蘇丹上阿特巴拉水利樞紐溢流壩廊道排水孔施工技術

苗 強

中國水利水電基礎局有限公司，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，兼顧發電。

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

C1-B 項目溢流壩排水孔布置在EL.478.5 廊道內，廊道寬3m。排水孔設計孔徑150mm，共125 個孔，傾角為10°、25°、30°、60°、80°五種設計；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 型沖擊鉆機和XY-2 型地質鉆機施工，分別用沖擊器和金剛石復合片鉆頭鉆進，終孔洗孔后下設排水濾管及濾料，最后封孔、安裝孔口裝置。主要施工工序流程為：清理預埋管、鉆孔及驗孔、排水管安裝、封孔及孔口保護。

3 施工前準備工作

熟悉技術要求，圖紙；并要對施工人員進行技術交底。

施工機械設備要提前準備到位；

施工使用的風水電應接入施工現場；

預加工一部分排水濾管（設計夾角為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）要運送到施工現場；

安裝排水濾管用的切割機、打磨機、升降機、工具及安裝所用的材料要準備到現場。

4 排水孔施工

4.1 鉆孔施工

4.1.1 鉆孔

排水孔的鉆孔應按設計圖紙、文件規定統一編號、放樣，孔位放樣偏差不得大于10cm，孔深應達到設計孔深，實際孔位、孔深、孔口高程、廊道底板高程應測量、記錄。

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

4.1.2 洗孔

排水孔鉆孔結束后，根據鉆孔的實際情況，判斷該孔的地質情況，孔壁較完整的孔，可采用風水聯合沖洗；孔壁較破碎的孔，可采用壓力水進行沖洗。直到孔口返清水為止。

4.1.3 孔口保護

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。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：根據地質柱狀手繪排水管示意圖工程師確認安裝示意圖加工帶槽濾管安裝排水管依據圖示下各種濾料封孔孔口安裝充水試驗工程師驗收簽認結束。

2）25°、30°、60°、65°、80°的排水孔濾管安裝步驟為：根據地質柱狀圖手繪排水管示意圖工程師確認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結束。

Burdana 溢流壩所在區域地質條件較差，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，所以要求鉆孔結束后，應盡快組織安裝排水管。

安裝排水孔前應先依據鉆孔地質柱狀圖，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。安裝圖經工程師確認后，現場嚴格按圖施工，嚴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單側有濾料，單側無濾料的情況。對中墊片布置如下圖1 所示。

圖1 對中墊片典型詳圖

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

孔內安裝結束后，應對排水孔孔口進行封閉，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壁的空隙，達到封堵孔的效果，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按設計圖紙、文件要求進行加工安裝。

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。

孔口裝置應安裝牢固，不得有滲、漏水現象。安裝完成后應進行充水試驗，充水試驗壓力為0.1 Mpa～0.2Mpa。

使用的排水孔孔口裝置的導水管應引向廊道排水溝，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生的粉塵，采用風水混合除塵的方法。當打開操作臺主風管球閥進行造孔時，系統風經過主風管球閥后，通過三通接頭分為兩路，一路通過主風管進入回轉機，另一路進入風動水泵，做為風動水泵的動力，將系統水 (進水管球閥控制進入水泵的流量)在風動水泵中進行加壓后送往逆止閥(防止在無水狀態下高壓風進人水管內)，壓人系統風管內。由于風動水泵的動力風壓力小于水泵水壓力，加壓后水在系統風管內和高壓風混合后進人沖擊器，經鉆頭沖擊研磨產生的巖粉混合后被吹出孔外，以達到降塵除塵的目的；關閉主風管球閥時，沖擊器和水泵同時停止工作，實現了沖擊器和水泵的聯動。風水混合除塵改造后，在鉆孔正常進行的情況下，克服了洞內粉塵濃度大、對施工人員健康不利的弊端。

5.2 工程排污

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

6 排水效果分析

經過對安裝完成后排水孔排水情況統計，在汛期其最大排水量為1170L／min，排水孔總數133 孔，出水孔86 孔，出水率為65%。根據現場排水情況分析，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。根據出洞口排水溝實測水量，最大單孔排水56L/min，日排水量達1680m3。排水效果明顯，取得了預期目標。

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