控制参数均符合措施要求，基坑的开挖总体效果较好，局部存在完整性较差的情况，后续通过固结灌浆提高基岩的整体性和抗变形能力，对坝基开挖存在的缺陷有很大的改善作用。针对大坝的重大地质缺陷和设计变更，施工单位及时组织人员、投入充足的机械设备，采用三班倒赶工措施，精心组织，仅用46d完成深挖处理，汛前完成了回填混凝土施工，确保了大坝的安全度汛。

3施工总进度控制与主要措施

万家口子水电站工程自2007年8月开工以来，由于征地等问题，工程建设时断时续，2012年6月至2014年9月处于停工状态，经过大唐集团云南分公司不懈的努力，2014年10月15日工程得以续建，续建后总进度目标为2016年底大坝下闸蓄水节点目标，工期紧，任务艰巨。大型工程施工进度影响的因素纷繁复杂，如设计变更、技术、资金、机械、材料、人力、水电供应、气候、组织协调等，仍不可避免会出现某阶段暂时性的工期滞后，为了达到节点目标工期，弱化安全质量，不计成本超强度的赶工已成为水电施工的常态。我们立争改变这种“”状况，为了使万家口子水电站能在较高水平投产发电，在工程建设中大力推行均衡施工管理，合理投入资源，精心组织施工，以实现快速施工，而均衡生产必需各参建单位的积极努力。业主主要工作是控制总进度，保证重大工程措施落实；项目部主要工作是保证技术措施落实到位，安全质量管控到位，计划、成本、资金管理到位，资源配置到位。各参建单位用均衡施工的理念来安排工作，全面分析施工进度状况，找出问题根源，提出调整措施，加强各专业工种之间的协调、配合及工序交接管理，保证施工顺利进行。依据业主制定的节点目标，由项目部总工组织编写详细的下闸、发电施工进度计划，对基础处理工程、大坝工程、厂房工程、引水系统工程等4条关键线路项目策划，各参建单位用均衡生产的理念来安排生产，项目经理作为总指挥统筹解决人、材、机等资源配置，加大混凝土施工“一条龙”的管理力度，定期召开内部施工调度协调会，协调好施工各环节的管理，同时要求参建各方密切配合和大力支持，理顺各种关系，及时解决现场各种问题［1］。在施工中大力推广“五新”技术，采用先进技术、先进工艺和先进机械设备，提高生产效率，保证质量，加快施工进度，如采用翻转的大块模板施工技术、钢筋电渣压力焊接技术、高压冲毛技术、混凝土双掺技术［1］、混凝土配合比优化设计、混凝土温控措施、先进的平仓机械等，来保证项目的快速优质施工。大力推行均衡施工管理在万家口子水电站建设中取得了较大的成效。2016年底大坝浇筑至1430m高程，不到2年时间完成约76万m3混凝土浇筑，2017年1月大坝通过蓄水安全鉴定。

4混凝土施工存在的问题及采取的措施

4．1人工砂石系统含粉量不足的问题及采取的措施。本工程混凝土总量130万m3，共需各级成品砂石料约300万t，根据施工总进度计划，工程混凝土高峰时段浇筑强度8万m3／月。系统综合处理能力800t／h，其中人工砂设计处理能力要求为220t／h。本工程砂石料加工系统采用两段破碎，三级筛分，立轴冲击式破碎机和棒磨机联合制砂的工艺流程进行设计。本系统由粗碎、预筛分、中碎、分级筛分、立轴破制砂、制砂筛分、棒磨机制砂、半成品料仓、成品料仓、调节料仓、供电、供水和废水处理设施、场内道路、系统辅助设施等部分组成。通过试运行发现人工砂含粉量最高只有14％，无法达到碾压混凝土最佳含粉率（18％±2％）、砂的含水率大于6％的要求，出现砂的生产能力不足等问题。高产量制粉和均匀掺粉是一个技术难题。解决石粉产量不足的做法：一是采用进口的高效石粉回收装置真空旋流器，二是购买石粉掺入，三是购买大型磨粉机进行生产［2］。本工程如采用进口真空旋流器回收石粉，则价格昂贵；如购买石粉，则细度模数难以满足要求，且运量大，成本高；生产满足水工混凝土砂石料石粉需要的大型磨粉机缺少成功使用的先例，满足质量和产量要求的合格的大型磨粉机在市场上较少。水泥厂和冶矿厂常用的球磨机难以达到规范要求的颗粒细度模数。经考察论证比较，采用1台新型的MTM160中速T型磨粉机制粉和1台MBZ2136型棒磨机，设计制粉能力达20t／h，使含粉率达到18％±2％，同时满足人工砂的生产能力要求。为了给人工砂均匀加粉，采用集中粉罐往成品人工砂输送皮带机上均匀加粉的方法。为了解决人工砂脱水时间不足问题，在成品砂出料胶带机头增加1台YK1845直线振动筛作为脱水用，以减少成品砂中的含水量，减轻自然脱水的压力，扩大砂仓仓容，使砂仓有4～7d的脱水时间，增加2号成品砂仓防雨防晒棚，增加排水孔、排水沟，砂仓轮流交换使用［2］。通过改造，使人工砂含粉量达到碾压混凝土最佳含粉率（18％±2％）、含水率小于6％的规范要求，砂的生产能力满足要求，保证混凝土性能满足设计、规范和施工需要。4．2强制式拌合系统产量低的问题及采取的措施。目前国内大型水工碾压混凝土大坝工程均采用强制式拌和楼和自落式拌和楼拌制碾压混凝土，其优点在于由于楼上有储料罐，拌合效率更高，循环拌合时间和拌合能力保证性强。万家口子水电站工程安装了2座4m3和1座3m3的强制式拌和站，按现场实测拌合系统生产能力：每罐拌料需时为2min10s至2min30s，由此可计算3座拌和楼在理想状态下的碾压混凝土生产能力为297～264m3／h，而实际综合生产能力最高只有170m3／h，平均只有140m3／h。影响综合生产能力的主要因素如下：由于拌合设备本身缺陷，致使储料罐存料斗无法打开，螺旋机输送管偏小，水泥或煤灰经常堵，需人工处理，影响混凝土生产的连续性，降低拌合生产能力；外租汽车只能运9m3，4m3拌和楼单拌只能按3m3以满足外租车辆需要，也影响了拌合系统的生产能力。针对以上问题采取以下措施：对弧形门进行了扩口增压改造，使其能存一罐的拌合料，并容易开关不受阻；螺旋机由Φ323型（117t／h）更换为Φ323型（170t／h），改进拌合系统卸料小车的卸料方式，提高进料效率，增加车辆，选取合适的载重量，使其与拌和楼的单拌生产能力相匹配；尽可能发挥拌合系统的生产能力，满足仓面要求；科学合理地进行仓面工艺规划，加强混凝土施工“一条龙”设备配套和生产组织管理，严格工艺流程和标准，培训操作人员，提升技能和熟练程度，优化混凝土仓面布置等，充分发挥拌合系统的连续生产能力。采取措施后，综合产能平均达到200m3／h。由于受大坝地质缺陷影响，坝肩需进行第三次开挖且置换混凝土，以及厂房施工图纸滞后等诸多客观、主观因素影响，导致大坝、厂房等关键线路进度滞后。为保证2016年底大坝下闸蓄水，厂房、大坝、引水洞、水垫塘等主要项目混凝土施工集中在2015年1月至2016年10月浇筑，剩余的工程量达95万m3，且混凝土品种多。高峰期月生产混凝土达7万m3，改造后的拌合系统综合生产能力仍不满足高峰期生产需求。为保证大坝按时下闸蓄水，业主同意增加1座3m3拌和楼，主要用于生产常态、变态混凝土，辅助生产碾压混凝土。混凝土的综合产能平均达到240m3／h以上。拌合系统经改造和增容，提高了混凝土的生产能力，不到2年时间共完成约76万m3混凝土浇筑，厂房、大坝、引水洞、水垫塘等主要项目混凝土浇筑满足进度目标的要求，2017年1月大坝通过蓄水安全鉴定。

5导流洞漏水问题及采取的措施

导流洞进口闸门于2017年2月9日下闸，2月11日导流洞洞身围岩出现渗水，在进口段0＋080～0＋120段出现多处集中涌水点，涌水量随着库水位抬高不断增加，3月23日最大流量约14．1m3／s，平均流速约0．895m／s，洞内水深约3m，导流洞内水深流急，施工面狭窄，堵头封堵存在重大施工安全隐患和技术问题，也面临材料运输、临时导排水、混凝土浇筑、堵头结构稳定等诸多施工难题［3］。面对导流洞封堵安全隐患突出、工期短、施工难度大的严峻形势，在深入分析导流洞整体稳定问题、洞内流量流速变化规律后，制定了以“洞内封堵为主，洞外防渗为辅”的原则，决定采用临时堵头＋永久堵头的封堵方案。临时堵头是整个封堵工作中最为关键的一环，重点研究临时堵头施工方案［3］。临时堵头段位于桩号0＋384．5～0＋408．5处，长24m；永久帷幕灌浆堵头段位于桩号0＋408．5～0＋438．5处，长30m，见图1。临时堵头挡水标准按100年一遇洪水频率计算，临时挡水最高水位1436．47m，临时堵头由上游挡水钢闸门、叠梁门、排水钢管和堵头本体构成，临时堵头纵向分为两段施工，第一浇筑段10m，第二浇筑段14m。排水钢管按淹没出流计算，布置8根Φ800mm排水钢管；叠梁门挡水标准按挡70m水头计算，临时挡水最高水位1370m，满足枯水期防洪要求；排水管阀门关闭前，放下钢板闸门，减少排水钢管内流量，解决水下12个蝶阀难关闭问题［3］。万家口子水电站导流洞临时堵头施工风险极大，结合万家口子水电站导流洞地形地质、水文条件特点，研究临时堵头施工方案。在最大流量约14．1m3／s，平均流速约0．895m／s，水深约3m情况下，研究了挡水钢闸门配合蝶阀关闭、型钢叠梁门作为安全保障又兼做止水和模板及水下混凝土浇筑的临时堵头施工方案，保证了临时堵头封堵成功，为永久堵头施工创造了干地条件，封堵效果良好。

6结语

针对万家口子水电站工程施工出现的各类问题，广西水电工程局科学管理，精心组织，采取相应的措施及对策，同时加强对可能出现的其他工程问题的预测预控，在业主、设计、监理等各方的支持下，各项工作均处于有效的控制状态［4］，保证工程的安全和质量，有效控制施工成本，工程按时完工，为今后同类项目施工提供借鉴。

参考文献：

［1］卢山，卢辉．乐滩水电站施工中主要问题及其对策措施［J］．红水河，2006（3）：15－19．

［2］卢山．万家口子水电站碾压混凝土双曲拱坝优质施工技术研究［J］．中国高新技术企业，2014（17）：111－112．

［3］宇超，卢山．万家口子水电站施工关键技术应用［J］．红水河，2017（6）：1－4．

［4］徐培基．乐滩水电站工程建设的主要问题及其对策措施［J］．红水河，2003（2）：3－6．

作者:罗远耀 单位:中国能源建设集团广西水电工程局有限公司