溪洛渡水電站上游圍堰防滲墻施工技術(shù)研究

張文萍，童優(yōu)良，黃理軍

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，湖南長沙 410128；2.水電八局溪洛渡大壩施工局，湖南 長沙410007）

混凝土防滲墻是在松散透水地基中連續(xù)造孔,以泥漿護壁,往孔內(nèi)灌注混凝土而成墻的防滲建筑物.混凝土防滲墻施工進度快、安全可靠、檢測手段成熟，是一種穩(wěn)妥、實用的基礎(chǔ)處理方法,廣泛應(yīng)用于水利水電、城建、航運等建筑物的施工[1].

溪洛渡水電站上游圍堰位于大壩上游約285 m處，堰體防滲采用碎石土斜心墻，心墻最大高度58.0 m；堰基覆蓋層（包括堰體填筑料）防滲采用塑性混凝土防滲墻，防滲墻施工平臺高程384.00 m，混凝土防滲墻最大深度52.0 m，厚度1.0 m，防滲軸線長度為120.23 m，防滲面積為4 296.12 m2.基巖防滲采用帷幕灌漿，墻下帷幕灌漿采用在混凝土防滲墻內(nèi)預(yù)埋灌漿管方法施工，防滲墻下基巖灌漿帷幕深度進入q≤10 Lu巖層以內(nèi)[3].

為減少圍堰填筑和防滲墻施工間的相互干擾，將上游圍堰防滲墻軸線再次上移了5.0 m，且由于廠房進水口和導(dǎo)流洞進口開挖時大量石渣滾入金沙江內(nèi)，使原圍堰部位的覆蓋層分布、厚度和結(jié)構(gòu)都發(fā)生了明顯的變化，靠近兩側(cè)岸邊石渣厚度較大，且以大孤石為主，架空嚴重，防滲墻施工難度極大.本文重點對水電站上游圍堰混凝土防滲墻施工技術(shù)進行探討，以期為今后防滲墻施工提供一定技術(shù)依據(jù).

1 工程地質(zhì)條件

根據(jù)壩區(qū)鉆孔資料分析，由下至上大致可分為3層，第1層透水性較強，抽、注水試驗測得K=10-1～10-2cm/s[3]，第 2 層架空現(xiàn)象比較明顯，厚度變化大，一般厚7～12 m，第3層屬強透水層.

防滲軸線部位河床地面高程約357 m，基巖頂板高程最低點約336 m，基巖面起伏較大，一般在5 m左右.防滲線附近的X95鉆孔揭示2~3層間錯動帶分布高程為 310.64 m.P2β2、 P2β3層的層內(nèi)錯動帶較發(fā)育，多集中分布在2~3層間附近，但規(guī)模較小，鉆孔內(nèi)表現(xiàn)為緩裂密集帶，錯動類型以裂隙巖塊型為主.河床基巖透水性較強，從鉆孔壓水試驗來看，2~3層間及其以上巖體Lu值均大于10 Lu,屬中等透水；2~3層間以下巖體Lu值均小于10 Lu,屬弱透水[3].

上游圍堰兩岸大部分基巖裸露，局部由3～8 m厚的崩坡積塊碎石層覆蓋，自然邊坡穩(wěn)定，基巖為 P2β4、 P2β5、 P2β6層玄武巖和角礫集塊熔巖.3~4、4~5、5~6層間錯動較強，分布較連續(xù)，以裂隙巖塊型為主.P2β4、 P2β5、 P2β6層內(nèi)錯動帶較發(fā)育，破碎帶寬0.05～0.20 m，由碎裂巖、角礫巖和巖屑組成，隨機分布.上游圍堰堰肩裂隙發(fā)育，一般延伸短小，裂隙面起伏粗糙.兩岸巖體風(fēng)化卸荷較強，弱風(fēng)化上段 （弱卸荷）水平深度達60～70 m,垂直深度40～50 m，弱風(fēng)化下段水平深度80～100 m，垂直深度50～60 m.受結(jié)構(gòu)面及風(fēng)化卸荷的影響，堰肩巖體較破碎，滲透性較強.

2 防滲墻施工臨建

2.1 導(dǎo)墻與施工平臺

現(xiàn)場施工平臺主要包括鉆機平臺、倒?jié){平臺.施工平臺沿防滲墻軸線通長布置，上游圍堰鉆機平臺布置在軸線下游側(cè)，鉆機平臺寬6.0 m；倒?jié){平臺布置在軸線上游側(cè)，寬9.45 m，外側(cè)為排漿溝，寬×高=0.5 m×0.5 m.鉆機行走軌道由4道鋼軌組成，其下按50～70 cm的間距鋪設(shè)15 cm×15 cm×450 cm的枕木，鋼軌固定于枕木之上.枕木鋪設(shè)前對場地進行平整和夯實，并與防滲墻軸線平行埋設(shè)3道臥木，經(jīng)測量平整度滿足要求后，方可鋪設(shè)；倒?jié){平臺和排漿溝用C20混凝土澆筑，倒?jié){平臺厚度為15～20 cm，從槽口至排漿溝為3%的斜坡，以便于漿液自流.

導(dǎo)墻采用直角梯形斷面、現(xiàn)澆配筋混凝土結(jié)構(gòu).導(dǎo)墻基礎(chǔ)修筑在穩(wěn)固的地基上，對松散地基土進行加密處理.

2.2 泥漿系統(tǒng)

根據(jù)防滲墻造孔工藝、施工高峰用漿量和場地條件,上游圍堰設(shè)置一個供漿及回收漿液系統(tǒng),在漿池部位架設(shè)2臺3PN型泥漿泵，利用直徑150 mm鋼管送漿,混凝土澆筑時，用3PN泥漿泵及軟管向回收池進行泥漿回收,經(jīng)充分膨化的新鮮泥漿作為改善槽內(nèi)泥漿性能和清孔換漿時使用.

2.3 混凝土拌合系統(tǒng)

防滲墻采用商品塑性混凝土，拌好的混凝土采用8 m3混凝土攪拌車運至現(xiàn)場入槽澆筑.

3 施工方案

（1）導(dǎo)墻采用 “直角梯形”斷面，澆筑C20混凝土，中間及底部布設(shè)受力鋼筋，以增強導(dǎo)墻的抗彎性能，加大接頭管起拔時導(dǎo)墻荷載能力.

（2）防滲墻施工時沿防滲軸線每個一期槽內(nèi)布設(shè)一個先導(dǎo)孔 (10 m左右)，以判定防滲墻軸線部位基巖的頂板高程，確保防滲墻每個部位的嵌巖均達到設(shè)計標(biāo)準.先導(dǎo)孔結(jié)合防滲墻主孔施工進行，利用沖擊鉆機鉆到設(shè)計基巖面附近時，改用SM-400全液壓鉆機下設(shè)地質(zhì)套管，然后換XY-2型地質(zhì)鉆機進行鉆孔取芯.

（3）對覆蓋層中漏失地層布設(shè)灌漿孔預(yù)灌濃漿，孔位布置在每個槽孔的副孔中心位置，鉆孔采用跟管鉆進，靜壓灌注水泥粘土漿，漿液中可摻加水玻璃和膨潤土等.

（4）防滲墻成槽施工采用 “鉆劈法”，槽孔分為一、二期槽，其中一期槽為二主一副，二期槽為三主二副.

（5）固壁泥漿.防滲墻造孔施工以膨潤土漿液為主、遇漏失地層要多填粘土和碎石渣，用沖擊鉆進行擠壓密實.清孔換漿采用膨潤土泥漿，確保澆筑質(zhì)量；氣舉式反循環(huán)清孔，確保澆筑前孔內(nèi)淤積不超標(biāo).

（6）槽段分一、二期施工，墻段連接采用“接頭管法”和 “鉆鑿法”.

（7）灌漿預(yù)埋管下設(shè)采用直徑114 mm鋼管，直徑22 mm鋼筋制作保持架，焊接為一整體桁架.每段桁架高度應(yīng)根據(jù)槽孔孔深分段制作.吊車起吊，孔口連接，整體下設(shè).根據(jù)槽長調(diào)整鋼筋保持架的長度.確保相鄰的灌漿管間距為1.5 m,并隨時注意調(diào)整一期槽孔與二期槽孔端頭部位相鄰兩灌漿管的間距為1.5 m.

上游圍堰防滲墻施工共進行了27個孔的預(yù)灌濃漿，灌漿深度一般為30m，灌入水泥85268.Okg， 膨潤土 167173.3 kg.

4 特殊情況處理

4.1 漏漿、塌孔處理

（1）造孔過程中，如遇少量漏漿，則采用加大泥漿比重，投堵漏劑等處理，如遇大量漏漿，單孔采用回填粘土鉆進處理，槽孔采用投鋸末、水泥或高水速凝材料等進行堵漏處理，并用沖擊鉆擠實鉆進，確保孔壁、槽壁安全.

（2）塌孔處理：由于覆蓋層級配不均，結(jié)構(gòu)松散，造孔中出現(xiàn)多次塌孔.發(fā)現(xiàn)有塌孔跡象，首先提起施工機具，根據(jù)塌孔程度采取回填粘土、或低標(biāo)號混凝土等處理；如孔口塌孔，采取布置插筋、拉筋和架設(shè)鋼木梁等措施，保證槽口的穩(wěn)定.

4.2 漂石、孤石鉆進

本工程防滲墻內(nèi)漂石、孤石含量大，鉆進工效低、易產(chǎn)生孔斜，針對這一難點采取了以下措施處理：

（1）槽內(nèi)爆破.在防滲墻造孔中遇漂卵石、孤石時，可采用SM-400型全液壓工程鉆機跟管鉆進，在槽內(nèi)下置定位器進行鉆孔，鉆到規(guī)定深度后，提出鉆具，在漂卵石、孤石部位下置爆破筒，提起套管，引爆.爆破后漂卵石、孤石被破碎，加快了鉆進速度.爆破筒內(nèi)裝藥量按巖石段長2～3kg/m，如系多個爆破筒則安設(shè)毫秒雷管分段爆破，以避免危及槽孔安全.因SM-400型全液壓工程鉆機采用風(fēng)動潛孔錘沖擊鉆進，其在硬巖中的鉆進速度可達1.5m/h，可快速穿透漂卵石、孤石，為爆破做好準備.該方法節(jié)省鉆孔工程量，爆破效果也好，但應(yīng)注意槽孔安全.

（2）聚能爆破.在漂卵石、孤石表面下置聚能爆破筒進行爆破，爆破筒聚能穴錐角為55～60°，裝藥量控制在3～6 kg，最大為8 kg.在二期槽孔內(nèi)則采用減震爆破筒，即在爆破筒外面加設(shè)一個屏蔽筒，以減輕沖擊波對已澆筑墻體的作用.槽內(nèi)聚能爆破方法簡便易行，與防滲墻施工干擾很小，本工程在孔深30 m以下碰到孤石時采用了多次聚能爆破處理.

（3）鉆頭鑲嵌耐磨耐沖擊高強合金塊.用耐磨耐沖擊高強合金塊作鉆頭或重錘的沖擊底刃，可增強破巖效果，減小鉆頭磨損，增長鉆頭的使用壽命，大大節(jié)約焊鉆頭時間，純鉆工時利用率高，鉆進工效有顯著提高.

4.3 孔斜的處理

因本工程防滲墻內(nèi)孤、漂石較多，導(dǎo)致孔斜經(jīng)常出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，當(dāng)槽孔施工發(fā)生孔斜時，將使墻體的有效厚度減少以及影響墻體的連續(xù)性，因此，孔斜的控制尤為重要，施工中采取了以下措施：

（1）改變鉆頭規(guī)格、形狀.沖擊鉆機施工中要勤測量，及時掌握孔形情況，如發(fā)現(xiàn)偏斜，可在鉆頭上加焊一圈鋼筋，擴大鉆頭直徑，擴孔改變孔斜；或在孔斜的相反方向加焊耐磨塊進行修孔.

（2）回填石料修孔.沖擊鉆機造孔中如果發(fā)生孔斜，可用10～50 cm石料回填至偏斜段頂部，重新進行該段造孔，并加大造孔過程中的測斜密度，嚴加控制進行修孔.

（3）定位、定向聚能爆破處理探頭石.造孔過程中遇到探頭石極易發(fā)生孔斜，可采用定位、定向聚能爆破炸掉探頭石后繼續(xù)鉆進.

4.4 混凝土澆筑堵管的處理

混凝土的澆筑質(zhì)量是防滲墻施工成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié).防滲墻的澆筑應(yīng)嚴格按照規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行.有效地控制混凝土的攪拌質(zhì)量及按規(guī)定掌握導(dǎo)管的埋深，是避免發(fā)生堵管的關(guān)鍵措施.

澆筑中一旦發(fā)生堵管，則利用吊車上下反復(fù)提升導(dǎo)管進行抖動，疏通導(dǎo)管，如果無效，可在導(dǎo)管埋深允許的高度下提升導(dǎo)管，利用混凝土的壓力差，降低混凝土的流出阻力，達到疏通導(dǎo)管的目的.

4.5 陡坡段基巖中造孔

本工程圍堰基巖邊坡局部呈陡坡狀，防滲墻按要求需入巖0.5 m以上，在陡坡狀基巖中造孔，由于鉆具在下落沖砸基巖時容易溜鉆，嵌巖很困難，施工中極易發(fā)生孔斜，不僅鉆進效率極低而且鉆進效果極差，如處理不好，將嚴重制約防滲墻工期，嵌巖不好會嚴重影響防滲墻質(zhì)量，施工中采取了以下措施進行處理：

先施工端孔，用沖擊鉆機鉆進，穿過覆蓋層至基巖陡坡段，然后在孔內(nèi)下置定位器和爆破筒，將爆破筒定位于陡坡斜面上，經(jīng)爆破后，使陡坡斜面產(chǎn)生臺階或凹坑，然后在臺階或凹坑上，下置定位管和定位器 （套筒鉆頭），用SM400型全液壓鉆機鉆爆破孔，下置爆破筒，提升定位管和定位器進行爆破，爆破后用沖擊鉆頭進行沖擊破碎，直至終孔.

施工結(jié)果表明，先進行過預(yù)爆和預(yù)灌濃漿的部位，在進行防滲墻造孔時，漏漿、塌孔情況大大減少，工效明顯超過未進行預(yù)爆和預(yù)灌濃漿的部位，故防滲墻施工前進行預(yù)爆和預(yù)灌濃漿的措施，取得了較好的效果.

防滲墻施工完成后，在往上接高混凝土前，對槽段墻頂進行了開挖，清除表層浮漿和質(zhì)量欠佳的混凝土，直至設(shè)計高程，結(jié)果表明混凝土防滲墻澆筑質(zhì)量可靠，墻段之間接縫咬合緊密，無任何縫間夾泥現(xiàn)象，且防滲墻墻頂高程全部大于設(shè)計高程，均滿足設(shè)計要求.

[1]楊福強.混凝土防滲墻技術(shù)在某水電站上下游圍堰上的應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2009：39-41.

[2]DL/T5148-2001.水電水利工程混凝土防滲墻施工規(guī)范[G],2004.

[3]SL31-2003.水利水電工程鉆孔壓水試驗規(guī)程[G],2003.