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居甫渡水电厂坝体层间渗水处理工程

一、概述

居甫渡水电站位于云南省普洱市墨江哈尼族自治县(左岸)与江城哈尼族彝族自治县(右岸)的界河李仙江河段上,为李仙江干流七个梯级开发方案(即崖羊山、石门坎、新平寨、龙马、居甫渡、戈兰滩、土卡河)中的第五个梯级。坝址位于把边江与阿墨江汇合口下游约3.5km处。

居甫渡水电站坝址距昆明公路里程为363km,距墨江县城公路里程为89km,距泗南江公路里程为23km。昆明经玉溪、墨江至元江274km,为汽车专用一、二级公路,墨江~坝址89km,主要为三、四级公路。昆明至玉溪有准轨铁路107km可供利用,并通过成昆铁路、贵昆铁路、南昆铁路与全国铁路联网。

电站开发任务以发电为单一目标,电站建成后可发展旅游,促进库区水土保持和库区养殖等。电站为坝后式开发,枢纽主要由以下建筑物组成:拦河大坝、溢流表孔、冲沙底孔、消力池、电站进水口、引水隧洞、地面厂房和下游河道护岸工程等。拦河坝为碾压混凝土重力坝,坝顶高程525m,最大坝高95m,坝顶长320m,水库正常蓄水位522m,死水位514m,校核洪水位522.7m,总库容1.74亿m3,其中调节库容为0.371亿m3,具有周调节能力。电站安装3台单机容量为95 MW的混流式水轮发电机组,总装机容量为285 MW,保证出力67.1MW,多年平均年发电量13.07亿kW·h,装机年利用小时数4586 h

 

二、建筑物概述

布置简介

工程枢纽由碾压式混凝土重力坝(左岸非溢流坝段、左岸进水口坝段、溢流坝段、右岸非溢流坝段)、泄洪消能、引水发电系统(3条引水隧洞、主副厂房、GIS楼)等建筑物组成。

上游正常蓄水位522.00m,设计洪水位518.41m,校核洪水位522.70m,死水位514.00m,汛期冲沙限制水位516.00m。下游正常尾水位458.52m,最低尾水位456.72m,设计洪水位473.59m,校核洪水位477.85m

碾压式混凝土重力坝由左岸非溢流坝段、左岸进水口坝段、溢流坝段、右岸非溢流坝段等组成,坝轴线采用折线型布置形式,在坝轴线转折处设楔形体坝段,左、右岸非溢流坝段长121m,河中溢流冲沙坝段长118m,左岸进水口坝段长75m,楔形体坝段长6m。坝顶高程525.00m,坝顶总长320m,坝顶基本宽度为11m,坝体上游面在高程470.00m以上为铅垂面,以下为10.2的斜面,所有坝段的下游坡为10.8,最大坝高95m

泄洪建筑物有5个孔口尺寸为13m×20m(宽×高)的溢流表孔及一个5m×8 m的泄洪冲沙底孔组成,表孔布置在河槽中,泄洪冲沙底孔布置于溢流表孔的左侧。泄洪以溢流表孔为主,冲沙底孔的主要功能是排沙,常年洪水时可兼作泄洪。

溢流表孔泄洪采用宽尾墩—消力池联合消能。消力池底板高程443.00m,池长137m,池底宽93m,底板厚度为4m。在消力池末端设尾坎,坎顶高程459.00m,坎顶宽3m,上游端用1:1.5反坡与消力池底板连接。电站3台机满发尾水位为458.52m,低于消力池末端尾坎高程,消力池在枯水期具有检修条件。

在左岸折线坝段布置电站进水口,其底板高程为498.00m。进水口采用单机单管方式进水,共设三个进水塔,每个进水塔闸室尺寸均为(长×宽×高)27m×25m×27m。每个进水塔设置两道垂直拦污栅槽、一扇检修闸门和一扇事故工作门。拦污栅为通仓式布置,各机组段相互不连通,拦污栅分4孔布置,孔口尺寸(宽×高)3.8m×16.5m,检修门和事故工作门孔口尺寸(宽×高)分别为7.0m×11.5m7.0m×10.0m

电站采用单机单管方式供水,三条压力引水道平行布置,引水隧洞轴线间距为25m,压力钢管轴线间距调整为22.5m1#2#3#引水隧洞分别长约432m467m504m,压力钢管长度均为45m。按不设置调压井,满足调保要求确定1#2#3#压力隧洞内径分别为8.6m9.0m9.3m,压力钢管内径均为6.4m

2.2挡水建筑物布置

挡水建筑物为碾压混凝土重力坝,坝顶高程525.00m,最低建基面高程430.00m,最大坝高95m,坝顶总长320.00m,坝顶基本宽度为11m,坝体上游坝坡为1:0.2的斜面,下游坝坡为10.8。坝轴线采用折线型布置形式,在坝轴线转折处设楔形体坝段,从右至左布置右岸非溢流坝段、溢流冲沙底孔坝段、楔形体坝段、左岸折线进水口及非溢流坝段共13个坝段,最大坝段宽度为34m,其中左、右岸非溢流坝段长121m,河中溢流冲沙坝段长118m,左岸进水口坝段长75m,楔形体坝段长6m

2.3坝体构造

2.3.1坝体分缝

a.横缝及止水

大坝混凝土的分缝原则是根据坝基条件、结构布置、施工浇筑条件和温度控制等因素确定的。本工程挡水建筑物为碾压混凝土重力坝,从左至右共设有13个坝段,各坝段宽度分别为:左岸1#2#非溢流坝段为20m,进水口3#5#坝段为25m6#楔形体坝段为6m,7#冲沙底孔坝段为24m, 8#9#溢流表孔坝段为34m10#溢流表孔坝段为24m,11#储门槽坝段为26m,右岸12#13#非溢流坝段分别为24m33m。由于8#9#溢流坝段较宽为34m,为防止在这些坝体上游侧混凝土中产生劈头裂缝,因此分别在8#9#坝段上游侧的坝段中部设置3m长的短横缝,称之为假缝。为提高坝体的整体性,以适应坝基由于岩性软而产生的不均匀变形,坝段之间的横缝在碾压混凝土部位均采用不连续诱导缝。不连续诱导缝的切缝原则为:在厚度方向上每碾压30cm切缝深度20cm,但在上下游方向上切缝不完全切穿,只切75%(即3/4,相当于整个缝面有50%是连通的(即成缝面积只有50%)。

横缝内上游面设二道紫铜止水片,一道橡胶止水带,第一道止水片距坝轴线1.0m,止水片之间间距0.75m。横缝下游面止水片的设置高程按下游校核水位控制做到478.50m高程即可, 非溢流坝段横缝下游面设一道紫铜止水片,溢流表孔坝段横缝沿溢流表面以下60cm处设置一道紫铜止水片,距紫铜止水片75cm处再设置一道橡胶止水片。止水片与坝基衔接处下凿止水坑,止水片嵌埋入建基面下50cm,组成封闭止水系统。

b.纵缝

由于采用碾压混凝土通仓薄层连续填筑的施工方式,因此只在下游溢流面反弧段末端坝横0+093.445m处设一纵缝,与下游消力池分开。

纵缝内设置两道紫铜止水片与坝基相接,形成封闭止水。

2.3.2坝体混凝土

a.坝体防渗结构

居甫渡坝体采用二级配富胶凝碾压混凝土作为主防渗结构。除局部不便碾压的部位(或坝段)采用常态混凝土防渗,其余大坝上游面均为二级配富胶凝碾压混凝土防渗,大坝碾压混凝土表面还设置0.8m厚的变态混凝土加强防渗。此外还在上游坝面470m高程以下设置一层φ18@20×20cm的钢筋网,加强高水头作用下上游坝面的防裂作用,限制裂缝的发展。上游二级配碾压混凝土水平宽度根据作用水头不同采用311m不等,以其下游边界距坝体排水孔幕的距离不小于0.3m控制,由此确保排水孔幕的排水降压效果。为进一步加强上游防渗结构的可靠性,在大坝的上游面,涂刷一层水泥基渗透结晶型防水材料。此涂料能够在混凝土中形成不溶于水的的结晶体,自动填补混凝土中的毛细孔道以及因混凝土本身因干缩所产生的表面裂缝,从而使混凝土致密、防水以提高混凝土自身抗裂及防渗能力。坝体下游面的防渗按下游校核水位控制,以高程478.50m为界分成两部分。高程478.50m以下也采用变态混凝土与二级配富胶凝碾压混凝土组合防渗,高程478.50m 以上采用坝体三级配碾压混凝土自身防渗,其表面0.50m范围内根据坝体外观要求可采用变态混凝土。

b.坝体混凝土分区

为了充分发挥碾压混凝土筑坝大仓面碾压和快速施工的特点和优势,坝内廊道布置以尽可能简化和减少施工干扰为原则,结合两岸灌浆廊道及两岸坝基较陡而分层布置灌浆、交通及观测廊道,分别在431.50m480.00m高程布置两层水平廊道,根据廊道的使用功能,整个坝体内部廊道系统有基础灌浆排水廊道、基础排水廊道和交通观测廊道等组成。

①基础灌浆廊道

由于坝体设计要考虑封闭抽排,坝基上、下游及横向均设灌浆帷幕及排水幕,相应的在这些部位必须设置基础灌浆排水廊道,上游基础灌浆排水廊道设于坝内上游侧底部,廊道上游侧距坝轴线3.5m,断面形式为方圆形,尺寸为3m´4m(´)。坝基下游及横向基础灌浆排水廊道断面形式为方圆形,尺寸为2.5m´3m(´)。基础灌浆廊道主要布置在431.50m高程上。

②基础排水廊道

由于坝体设计为封闭抽排, 在河床部位必须设置纵横交错的基础排水廊道,以便有效地排除坝基渗水,减小坝基扬压力、提高坝的抗滑稳定安全度。横向(上、下游方向)排水廊道有2条,纵向(沿坝轴线方向)排水廊道有1条。基础排水廊道断面形式均为方圆形,尺寸为2.5m´3m(´)。基础排水廊道主要布置在431.50m高程上。

③坝内交通检查廊道

坝内交通检查廊道为坝内观测、检查、坝体排水和交通而设,同时兼顾施工时纵、横接触灌浆及坝内冷却排水。这些廊道分别布置在431.50m480.00m高程上。此外,还分别在2#6#13#坝段的508.00 m478.50m510.00m高程设横向交通或排风廊道与坝外连通,其中6#坝段478.50m高程的横向廊道兼做对外交通廊道。坝内交通检查廊道的断面形式均为方圆形,尺寸为2.5m´3m(´)

2.3.4坝体排水

坝体排水是为了拦截渗透水、减少坝体渗透压力的措施。坝体排水孔设置在上游二级配碾压混凝土的下游侧,自左岸到右岸形成一坝体排水幕。坝体排水孔采用钻孔而成,内径为110mm,间距3.0m。各层坝体排水管在不同高程位置均引至相应高程的坝体廊道内。

三、渗水情况

大坝自蓄水运行以来,上游灌浆排水廊道6号坝段453.0m高程观测间、433.0m高程9a坝段观测间正倒垂孔孔内漏水,导致垂线坐标仪无法观测,观测间底板积水严重;431.5m高程下游灌浆排水廊道廊道壁(廊道顶拱为预制砼拱圈)渗水,底板有积水;3号坝段488m高程廊道墙壁有渗水;478.5m高程坝后交通廊道入口进水口坝段砼渗水,该渗水与引水洞有关联,充水发电期间有渗水,机组检修放空期间干燥;右岸10坝段453m480m高程观测间传递系统孔漏水。

厂房靠下游侧混凝土墙体墙面渗水,导致墙面污染。3号机蜗壳廊道厂房沉降缝渗水

 

四、我公司在本项目承担的工作内容

1)大坝观测间漏水部位钻孔;

2)钻孔灌浆处理;

3)廊道内混凝土裂缝渗水处理;

4)厂房内墙面渗水处理及墙面恢复装修;

5)工程临建(包含风、水、电、临时道路等一切临建设施设备);

6)其他有关的工作。