巴基斯坦曼格拉电厂大坝尾水冲刷修复工程施工方案江苏神龙海洋工程有限公司二00九年四月十二日大坝尾水区水下冲坑修复方案1、工程概况建于1964年曼格拉电厂大坝,位于巴基斯坦巴控克什米尔地区境内,紧邻巴城市米尔卜,距伊斯兰堡约200km,库容及发电量为巴基斯坦井内最大的水库。该电厂发电机组分10个孔,1#孔在坝左则,从左至右按序编号,10#在坝右则,单孔宽为30m,排水段底板是钢筋混凝土结构,砼底板是按1:3向上斜, 水平长度30m，底板厚度为1.7m，目前水深最深处为14m,下游水质较浑浊。 电厂大坝经过四十余年的发电冲刷，下游发电尾水区砼底板受到长期高速水流冲刷，局部产生了较为严重的破坏，为避免影响水电厂的正常发电,受中国水利水电对外公司委托，我公司对9#、10#发电导流洞尾水区底板的冲损破坏情况进行了水下勘测和摄像，对水下的损坏情况有了一个基本的了解。1.1、水下勘测情况按照甲方的勘测和摄像要求，在2009年4月的6日-8日内进行了水下勘测和摄像工作，通过勘测人员对9#、10#孔进行了详细的探摸及水下摄像，发现10#排水孔洞中心轴线处，从坝体向下游6m处发现一处被冲刷淘空的凹槽型深坑,冲坑呈长方形，方向顺10#排水洞轴线呈上下游方向,下游处偏向大坝的右侧，冲坑长7.8m，上游靠坝体端上口宽度为0.98m，深度为0.54m，下游处宽度上口为0.72m，深度为0.44m，呈不规则倒梯形状,冲坑内有细砂、卵石、石块，两侧有长短不等的露筋，钢筋的表面腐蚀较为严重(见水下摄像资料)，这样可以说明冲坑的形成年代已较远，根据水质情况和钢筋的锈蚀成色，冲坑约在20年以前或更远年代就形成。1.2、主要工程量估算根据对所发现的冲坑平面及断面形状，为保证冲坑修复的施工质量，必须对周边松动部分和裂隙部分进行凿除，平面尺寸将有一定量的增大，对照水下摄像的水下混凝土底板裂隙分布和扩展趋势，为了保证新老混凝土连结牢固，不至于水流对裂隙产生新的冲刷破坏和形成新的冲坑，增加底板的进一步破损程度，水下冲坑修复前，必须扩大对周边的修理范围,约在10-15cm左右，因此，主要的修复工程量如下：主要工程量序号施工项目单位数量备注1冲坑周边裂隙砼修整凿除m33.480752冲坑内砂砾、块石清理m32.53冲坑修复模板制作m212.64模板锚固孔钻凿个365模板锚固钢筋植筋根36锚固剂植筋6冲坑面模安装m212.67水下不分散混凝土浇筑m39.6基坑清理后可能达到11m38水下模板拆除m312.69水上施工平台布置搭设座110水下砼浇筑导管布置m18采用袋灌法可不用11压浆管加工安装m1212修复后冲坑内部压浆m30.5413水下锚固钢筋及压浆管切割根3714水下检测项1说明：采用导管法浇筑时，甲方提供18m浇筑导管（袋灌法时，需要提供编织袋），以及压浆管和水上浇筑平台的搭设材料，负责主要施工材料的组织和供应。2、施工方法2.1、施工流程根据本次水下冲坑修复的主要工程量及作业面布置，水下修复的施工流程见下图：材料准备水面施工平台准备施工准备不分散剂采购冲坑修整坑内清淤锚筋孔钻凿压浆管加工压浆管布设模板加工水下模板安装混凝土制备水下混凝土浇筑浆液制备裂隙压浆模板拆除锚筋及压浆管水下切割水面施工设备撤离验收2.2、水下施工概述由于本次水下冲坑修复的补强项目施工地点的特殊，施工的组织和材料的运用需要从多个方向进行，根据目前施工地点的外部安全状况和施工材料的组织困难，这次水下冲坑的修复准备时段相对会较长，水下混凝土的不分散剂主要从国内组织后出口，由于海关对化学制剂的出口受限制，结合本次需要的用量和使用部位，本次所需的水下混凝土不分散剂采用UWB-II型粉剂，方便了材料的出口包装和运输。其它施工材料如：混凝土主要材料、模板材料、锚固钢筋及压浆管等都需要在现场解决，由于受施工量的限制，我公司不可能为该项目另外组织混凝土的拌制设备，因此，我公司现场技术人员主要提供混凝土的拌制配方，并组织添加剂，需要甲方配合制成成品混凝土并运输至浇筑现场，包括提供后期的压浆设备（压浆泵、管路）。我公司施工人员将根据水下冲坑的平面形状设计出表面盖模板的制作图纸，以及模板固定所需的锚固筋数量及结构图纸，甲方必须完成加工制作。另外，由于施工地点在水面上，距离大坝有一定的距离，还需要制作水面浮动作业平台及相关的浇筑导管和浇筑平台所需材料。进行水下冲坑修复时，先对冲坑周边松动或裂隙较大的混凝土块体进行剥离或凿除，同时对冲坑内的淤积物如：泥沙、砾石、块石等用高压水枪冲洗和搬出，以保证冲坑内新老混凝土的粘结；然后沿冲坑的长度方向间隔1.0-1.2m钻凿32锚筋孔，并进行清孔，确保锚筋的植筋深度。钻孔结束后，及时进行植筋锚固。为确保新老混凝土基础面连接强度和周边细微裂隙能同时得到修复，沿冲坑的长度方向两侧布设两根经过加工的压浆管，然后进行表面盖模板的安装和固定。由于浇筑面有约1：3的斜面，上下高差达到3m左右，为保证浇筑面成型后与原底板的平顺连接，浇筑作业只能在模板内从一端灌入，因此，上端需留有灌注混凝土的灌口，具体见模板安装图及混凝土浇筑布置图。模板安装后，模板的面层采用12#槽钢进行横向放置，两端根据锚固筋的间距进行开孔，然后将槽钢两端的开孔穿过锚固筋并用螺帽进行紧固。水下混凝土浇灌的方式将根据现场的施工设备和条件进行，如现场有混凝土泵和浇筑导管时，将采用导管法浇筑，此时水面平台上必须搭设浇筑平台，以便集料斗布置和浇筑导管的接拆；如现场混凝土输送困难，只能采用现场布置，方法是：在水面浮动作业平台或临近的固定平台上设置混凝土拌制场地，拌制好的混凝土装袋后由潜水员通过导绳运至水下浇筑位置进行浇灌，直至浇筑到冲坑的最上端。最后的封口部位的混凝土浇筑后，撤出导管或编织袋后用平面模板封盖及紧固。待水下不分散混凝土强度上升到设计强度的70%左右(约3天)时，由潜水员在水下接通高压的压浆管路，将拌制好的高强水泥浆液压入管路中，通过混凝土内的压浆管上的压浆孔压入混凝土中，使浆液渗入接触面和裂隙中，增加新老混凝土接触面的粘结强度。压浆结束后，由潜水员在水面起重设备的配合下拆除模板、压浆软管和加固材料，然后由潜水员采用水下割炬割除底板面以上部分的锚固筋和压浆管。2.3、水下作业实施2.3.1、施工准备本次水下修补作业的施工准备主要包括：添加剂的购置及出口；盖模板制作；锚固筋材料准备及加工制作；压浆管制作；混凝土制备场地准备；混凝土输送系统准备；压浆系统及原材料准备等；另外，相关的施工机械的组织和准备，包括水下作业所需的潜水装备、水下钻孔设备和高压水泵和水枪等。2.3.2、水下清淤及基坑周边清理水下清淤包括：冲坑内的泥沙、卵石、块石及松动混凝土块体的清理，底部采用高压水枪进行冲扫，确保接触面干净。基坑周边松散混凝土清理主要是对冲坑周边混凝土裂隙较大，并且已经松动了的块体进行清理，防止修补后的冲坑混凝土在松动混凝土块体作用下造成二次破坏。2.3.3、锚筋孔钻凿锚筋孔钻凿采用液压钻机或风钻进行成孔，钻孔深度在30cm左右，以保证锚固筋的锚固长度。2.3.4、植筋及压浆管布设钻孔结束后，利用钻杆通风通道将孔内的混凝土屑吹干净，然后插入锚固剂和锚固筋，并用锤敲击上端（带丝纹、螺帽），让锚筋下端的锲铁将锚筋上的劈口撑开，起到锚固作用。压浆管采用1钢管制成，在埋设在混凝土里面的一段每间隔30cm钻一个5mm小孔，外套保护膜进行保护，防止在混凝土浇筑时，有混凝土浆液漏入堵死。2.3.5、模板安装模板在电厂10#洞口附近的平台上制作完成，模板的加工按照设计的平面尺寸进行加工，然后由现场汽车吊或其他起重设备进行吊装到水下由潜水员安装。2.3.6、混凝土灌注本次浇筑砼采用水下砼C35配制，配合比按水泥：砂：碎石（或卵石525mm）：不分散剂：水，（1：1.89：2.83：0.03：0.53，其中水泥用量按每立方按420 kg计算，水泥：砂：碎石（或卵石）：不分散剂：水,420：792：1188：12.6：223 ），混凝土灌注采用导管浇筑，如现场施工条件限制，也可以采用袋装混凝土进行灌注，但必须控制浇筑期间施工缝的接槎处理。2010年月日在巴基斯坦试验室做的结果如下：水泥：砂：碎石：水：减水剂：不分散剂（UWB巴基斯坦产的）,33：687：1253：270：54 ：16），1:1.29:2.35:0.51:0.1:0.032.3.7、固结压浆当混凝土强度上升到设计强度的70%以上后，由潜水员在水下接通压浆管路，开启压浆泵对下部进行压浆。压浆过程中，潜水员在水下进行观察，当周边混凝土裂隙中有水泥浆液溢出时，即可结束。2.3.8、模板拆除及底板面清理当压浆结束后两天，即可安排潜水员对水下模板进行拆除，同时，由潜水员采用水下割炬将高出底板面的锚固筋和压浆管沿底板面割除。2.3.9、验收撤场水下清理完毕后，通过水下探摸或水下摄像，对浇筑面进行检查，陆上做到场清料尽,且打扫干净,竣工后并形成书面资料移交甲方。3、施工材料及设备配置结合水下补强施工的作业量情况，本次水下补强所需的设备和材料配置如下：主要施工设备和材料序号材料设备名称单位规格数量提供方及数量备注自备甲方1潜水装备套TF-121 12风钻套YT-76551 13水下割炬套SG-21 14直流焊机台400-500A1 15空压机台0.9m3/min1 16空压机台3m3/min1 17压浆泵台15MPa1 18水上浮动平台座10m21 19浇筑导管m18-20cm18 18接头要保证密封10预埋压浆管m222 22软管另配11钢木模板m2钢木结构18 1812添加剂kgUWB-II75 75国内购置4、施工人员配置施工人员配备序号岗位或工种人数备注1现场负责12潜水员33潜水助理14起重工2甲方配合5水手2甲方配合6施工技术17机电1甲方配合8混凝土工1甲方配合9水下摄像操作15、施工工期安排施工总工期按40天时间考虑,具体水下施工时间根据电厂9#、10#孔停止发电时再另行确定时间。工期安排序号工作内容持续天数开始时间完成时间备注1模板设计22模板、浮排制作103冲坑清淤54松动区域砼块清理55钻锚筋孔36植筋17压浆管安装1