沙沱水电站纵向围堰水下混凝土导管法浇筑施工（罗罡）

摘要: 水下混凝土施工因其作业环境及施工工艺的特殊性被归类为特种作业项目。沙沱水电站纵向混凝土围堰工程在施工过程中合理地进行施工组织，根据现场实际施工情况因地制宜地采用了可行有效的施工技术及工艺，施工整体效果较为理想。介绍了沙沱水电站纵向混凝土围堰工程的水下混凝土施工技术，包括施工方法、施工工艺、浇筑流程、施工控制指标等。

关 键 词: 围堰工程;水下混凝土;施工技术;沙沱水电站;乌江

中图分类号: TV551.3;TV544+ .925 文献标识码: A

1 概述

沙沱水电站位于乌江流域、贵州省沿河县城上游约7km处。其纵向混凝土围堰为电站枢纽工程前期导流用临时性设施，也是整个电站枢纽工程的关键设施，能否保质保量如期完工，直接关系到大江能否按期截流和后期能否按期蓄水发电。围堰为重力式混凝土结构，全长562.672m，分3个区组织施工。

由于施工阶段是枯水期，施工现场区域内水位高程一般在290.00m左右，水流流速0.5m/s左右，最大施工水深12m左右。根据现场查勘，施工区域范围内河床基岩面凹凸不平，水深深浅不一，施工船舶（特别是起重船舶）根本无法在施工现场运行。

2 水下混凝土施工技术

2.1 施工方法

水下混凝土浇筑的常用方法有导管法、泵压法、柔性管法、倾注法等，结合工程的施工特点及条件，选用导管法进行水下混凝土浇筑。

水下混凝土的施工程序一般是:水下基础清理→水下钻埋锚筋→水下立模→水下混凝土浇筑→水下拆模。其中水下立模是整个水下施工过程的重点、难点，其施工质量的好坏和施工速度的快慢直接决定了水下混凝土施工的质量及造价。

本工程因受施工现场水深条件限制，无法使用施工起重船舶进行水面施工作业，所以不适合使用大型拼装式模板。根据类似工程的经验并结合本工程特点，考虑采用的方法是:先在陆上预制固定模板用的骨架，然后吊至水下由潜水员安装固定，最后在模板骨架上预留的凹槽内安插定型小钢模即可。

2.2 施工工艺

（1）施工准备。施工准备主要包括:①施工人员调遣、设备就位安装、现场组织机构的建立、相关施工材料的采购等;②为形成水下及水面作业操作平台，结合工程水情，考虑自制浮船用于施工;③混凝土拌和系统、运输系统（混凝土输送泵）运行良好，确保混凝土半成品材料能够连续生产、连续运输、连续浇筑。

（2）施工便道修筑。为改善施工环境及配合后期混凝土水平入仓，采取修筑施工便道的方法将混凝土围堰与动态流水隔开，使水下混凝土处于静态水环境下进行施工作业，这不仅降低了施工难度也使工程造价得到了很好的控制。此外，为便于施工，从左岸拌和站出机口溜槽接料口附近修筑一栈桥，用于连接施工作业面及左岸施工便道。这不仅加强了交通及运输也便于管线及泵管的铺设，给水下混凝土施工作业提供了极大的便利。施工便道的修筑是本工程水下混凝土施工的一个特殊点，也是关键点。

（3）水下原始地形测量。为进一步了解水下地形情况，施工前由潜水员下水对施工区域范围内的水下情况进行探摸，然后由测量人员对堰址范围内的水下地形进行测量。测量方法为:采用测深重锤进行测量，按点距1m、断面距2m布置测点（地形起伏变化较大处可适当加密）。

（4）混凝土浇筑钢平台搭设。混凝土浇筑钢平台搭设所用的钢桁架单件重量较大（约2t），因受现场水深条件限制，本工程只能采用固定式平台。在浇筑完一段围堰后，采用人工辅以25t汽车吊进行平台的拆除及下一轮搭设。在制作钢平台时应尽量确保平台的整体性良好，以便于钢平台的周转倒运。

（5）基岩面清理。围堰底部基础部位多为岩石，局部有淤泥，为保证围堰施工质量，必须对围堰基础基岩面进行清理。水位较浅的部位采用人工直接清理，水位较深的部位由潜水员配合空气吸泥机及高压水枪进行清理。

（6）水下立模。①分仓、分层:由于最大水深在12.00m左右，考虑按3.00m高进行分层，先施工最深的一层，然后按序由下往上分层施工;②水下钻埋锚筋:先由陆上测量人员放样测出堰址的轮廓位置（特征点），接着潜水员在特征点处钻孔并安插锚筋，然后拉设水下导向绳，最后潜水员在水下依据导向绳采用手持式风钻按照孔距1.50m逐个进行钻孔、安放锚筋（孔径40mm，孔深1000mm，锚筋直径32mm，锚筋长度1500mm）;③模板骨架的预制焊接:模板骨架主要由12号槽钢和5mm缀板组焊而成，竖向钢骨架每1.20m一根，横向每1.00m一排，焊接时采取相应措施以防焊接变形;④模板拼装组立:由水面工作人员将竖向钢骨架吊到水下后在测量人员的配合下进行定位，调整到位后由1名潜水员将骨架和水下预埋的锚筋焊接牢固，另1名潜水员用钢支撑将骨架支撑好，接着将横向骨架吊至水下进行连接固定，最后在模板骨架上的凹槽内安插定型小钢模;⑤缝隙填塞:模板和基岩面的缝隙高度超过50cm的由潜水员在水下用木模进行封堵，较小的用袋装混凝土或土工布进行填塞处理;⑥模板周转:考虑至少配备3套模板进行周转使用。

（7）水下混凝土浇筑。采用直升导管浇筑水下混凝土，混凝土半成品材料由左岸拌和站提供，然后卸入溜槽溜至接料口进入混凝土输送泵，再泵送至位于浇筑工作面上方钢平台的集料斗，最后进入分溜槽通过导管到达浇筑点。

2.3 浇筑流程

（1）开浇阶段。采用顶塞法开浇，浇筑前利用引出的铅丝把滑塞悬挂在承料漏斗下的导管中，埋入导管内1～3m，且必须在仓位水面以上。当滑塞以上的导管及承料漏斗充满混凝土后，视水深及仓底情况不同，分别采取立即剪断铅丝、下滑至导管中部再切断铅丝或下滑至接近孔底后才剪断铅丝的方式。在未剪断铅丝前，利用下放铅丝控制混凝土沿导管下滑速度。剪断后依靠混凝土自重推动滑塞下落。完成开浇阶段后，用强光手电筒检查导管的空管部分，若不渗水即可连续浇筑混凝土。

（2）中间浇筑阶段。当导管内未灌满混凝土时，后续的混凝土应徐徐倾入承料漏斗内，防止积存在导管内的空气不能及时排出而产生高压气囊，从而挤出导管节间胶垫导致漏水。

浇筑过程中应随时观察模板漏浆情况及混凝土浇筑质量，整个浇筑过程应连续进行。若混凝土拌和物的供应被迫中断，应把导管埋深些以免江水侵入。若中断时间过长，不能恢复正常浇筑时应按施工缝处理。

随着水下混凝土浇筑面不断升高，需要提升并拆除部分导管节。拆除导管节后先使导管内重新填满混凝土，再适当提升导管，恢复至正常位置再开始浇筑。拆卸下来的管节、螺栓、胶垫等都应及时冲洗干净，便于下一仓号使用。

（3）终浇阶段。在快要浇至水面时采用“屋脊形”浇筑法，先将仓号中部浇出水面截断上下游水流，使模板内的渍水分别向上下游排出仓外，然后加强上游侧的浇筑使其浇出水面，再浇下游侧直至出水面。

（4）水下拆模。当水下混凝土强度达到设计强度的50%时即可进行水下模板的拆除工作，由潜水员用水下切割设备将连接在模板的拉筋、支撑割除后，在水上起重设备的配合下进行拆除。拆除原则为:先立的后拆，后立的先拆。拆除的模板及其骨架应及时进行清洗干净并修整，便于下一仓号使用。

2.4 施工控制指标

（1）配合比选择。根据类似工程实践，结合工程的特点，宜采用C20一级配混凝土料，坍落度为18～21cm。水下混凝土施工配合比见表1。

（2）首批混凝土用量。在开浇阶段通过导管浇筑混凝土堆脚高度不宜小于0.40m，以便导管口能埋在混凝土内的深度不小于0.3m。宜采用塌落度较小的混凝土料，流入仓内的混凝土坡率为0.25。故水平基础首批混凝土应不小于1.1m3 ，桁架顶部需设置一个1.5m3 的集料斗。

（3）混凝土面上升速度。根据混凝土拌和系统生产能力确定，按最大的浇筑仓号考虑，保证初凝时间为8h左右，混凝土面上升速度控制在0.15～0.18m/h。相邻导管间混凝土上升速度宜相近。

（4）导管作用半径。依据导管作用半径作圆相互交错，能覆盖整体浇筑仓号的原理，确定导管作用半径。直径300mm的导管一般作用半径为4.0m左右。施工时循环浇筑，每根导管一次浇筑时间不宜超过30min，且相邻管底高差不宜超过20.00cm。

（5）超压力。为保证水下混凝土能顺利通过导管下注，在浇筑水下混凝土的全过程中，导管底部柱压力应保持超过管外水柱压力。保持超压力的方法，一般是控制导管顶部承料漏斗高出水面的最小高度。

3 实施效果及技术特点

纵向混凝土围堰水下混凝土在施工完成后，整体效果较为理想:

（1）拆模后经进行水下测探表面光滑、无蜂窝麻面，堰体表面不平整度不大于5mm，整体外观好;

（2）经取样检测试验，混凝土强度满足设计及规范要求;

（3）防渗效果较为理想，堰体与建基面结合紧密，无漏水通气现象;

（4）施工速度快，水下混凝土施工提前完成为堰体水上混凝土施工赢得了时间，最终围堰工程比合同工期提前40d完工，同时提前10d达到防洪度汛要求;

（5）与传统水下混凝土施工技术相比，在施工质量、工期等方面均有所突破和创新，特别是工程造价得到了很好的控制，因各方面组织科学合理，施工技术运用得当，既节约了成本，也创造了效益。

技术特点如下:

（1）采用导管法进行水下混凝土浇筑，浇筑速度快，质量好，在工期及质量等方面收到了较好的成效;

（2）采取修筑施工便道及水上栈桥的措施，不仅加强了水、陆的交通联系，也为施工提供了极大的便利;

（3）选择合理成功的水下立模技术，为控制工期、确保水下混凝土浇筑质量、降低工程造价奠定了良好的基础;

（4）合理确定各项施工参数及严格控制施工指标，为水下混凝土施工技术的成功运用起到了关键性作用。

4 结语

经过1a的汛期考验，纵向混凝土围堰完全满足防洪度汛要求和施工需要，为大江分流及截流打下了坚实的基础，是水下混凝土施工技术又一次成功运用的典范。水下混凝土施工技术在沙沱水电站纵向混凝土围堰工程的成功运用为今后同类工程施工提供了借鉴。

作者简介: 罗 罡，男，武警水电第一总队第三支队，助理工程师。