蘇丹上阿特巴拉水利樞紐溢流壩廊道排水孔施工技術(shù)

苗 強(qiáng)

中國水利水電基礎(chǔ)局有限公司，天津 301700

1 工程概況

蘇丹上阿特巴拉水利樞紐項目位于蘇丹東南部，距喀土穆約470KM。該項目由魯米拉和賽提迪兩座大壩及其附屬工程組成，主要功能為灌溉、供水，兼顧發(fā)電。

C1-B 項目溢流壩所在區(qū)域主要為砂巖和泥巖的夾雜層，伴有少量構(gòu)造特征和部分沉積層，部分區(qū)域有玄武巖破碎帶。

C1-B 項目溢流壩排水孔布置在EL.478.5 廊道內(nèi)，廊道寬3m。排水孔設(shè)計孔徑150mm，共125 個孔，傾角為10°、25°、30°、60°、80°五種設(shè)計；排水孔深入基巖10m 至30m。

2 施工工藝及流程

排水孔施工采用 YZ-50 型沖擊鉆機(jī)和XY-2 型地質(zhì)鉆機(jī)施工，分別用沖擊器和金剛石復(fù)合片鉆頭鉆進(jìn)，終孔洗孔后下設(shè)排水濾管及濾料，最后封孔、安裝孔口裝置。主要施工工序流程為：清理預(yù)埋管、鉆孔及驗孔、排水管安裝、封孔及孔口保護(hù)。

3 施工前準(zhǔn)備工作

熟悉技術(shù)要求，圖紙；并要對施工人員進(jìn)行技術(shù)交底。

施工機(jī)械設(shè)備要提前準(zhǔn)備到位；

施工使用的風(fēng)水電應(yīng)接入施工現(xiàn)場；

預(yù)加工一部分排水濾管（設(shè)計夾角為10°），濾管要求槽間距為10mm，槽縫寬1mm，以便開始施工時能夠快速利用；

安裝排水孔所充填的濾料（砂礫石粒度φ2-6mm）要運送到施工現(xiàn)場；

安裝排水濾管用的切割機(jī)、打磨機(jī)、升降機(jī)、工具及安裝所用的材料要準(zhǔn)備到現(xiàn)場。

4 排水孔施工

4.1 鉆孔施工

4.1.1 鉆孔

排水孔的鉆孔應(yīng)按設(shè)計圖紙、文件規(guī)定統(tǒng)一編號、放樣，孔位放樣偏差不得大于10cm，孔深應(yīng)達(dá)到設(shè)計孔深，實際孔位、孔深、孔口高程、廊道底板高程應(yīng)測量、記錄。

排水孔鉆孔孔徑為φ150mm；施工時，鉆機(jī)要穩(wěn)固，保證鉆孔過程中鉆機(jī)不移位，鉆孔孔向不變動；在鉆孔過程中，要隨時校正鉆機(jī)，保證鉆孔角度和方位角不變動。對新開孔的鉆孔，應(yīng)先采用人工用釬子開孔，深度為1cm 時，用鉆機(jī)慢速開孔即可。所有排水孔鉆孔過程中發(fā)現(xiàn)的各種情況并反映在鉆孔綜合成果表中，做好每個孔的地質(zhì)描述作為孔內(nèi)排水管安裝的基本依據(jù)。

4.1.2 洗孔

排水孔鉆孔結(jié)束后，根據(jù)鉆孔的實際情況，判斷該孔的地質(zhì)情況，孔壁較完整的孔，可采用風(fēng)水聯(lián)合沖洗；孔壁較破碎的孔，可采用壓力水進(jìn)行沖洗。直到孔口返清水為止。

4.1.3 孔口保護(hù)

每個排水孔施工完成后，及時清理孔口周圍的垃圾，避免工具、淤泥及其它東西掉入孔內(nèi)。一但孔的濾管安裝完成后，必須立即開始填充濾料。不允許晚于第二天早上安裝濾管。

4.2 濾管安裝施工

4.2.1 安裝材料及技術(shù)要求

鉆孔角度與垂直廊道底板夾角為10°的排水孔安裝使用的材料為：UPVC Pipe DN 100mm 帶1mm 的槽縫濾管及不帶槽縫的盲管，2-6mm 的砂礫石過濾料，防滲段填充的防滲材料細(xì)砂，封孔用的膨脹橡膠，及孔口裝置用的90°彎管、50mm 的2″短管及球閥。

鉆孔角度與垂直廊道底板夾角為25°、30°、60°、65°、80°的排水孔安裝使用的材料為德國GWE pumpenboese GmbH SBF-HAGUSTA 公司生產(chǎn)的80mm Pvc 排水管及外包裹濾料的成品排水管，其濾管槽縫寬0.75mm 或0.75mm～1.2mm，濾料粒徑為2.0mm 或2.0mm～3.0mm。濾管長度為1m 和2m；封孔及孔口裝置同第一種情況相同。

4.2.2 排水管安裝方法

1）10°的排水孔濾管安裝步驟如為：根據(jù)地質(zhì)柱狀手繪排水管示意圖工程師確認(rèn)安裝示意圖加工帶槽濾管安裝排水管依據(jù)圖示下各種濾料封孔孔口安裝充水試驗工程師驗收簽認(rèn)結(jié)束。

2）25°、30°、60°、65°、80°的排水孔濾管安裝步驟為：根據(jù)地質(zhì)柱狀圖手繪排水管示意圖工程師確認(rèn)安裝示意圖安裝排水管封孔孔口安裝充水試驗工程師驗收簽認(rèn)結(jié)束。

Burdana 溢流壩所在區(qū)域地質(zhì)條件較差，主要巖性為泥巖和砂巖，巖石較破碎，地下水豐富，泥巖遇水易軟化，故鉆孔成孔難，鉆孔長期浸泡于水中易塌孔，所以要求鉆孔結(jié)束后，應(yīng)盡快組織安裝排水管。

安裝排水孔前應(yīng)先依據(jù)鉆孔地質(zhì)柱狀圖，確定透水層位置，按照“透水層（砂巖）安裝濾管，非透水層（泥巖）安裝盲管”的原則，繪制排水管安裝草圖，合理布置濾管需要安裝的部位，長度。安裝圖經(jīng)工程師確認(rèn)后，現(xiàn)場嚴(yán)格按圖施工，嚴(yán)格控制濾管安裝高程及長度。

排水管安裝時要自制對中墊片，每三米安裝一付對中墊片，保證排水管能夠在孔中居中，避免填充濾料時出現(xiàn)單側(cè)有濾料，單側(cè)無濾料的情況。對中墊片布置如下圖1 所示。

圖1 對中墊片典型詳圖

當(dāng)排水管全部安裝到孔內(nèi)后應(yīng)及時填充濾料，不能長時擱置，以免塌孔造成質(zhì)量事故；填充濾料時，應(yīng)根據(jù)濾管所安裝的位置及長度，計算各段所需材料的體積，填充濾料時應(yīng)少量、慢、周圈均勻下料，當(dāng)每種濾料填充快結(jié)束時，應(yīng)用鐵條尺測量濾料所下的位置，確保各種濾料都填充到位。

孔內(nèi)安裝結(jié)束后，應(yīng)對排水孔孔口進(jìn)行封閉，封閉材料采用膨脹膠帶，將膠帶繞排水管一圈，然后用水打濕膠帶即可，該膨脹膠帶遇水即可膨脹，填充排水管外壁和孔內(nèi)壁的空隙，達(dá)到封堵孔的效果，封堵位置宜選在距孔口5cm 的位置。

4.3 排水孔孔口裝置

排水孔的孔口裝置應(yīng)按設(shè)計圖紙、文件要求進(jìn)行加工安裝。

孔口封閉采用φ350mm 的表面鍍鋅法蘭盤，厚度為4mm 的鍍鋅鋼板及4mm 厚的鍍鋅墊板，用φ16mm 的膨脹螺絲固定在混凝土上，法蘭盤與混凝土面之間用止水橡膠墊，止水橡膠墊厚為5mm。用30cm 長，直徑為φ76mm 的鍍鋅鐵管，短管一端應(yīng)加工絲扣，另一端無絲扣，焊接在法蘭盤上，管徑中心與法蘭盤中心對齊。帶絲扣端管頭連接φ50mm 的變徑接頭與φ50mm 兩頭帶外絲扣短管連接，依據(jù)圖紙要求依次和三通、球閥、90°彎頭連接、切角為60°鍍鋅管連接，三通上安裝10MPa 的壓力表。

孔口裝置應(yīng)安裝牢固，不得有滲、漏水現(xiàn)象。安裝完成后應(yīng)進(jìn)行充水試驗，充水試驗壓力為0.1 Mpa～0.2Mpa。

使用的排水孔孔口裝置的導(dǎo)水管應(yīng)引向廊道排水溝，外觀美觀整齊，并保證出水暢通。

5 降低粉塵及工程排污

5.1 除塵降塵及改造方法

為有效防止造孔時產(chǎn)生的粉塵，采用風(fēng)水混合除塵的方法。當(dāng)打開操作臺主風(fēng)管球閥進(jìn)行造孔時，系統(tǒng)風(fēng)經(jīng)過主風(fēng)管球閥后，通過三通接頭分為兩路，一路通過主風(fēng)管進(jìn)入回轉(zhuǎn)機(jī)，另一路進(jìn)入風(fēng)動水泵，做為風(fēng)動水泵的動力，將系統(tǒng)水 (進(jìn)水管球閥控制進(jìn)入水泵的流量)在風(fēng)動水泵中進(jìn)行加壓后送往逆止閥(防止在無水狀態(tài)下高壓風(fēng)進(jìn)人水管內(nèi))，壓人系統(tǒng)風(fēng)管內(nèi)。由于風(fēng)動水泵的動力風(fēng)壓力小于水泵水壓力，加壓后水在系統(tǒng)風(fēng)管內(nèi)和高壓風(fēng)混合后進(jìn)人沖擊器，經(jīng)鉆頭沖擊研磨產(chǎn)生的巖粉混合后被吹出孔外，以達(dá)到降塵除塵的目的；關(guān)閉主風(fēng)管球閥時，沖擊器和水泵同時停止工作，實現(xiàn)了沖擊器和水泵的聯(lián)動。風(fēng)水混合除塵改造后，在鉆孔正常進(jìn)行的情況下，克服了洞內(nèi)粉塵濃度大、對施工人員健康不利的弊端。

5.2 工程排污

在廊道內(nèi)施工空間有限，應(yīng)專門安排人員隨時進(jìn)行排污清理工作，鉆機(jī)巖粉應(yīng)安排人清理，吊出廊道運送到垃圾堆放處，廢水沿著排水溝排入廊道內(nèi)集水井，集中排出到排污點。

6 排水效果分析

經(jīng)過對安裝完成后排水孔排水情況統(tǒng)計，在汛期其最大排水量為1170L／min，排水孔總數(shù)133 孔，出水孔86 孔，出水率為65%。根據(jù)現(xiàn)場排水情況分析，其排水量隨著排水孔高程的降低而增加，即洞室高程越低排水量越大，說明地表水、地下水順不透水層流動。根據(jù)出洞口排水溝實測水量，最大單孔排水56L/min，日排水量達(dá)1680m3。排水效果明顯，取得了預(yù)期目標(biāo)。

[1]孫生林.西龍池上水庫排水廊道混凝土施工技術(shù)分析.水力發(fā)電[J]，2010(2).