宝珠寺水电站大坝变形观测3＃倒垂孔事故处理方案优选

1/7宝珠寺水电站大坝变形观测3倒垂孔事故处理方案优选关键词大坝变形观测；倒垂孔事故处理；方案优选摘要文章就宝珠寺水电站大坝变形观测3倒垂孔事故处理方案进行对比分析，并最终确定最优方案进行处理，取得了良好的效果。宝珠寺水电站总装机容量700MW，总库容255108M3，坝顶长52448M，最大坝高132M，为混凝土实体重力坝。工程于1996年底蓄水发电。1大坝变形观测3倒垂孔简介大坝变形观测工程是为了观测大坝在蓄水后坝体受力变形程度以及电站能否安全运行而设计的，主要分应力应变电位观测和垂线观测。3垂线观测系统分布在大坝20坝段，采用正垂3孔和倒垂3孔相结合的结构形式，用以观测坝体水平位移、坝体绕度、坝基岩体变形和校核引长线、视准线基点的稳定，是大坝变形观测不可缺少的重要部分。3垂线观测系统的正倒垂孔于1994年3月由西北院地勘四队施工完毕，经有关部门验收，各项技术指标均达到了设计要求，其主要技术参数见表1。垂线观测室及垂线由水电五局实验室于1996年42/7月安装完成，1996年6月开始进行观测工作，取得了不少可靠数据。1996年10月，由于某施工队在进行排水孔施工时，未按设计图纸布设孔位，致使在钻排水孔时钻孔斜穿3倒垂孔，将垂线保护管钻破，垂线钻断，地下水涌入倒垂孔，部分岩心与垂线保护管壁掉入3垂线保护管内，致使3观测系统彻底损坏，观测中断。后由该施工队进行了4个多月的处理，但始终未处理成功，此时3倒垂观测系统将影响到大坝的蓄水发电。为此，宝珠寺水电站指挥部、宝珠寺监理处将恢复3倒垂孔观测系统任务下达到西北院地勘四队。该队接到任务后，分析有关资料，提交了下述几种处理方案。2方案对比及优选21重新造孔21L施工方法原设计垂线坐标点不动，将原下入的垂线保护管全部钻掉，校核孔深与孔斜，重新下入垂线保护管，进行固结灌浆。212施工方法优缺点（1）施工条件差施工现场的倒垂孔观测室只有3M3M25M（长宽高）的空间，而且垂线坐标又在观测室的中心，同时在观测室内还设有观测墩等混凝土固定设施，因此，更加造成施工空间狭长，现场施工作业十分困难。3/7（2）施工工期长由于受施工现场限制，造成施工设备、管材等都要有特殊要求，施工钻机需另行购买，施工材料也需特殊加工。因此，从施工器材准备、施工场地清除、设备材料进场到钻掉原垂线保护管、校对孔深、孔斜、下入新的垂线管、封孔灌浆等，都需要很长的时间，加上施工工艺复杂，劳动强度高等因素，预计工期近4个半月。（3）工程造价高由于现有的施工器材无法使用，所有设备材料都需重新购买和特殊加工，而且施工工艺复杂、难度大、劳动强度高，对原有永久设施还需重新浇筑，施工工期长，所用设备材料施工后再用性小，因此在物力、人力等方面都需大量投入，工程造价为每米9000元左右，工程总价约45万元左右。（4）工程质量易保证重新造孔方案虽然存在施工难度大、工期长、劳动强度高、工程造价高等缺点，但由于造孔时受原垂线保护管的导向作用，使钻孔在孔斜控制上易于保证，只要在下管及固井时把好根据有关资料和现场实地调查，找出垂线保护管破坏段的准确位置，在事故段下部34M到上部23M位置，安装特殊灌浆封堵器，只对事故段进行灌浆，待浆液凝固达到一定强度后，将垂线保护管内的水泥结石及封堵器钻掉，扫清因排水孔钻进而掉入垂线保护管内的岩心及垂线保护管壁，校核孔深、4/7孔斜及封堵效果。222施工方法优缺点（L）施工难度较大由于受施工场地限制，对施工设备及材料都必须有特殊要求，现场施工操作也困难，劳动强度大，但从总体施工难度上来看，较第一种方案为小，所加工的材料也较少。（2）施工工期较长用灌浆封堵法，必须要经过购设备、加工材料及封堵器，安装封堵器，进行堵漏灌浆、待凝、扫清垂线保护管内的封堵器水泥结石、掉入的排水孔岩心及损坏的管壁等，检查灌浆封堵效果，校核孔深及孔斜等工序，施工工艺复杂，受施工场地限制，造成生产辅助时间长，因此预计工期约3个月。（3）施工费用较高由于施工难度大、劳动强度高、工序复杂、施工设备材料都需购置或加工，现有的器材使用较少，工期较长，在施工场地布置中对原有设施破坏较大，工程总造价约30万元左右。（4）工程质量难保证由于排水孔已与3倒垂线保护管斜交而过，垂线保护管损坏约34M左右，因此灌浆封堵段长为910M，另在灌浆过程中无法对封堵器底部的灌浆效果进行检查，易造成对垂线保护管进行满管灌浆，待凝后在扫孔中会发生对垂线保护管内壁严重损坏和可能扫偏等问题，而且对贯穿部位的灌浆封堵效果也只有等扫5/7孔后才能判定，因此使用灌浆封堵方法的处理工艺，其工程质量也不能完全保证，即使封堵成功，也会减少垂线保护管的使用寿命。23在保护管内下入保护管方案231施工方法详细了解现垂线保护管损坏的位置和损坏程度，彻底清除现垂线保护管内岩心和破损管壁，校核现垂线保护管深及管斜，计算现垂线保护管的有效直径，加工127MM45MM新垂线保护管、特殊灌浆固井材料，在现146MM50MM垂线保护管内下入127MM45MM垂线保护管，同时校对调整新垂线保护管深及有效直径，进行固井灌浆。232施工优点（1）施工较方便施工器材少由于只需在清除掉入原垂线保护管内的岩心及破损管壁时，需用一些专用器具外，在施工中均无需使用钻机等大型设备，而固井灌浆设备也不需另行购置，127MM45MM垂线保护管及固井特殊材料也可由现有常用器材加工，因此施工中所用的设备材料很少。劳动强度低在整个施工中无须动用较大机械设备，在清除掉入原垂线保护管内的岩心及破损管壁时也只需人工即可。下入新垂线保护管时采用人工滑车和倒链便可完成，施工工序简单，施工场地相对开阔，较前两种方案大大降低了劳动强度。对观测室的永久设施6/7无破坏由于施工过程中材料少，施工设备只有灌浆泵和搅拌机，观测室内的操作也只需简单的专用材料即可，因此对观测室的永久设施无须清除便可进行施工。（2）施工工期短由于施工设备材料少，施工工艺简单，施工难度和劳动强度较低，施工准备时间短，预计工期只需25D左右。（3）施工投资少由于主要施工设备无须购置，所有施工材料也只需将现有管材缩短即可满足施工要求。在施工中人员投入少，劳动强度低，施工难度小，对原有设施破坏少，施工工期短，因此整个工程施工投资约需几万元左右。（4）施工质量观测管有效直径根据原3倒垂孔系统的施工资料分析，其原垂线保护管实测有关参数基本不变，就可完全保证在146MM5MM垂线管内下入127MM45MM新垂线保护管的有效直径大于100MM，达到原设计要求。密水效果新垂线保护管选用127MM45MMD40管材，采取套管公母扣连接，减少连接接头，内外管壁均进行防锈处理，加工精度严格按照设计要求进行，连接头均进行止水处理，因此，新垂线保护管在密水性及耐久性上都能够完全达到设计要求。3方案确定及施工根据以上3种施工方案，最终决定采用第三种施工7/7方案，要求能在一月内完全恢复3正倒垂变形观测体系，施工费用核定为8万元。在具体施工中，施工人员严格按照施工方案进行，首先对施工现场排水孔、3倒垂孔进行清理，并重新测定观测保护管各项数据，严格按照有关技术要求购置和加工127MM垂线保护管和固井专用材料。在下入新垂线保护管