张溪河抽水蓄能电站下水库进出水面布置及补强措施

张溪河抽水蓄能电站下水库进出水面布置及补强措施

1下水库进出集输工程张湾引水蓄能站位于河北省石家庄经昌县测鱼市附近的甘陶河支流中。距石家庄市区直线距离为53km，公路里程77km，距井陉县城公路里程45km。电站装机容量4×250MW。电站建成后接入冀南电网，在系统中担负调峰填谷、调频调相和紧急事故备用等任务。电站枢纽主要由上水库、地下厂房及拦排沙系统、下水库拦河坝等工程组成，工程等级为一等。下水库进（出）水口是地下系统施工中的重点、难点部位。下水库进（出）水口布置在下水库左岸，位于主变及开关室下游。采用岸边侧式，平行布置，进出水口下游边坡开挖高程491.80～448.68m，开挖高度43.12m，其周边开挖边坡为1∶0.5。在进（出）水口设置有4个闸门井，其开挖高程479.60～433.29m，开挖高度46.31m，尺寸为12.36m×8.06m（长×宽）。闸门井与下游边坡之间的最小厚度为9.13m。尾水隧洞渐变扩散段长45.94m，其断面从内到外由直径为8m的圆形逐渐过渡为18.35m×11.14m（长×宽）的矩形，开挖高程为430.71～445.23m。其中渐变段长7m，断面由圆形过渡为方形，闸门井井座段长15.21m，其余长度为扩散段，其顶部从内到外与水平成24.71°的上仰角，底板仍以19°上倾。2尾水隧道围岩施工岩石岩性为变质安山质安山砾岩、变质安山岩，其主要特点是倾角陡峭、裂隙发育、局部岩体蚀变，边坡成型不易掌握。尾水隧洞口位于下水库左岸边，自然坡度较陡；洞口的基岩为变质安山岩，裂隙发育，强风化带较厚。在该部位施工时，周围地面出线场、排风竖井、进（出）水口围堰等工程也在紧张施工当中，施工干扰大，施工布置困难，加之闸门井井体结构尺寸大，相互间岩柱及与临坡面厚度较小，在施工期间受周围开挖爆破振动的影响严重，闸门井预留支撑岩体的完整和稳定是施工过程中控制的关键。尾水隧洞围岩属Ⅲ类，但渐变段体型变化大，变化范围小；洞口岩体裂隙发育，洞口及渐变段的成形是施工过程中控制的另一关键。为了保证以上两个关键部位的施工，采取加强支护措施：悬吊锚杆、预应锚杆等。3常规支护与偏重支护为确保边坡的永久稳定及尾水隧洞开挖支护施工期的安全，并保证进出水口的成型，在进行常规支护的同时，在479.6m平台闸门井与下游边坡之间布置Φ36悬吊锚杆。3.1机顶杆钻孔。根据2#、3#、5#机1#进（出）水口悬吊锚杆孔Ф110，梅花型布置，间距2m，排距1.5m。钻孔主要参数如表1。2#、3#、4#机吊顶锚杆孔Ф110，梅花型布置，间距2m，排距1m。钻孔主要参数如表2。3.2施工完成后悬吊锚杆施工工序：施工准备、钻孔、补强灌浆、悬吊锚杆的安装、注浆、验收。3.3锚杆孔施工3.3.1悬吊锚杆钻孔与钻机根据设计文件要求，悬吊锚杆钻孔孔径≥孔内悬吊锚杆最大直径+2×25mm，根据该部位悬吊锚杆的施工特性，锚杆之间拟采用去肋直螺纹连接方式，悬吊锚杆直径为36mm，采用的连接套的外径为55mm，因此悬吊锚杆的孔径应大于等于105mm，考虑采用的钻孔设备，钻孔孔径确定为110mm，由于该部位钻孔角度偏差要求精度高，钻机采用SGZ-IIIA回转型地质钻机。同时由于地质因素的影响，外侧边坡局部超挖严重，为了保证钻孔能满足设计要求，在钻孔前应根据各部位外边坡的实际开挖情况逐个闸门井进行孔位的调整，对于479.60m平台，由于实际地形起伏不平，在施工前采用DN40钢管根据钻孔的角度不同搭设钻机平台。3.3.2钻机孔位误差的检测悬吊锚杆钻孔前首先应进行钻机就位，根据测量人员施放的孔位及钻孔的角度要求，将钻机固定在钻机平台上，孔口孔位偏差不大于20cm，孔深误差小于5cm，每钻进5m，用测斜仪检测1次孔斜。钻孔孔深根据测量放样单提供的实际孔口高程和孔底的设计高程、角度来确定。3.3.3清洁孔灌浆前，用风水联合清孔，将孔内岩粉、岩屑及裂隙充填物冲干净，孔内回水变清10min可结束冲洗。3.3.4通过合理的灌浆方式降低水灰比(1）灌浆材料、设备。灌浆采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，不能有潮湿或结块现象，并具有出厂合格证和试验证明、质量合格证，过期的水泥、未经过试验证明质量合格者，不得使用。灌浆机械采用杭州钻探厂SGB6-10型灌浆泵，JJS-200型立式搅拌槽各1台。悬吊锚杆注浆应在外边坡部位的喷锚支护施工完成后进行。(2）浆液浓度比。初步确定浆液水灰比采用3∶1、1∶1、0.6∶1三级。(3）浆液变换原则。施灌时视实际情况及灌浆试验结果调整浆液比级。(1)当浆液水灰比注入量已达300L以上或灌浆时间已达30min，而灌浆压力和吸浆量均无改变或改变不显著时，应改浓一级。(2)当注入量大于30L/min时，可根据具体情况越级变浆，若越级变浓后，灌浆压力突然变大或吸浆量突然减小，应立即查明原因，并改回原水灰比进行灌浆。(4）灌浆结束标准。当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注30min即可结束灌浆。(5）特殊情况处理。(1)冒浆处理。灌浆过程中，若发现地表或边坡有冒浆现象，可根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、加浓浆液及中断间歇等方法处理。(2)串孔处理。在施灌过程中如发现串孔，应采取补救措施。如被串孔正在钻进，应立即停钻，并进行封孔，灌浆结束后12h再进行扫孔钻进。(3)特大耗浆处理。在经过正常变浆，且浆液比级已达0.6∶1后，若灌浆孔吸浆量仍很大，灌浆难以结束时，采用限流、限量、间歇等灌浆方法处理。3.3.5清洁孔补强灌浆施工完成后，在水泥浆终凝前进行全孔段扫孔，同时用高压风对孔内进行冲洗，保证孔内不残留杂物。3.4安装定位克氏锚杆(1）悬吊锚杆采用Ф36的热轧Ⅱ级带肋钢筋，采用直螺纹连接，在后方加工厂进行套丝加工，连接件采用厂家标准件，并在杆体上设置安装定位耳环（以保证锚杆安装过程中悬吊锚杆在孔内的居中），锚杆下料长度误差为±10cm，锚杆加工好后用5t汽车拉运至施工现场，安装时人工现场组装，并逐根连接放入孔底。(2）用细铁丝将一根Ф20的塑料进浆管绑扎在锚杆上，绑扎以灌浆时稍加用力即可使其与锚杆分离为宜，进浆管前端距孔底5cm，随锚杆的放入逐步放入孔内，灌浆管尾端引出孔外至少1m。(3）采用人工的方法进行锚杆安装。3.5锚杆注浆注浆(1）悬吊锚杆安装完成后，立即灌注灰砂比1(0.5～1），水灰比（0.5～1）∶1的水泥砂浆，锚杆注浆采用MZ-1型注浆机。并将悬吊锚杆安装到锁定高程。(2）注浆前，应检查灌浆管是否畅通，发现堵塞应立即采取补救措施。(3）随着水泥浆的注入缓慢匀速拔升灌浆管，直到孔口溢出水泥浆方可拔出灌浆管进行封孔，孔口设置封闭式保护装置。(4）注浆3d内，不允许在周围30m范围内进行任何爆破作业。4必要的锚定杆施工在洞脸布置预应力树脂锚杆，间排距为1.5m×1.5m、2.0m×2.0m。4.1调整钻孔孔向孔位根据设计图放点，采用圆盘钻在自制操作平台上钻孔，孔径Φ48mm，孔向应垂直于基岩面，在遇到不利岩层面时，根据现场揭露的层面产状，会同设计、监理对钻孔孔向进行调整。钻孔完成后在孔口部位用M20砂浆对孔口周围30cm×30cm内进行抹平。4.2清孔锚杆安装前必需将孔内积水及岩粉用风管冲洗干净。4.3树脂垫安装锚固段采用快速凝固树脂充填，张拉段采用缓凝树脂卷充填，安装时先放入快速凝树脂卷，并加防坠圈，推进过程严禁中途撞破。4.4孔内旋转搅拌将锚杆拉运至现场后，利用三臂台车将锚杆插入孔内，并开动台车旋转搅拌树脂，同时将杆体匀速推进至孔底。及时在孔口将杆体楔住，确保锚固段树脂固化前不得使杆体移位或晃动。4.5树脂锚杆的张拉在锚固段树脂固化15mi