高噴技術(shù)在黃金坪水電站導(dǎo)流洞出口圍堰防滲處理中的應(yīng)用

馮 曦 ，陳志杰 ，藍(lán) 翔

（1.四川大唐國(guó)際甘孜水電開發(fā)有限公司，四川康定626001；2.四川省住房與城鄉(xiāng)建設(shè)廳，四川成都610021）

1 工程概述

黃金坪水電站系大渡河干流水電規(guī)劃“三庫(kù)22級(jí)”的第11級(jí)電站，水庫(kù)正常蓄水位1476.00 m，壩高95.5 m，總庫(kù)容1.24億m3，總裝機(jī)容量850 MW，年發(fā)電量38.58億kW·h。

為確保導(dǎo)流洞安全度汛且具備汛期施工條件，需在導(dǎo)流洞進(jìn)出口分別形成擋水圍堰。大渡河汛期平均流量為3560 m3/s，導(dǎo)流洞出口對(duì)應(yīng)水位為1418.50 m，考慮到水位壅高，因此將擋水圍堰高程確定為1419.50 m。導(dǎo)流洞出口明渠地層為透水性極好的砂卵石結(jié)構(gòu)，且明渠底高程低于枯期水位線6.2 m，若采用正常抽排水措施將無法滿足相關(guān)要求，為保證施工安全及進(jìn)度，工程采用高噴防滲墻封閉施工區(qū)域。施工單位2011年3月上旬進(jìn)場(chǎng)，歷時(shí)50 d結(jié)束。

2 高噴防滲墻施工方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況同時(shí)參照類似工程經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)流洞出口段圍堰高噴防滲墻采用三管法旋噴方案，分兩排兩序施工，排距0.60 m，孔距0.80 m，旋噴樁有效樁徑不小于1000 mm，鉆孔有效深度超過設(shè)計(jì)墻底深度0.3 m。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。相關(guān)技術(shù)參數(shù)見表1。

高噴防滲墻施工平臺(tái)面（即防滲墻頂）高程為1414.00 m，布置為U形并與兩岸山體基巖連接。軸線長(zhǎng) 116.66 m，孔深 20～25 m，共294個(gè)孔，總長(zhǎng)為7200 m。防滲墻完成后在墻頂澆筑混凝土擋墻至高程1419.5 m，以滿足防汛要求。

圖1 高噴墻體結(jié)構(gòu)示意圖

施工投入人員76人，XL-50型高噴臺(tái)車3臺(tái)，引孔鉆機(jī)6臺(tái)（其中YGL90型跟管鉆機(jī)4臺(tái)，YGL70型跟管鉆機(jī)2臺(tái)套）；ZJ-1500型高速泥漿攪拌機(jī)3臺(tái)。施工采用兩鉆一噴的形式，即2臺(tái)跟管鉆機(jī)造孔，成孔后使用2.5 mm厚PVC管護(hù)壁，1臺(tái)高噴臺(tái)車進(jìn)行高壓噴灌施工。跟管鉆機(jī)施工強(qiáng)度為每臺(tái)50 m/d，高噴臺(tái)車為每臺(tái)100 m/d。

3 高噴防滲墻施工方法

旋噴成樁主要包括鉆孔、下灌漿管、噴射、成墻等。

3.1 施工工藝

高壓噴射灌漿施工工藝流程見圖2。

3.2 施工工序

1）鉆孔。首先將鉆機(jī)就位，鉆具對(duì)準(zhǔn)孔位，用液壓系統(tǒng)調(diào)整鉆機(jī)垂直度，控制孔位偏差不大于5 cm，確保開孔的孔斜率，鉆孔孔徑146 mm，鉆孔有效深度超過設(shè)計(jì)墻底深度0.3 m。

2）下設(shè)噴漿管。將灌漿管下放到設(shè)計(jì)深度。

3）噴射提升。當(dāng)噴射管下到設(shè)計(jì)深度后，送入水、氣、漿，靜噴1～3 min；待注入的漿液冒出后，按預(yù)定的提升、旋轉(zhuǎn)速度，自下而上邊旋轉(zhuǎn)邊提升直到設(shè)計(jì)高程，停送水、氣、漿，提出噴射管。

表1 高壓噴射灌漿參數(shù)一覽表

圖2 高壓噴射灌漿施工工藝流程圖

4）清洗。當(dāng)噴射到設(shè)計(jì)高程完畢后，及時(shí)將各管路沖洗干凈，不得留有殘?jiān)?，以防堵塞，灌漿系統(tǒng)尤為重要。通常將漿液換成清水進(jìn)行連續(xù)沖洗，直到管路中出現(xiàn)清水為止。一次下沉的噴管可以不必拆卸，直接在噴漿的管路中用泵送清水，即可達(dá)到清洗的目的。

5）充填灌漿。為解決凝結(jié)體頂部因漿液析水而出現(xiàn)的凹穴現(xiàn)象，當(dāng)噴射結(jié)束后，隨即在噴射孔內(nèi)進(jìn)行靜壓充填灌漿，直至孔口液面不再下沉為止。

6）鉆機(jī)移位。以上施工工序完成后將鉆機(jī)移至下一孔位，準(zhǔn)備下一孔的灌漿施工。

4 特殊情況處理

在實(shí)際施工中因地制宜，采取恰當(dāng)?shù)拇胧┨岣呤┕ば始肮こ藤|(zhì)量。

4.1 淤泥層

現(xiàn)場(chǎng)施工過程中發(fā)現(xiàn)，高程1404.00～1409.50 m內(nèi)有4～5 m厚的淤泥層，由于在淤泥層中高噴水泥漿強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢，在下部開挖及混凝土澆筑施工時(shí)有可能被河水擊穿，形成漏水通道，對(duì)安全構(gòu)成威脅。為提高防滲墻安全保證系數(shù)，保證防滲墻施工質(zhì)量和進(jìn)度，確保后期開挖及混凝土澆筑順利進(jìn)行，在目前高噴墻外增加第3排高噴孔，孔深為10 m,穿透淤泥層后終孔，共增加112孔，總長(zhǎng)約1120 m。

4.2 鉆 孔

由于本工程的地質(zhì)構(gòu)造主要為砂卵石層，因此工程鉆孔選用全液壓動(dòng)力頭沖擊回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，采用氣動(dòng)潛孔錘偏心跟管的鉆進(jìn)方法。此舉提高了鉆進(jìn)效率，降低了設(shè)備損耗。

4.3 卡、埋噴管處理

對(duì)于在砂卵石地層中易塌孔、掉塊等原因引起的卡、埋噴管現(xiàn)象，采取如下措施：

1）加大鉆孔孔徑。以增加噴管與孔壁間隙，一般按鉆孔孔徑大于噴管外徑40 mm的標(biāo)準(zhǔn)掌握。因此噴管外徑為φ9l mm，鉆孔孔徑則不小于φ130 mm。

2）在套管內(nèi)下入大于噴管外徑的PVC管，以保持孔壁穩(wěn)定。

3）選用順直、無變形的長(zhǎng)噴管（長(zhǎng)度一般在9 m以上），以確保整體垂直度和減少接頭數(shù)量，同時(shí)可減少裝卸噴管次數(shù)。

4.4 冒漿處理

1）冒漿量過大。出現(xiàn)冒漿量過大時(shí)，通常是有效噴射范圍與灌漿量不相適應(yīng)有關(guān)，通過以下措施來解決：①提高噴射灌漿壓力；②適當(dāng)縮小噴嘴孔徑；③提升速度適當(dāng)加快。

2）不返漿及孔口回漿密度變小。這種現(xiàn)象通常與噴漿過程中孔內(nèi)漏漿有關(guān)。通過以下措施進(jìn)行處理：①降低噴射管提升速度和噴射壓力，若效果不明顯，停止提升，進(jìn)行原地灌漿；②加大漿液密度或進(jìn)漿量，灌注水泥砂漿、水泥粘土漿。必要時(shí)添加水玻璃。若仍不返漿或返漿密度不足，可采取二次噴射方式。即先下噴管噴漿至孔口，72 h后重新掃孔至設(shè)計(jì)孔深后，二次下管噴射，直至返漿正常；③若系地層中有較大空隙引起的不冒漿，可灌注粘土漿或加細(xì)砂、中砂，待填滿空隙后再繼續(xù)正常噴射。

4.5 凹穴處理

在噴射灌漿完畢時(shí)即連續(xù)或間斷地向噴射孔內(nèi)靜壓灌灌漿液，直至孔內(nèi)混合液凝固不再下沉。

5 結(jié)語(yǔ)

黃金坪水電站采用高噴技術(shù)對(duì)導(dǎo)流洞施工圍堰進(jìn)行處理后，效果顯著，達(dá)到了設(shè)計(jì)防滲技術(shù)要求。由此看來，高壓噴射技術(shù)不僅適用于建筑物的地基處理，也適用于大壩處理，還可作為截水、抗液化的處理措施，在一些地層中與常規(guī)灌漿法相比，高噴工藝有一定的先進(jìn)性。今后在鐵路公路、水利水電、市政建設(shè)中將會(huì)有更好的應(yīng)用前景。