山西省澤城西安水電站工程壩基混凝土防滲墻的施工工藝

王學(xué)強(qiáng)劉艷明

（1.山西澤城西安水電有限公司 山西太原 030002；2.山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 工程概況

山西省澤城西安水電站（二期）工程地處山西省晉中市左權(quán)縣境內(nèi)的清漳河干流上,是一座以發(fā)電為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖等綜合利用，并為下游梯級(jí)水電站調(diào)節(jié)發(fā)電用水的水電樞紐工程。

擋水壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高46.8 m，壩頂長(zhǎng)256 m，寬8 m，壩基采用混凝土防滲墻防滲，防滲墻穿過(guò)壩基混合土卵石層，入巖5.0 m，全長(zhǎng)191.50 m(樁號(hào)：壩0+057.00～0+248.50)，最大墻深52 m，墻厚1.0 m。左右壩坡趾板、連接板下基巖進(jìn)行固結(jié)灌漿；防滲墻下、左右岸坡趾板下基巖和水庫(kù)兩岸向上游延伸段基巖進(jìn)行帷幕灌漿。

2 工程地質(zhì)情況

本區(qū)位于太行山中南段，地勢(shì)西北高、東南低，屬構(gòu)造剝蝕中山地貌，地形起伏大，山勢(shì)陡峭，河谷發(fā)育。區(qū)內(nèi)主要發(fā)育清漳河，在其發(fā)展演化過(guò)程中，形成了四級(jí)河流階地。山脈、水系明顯受地質(zhì)構(gòu)造和巖性的控制。

庫(kù)區(qū)出露地層主要有太古界贊皇群，元古界長(zhǎng)城系、古生界寒武系和奧陶系以及燕山期輝綠巖侵入體，新生界上第三系和第四系。構(gòu)造主要發(fā)育北北東向褶皺及斷裂，其中人頭山-天池腦長(zhǎng)軸背斜通過(guò)庫(kù)區(qū)。

庫(kù)區(qū)兩岸基本為巖質(zhì)岸坡，基巖裸露，巖性為常州溝組石英砂巖，巖性堅(jiān)硬。左岸岸坡較緩，巖層傾向河谷，為順向岸坡，受卸荷、風(fēng)化影響，岸坡處巖體中的節(jié)理裂隙較發(fā)育。右岸巖層傾向上游偏岸坡內(nèi)部，為逆向岸坡，巖體整體性較好。

防滲墻軸線位置河床覆蓋層為混合土卵石，混合土卵石層內(nèi)局部存在孤漂石；河床比現(xiàn)有圍堰低3 m，且圍堰內(nèi)水位過(guò)高，在混合土卵石層中造孔難度大，易塌孔，泥漿流失嚴(yán)重，并且防滲墻入巖深達(dá)5 m，沖擊鉆鉆鑿基巖困難。

3 施工總體布置

3.1 供水系統(tǒng)

施工供水主要取自圍堰基坑內(nèi)集水坑滲透水，采用2臺(tái)IS100-65-250型離心式清水泵(Q=100 m3/h，H=80 m，N=37 kW)在集水坑中提水，用DN100鋼管向場(chǎng)內(nèi)的各施工工作面供水。供水系統(tǒng)共需鋪設(shè)DN100鋼管約1 500 m。

3.2 供電系統(tǒng)

本標(biāo)段主要用電負(fù)荷有：防滲墻、灌漿施工、以及混凝土拌和系統(tǒng)、膨潤(rùn)土制漿站、水泥漿制漿站、供水、施工輔助工廠、照明等，用電負(fù)荷約為1 000 kVA。

根據(jù)施工總體布置，在圍堰上游左岸處布置三臺(tái)變壓器，變壓器容量分別為：500 kVA、250 kVA、250 kVA，可滿足大壩基礎(chǔ)混凝土防滲墻施工用電需求。

3.3泥漿系統(tǒng)

在防滲墻軸線上游側(cè)40 m外、樁號(hào)壩0＋170位置的河漫灘處，建立一套泥漿拌和系統(tǒng)，建造制漿站規(guī)模為建造280 m3的膨化池1個(gè)，280 m3的供漿池1個(gè)。安裝2臺(tái)S1500高速攪拌機(jī)和3臺(tái)3PNL型泥漿泵。泥漿站至施工現(xiàn)場(chǎng)的供、回漿管路為Φ100 mm鋼管。

3.4混凝土拌和系統(tǒng)

為方便供水、供電的統(tǒng)一規(guī)劃，本工程混凝土拌和系統(tǒng)建設(shè)在泥漿系統(tǒng)附近，并就近設(shè)砂、石儲(chǔ)料場(chǎng)，料場(chǎng)保證2個(gè)槽孔儲(chǔ)量。

拌和站設(shè)2臺(tái)JS-500型強(qiáng)制式拌和機(jī)，骨料由配料機(jī)按自動(dòng)配料程序完成，水泥通過(guò)袋裝計(jì)量，水用量由時(shí)間繼電器控制。混凝土運(yùn)輸采用混凝土泵，根據(jù)施工強(qiáng)度，投入1臺(tái)HBT-60A泵?；炷涟韬拖到y(tǒng)見(jiàn)圖1。

圖1 混凝土拌和系統(tǒng)組成形式

3.5施工平臺(tái)及導(dǎo)墻

施工平臺(tái)及導(dǎo)墻采用鋼筋混凝土形式，沿防滲墻軸線修筑，鉆機(jī)平臺(tái)位于防滲墻軸線下游，軸線上游為抓斗施工作業(yè)平臺(tái)，斷面圖如圖2。

圖2 防滲墻施工平臺(tái)斷面圖（單位：cm）

3.6水泥漿系統(tǒng)布置

水泥制漿站布置在帷幕灌漿作業(yè)區(qū)內(nèi)。在大壩左岸趾板附近建設(shè)一集中制漿站，供給固結(jié)、帷幕灌漿所需漿液，距離較遠(yuǎn)的地方設(shè)置水泥漿中轉(zhuǎn)站，采用輸漿管把濃漿輸送到各個(gè)作業(yè)面，保證遠(yuǎn)距離輸漿需要。

4 混凝土防滲墻施工

4.1槽段劃分

根據(jù)設(shè)計(jì)文件，考慮地下水位、槽孔深度、施工歷時(shí)、導(dǎo)管布置和澆筑能力等，在保證槽孔穩(wěn)定的前提下，初步擬定防滲墻Ⅰ期、Ⅱ期槽段長(zhǎng)度均為7.0 m。施工過(guò)程中根據(jù)實(shí)際情況，壩體兩岸部位防滲墻深度較淺，可適當(dāng)加長(zhǎng)槽孔施工長(zhǎng)度；壩體中間部位防滲墻施工時(shí)，若有漏漿塌孔現(xiàn)象，可縮短槽孔施工長(zhǎng)度。槽孔劃分示意見(jiàn)圖3。

4.2防滲墻造孔

鉆進(jìn)槽孔時(shí)特別要求孔位準(zhǔn)確，垂直度符合規(guī)范要求，并控制槽孔孔斜率不大于4‰，遇有含孤石、漂石的地層及基巖面傾斜度較大等特殊情況時(shí)，其孔斜率應(yīng)控制在6‰以內(nèi)；本工程采用接頭管進(jìn)行槽段連接，端孔孔斜直接關(guān)系接頭管下設(shè)和起拔。

造孔是防滲墻施工中的主要工序，受地層等自然條件影響最大，是影響工期、工程成本，甚至決定工程成敗的重要因素。施工中采用如下控制措施：

1）采用“三鉆兩抓”或“兩鉆三抓”造孔。

2）開(kāi)孔前，首先調(diào)整好抓斗和鉆機(jī)位置，保證孔位偏差小于等于±3cm。

3）造孔過(guò)程中，隨時(shí)檢驗(yàn)孔斜率，以保證孔斜率控制在4‰以內(nèi)。

4）測(cè)斜采用相似三角形法。量出帶鉆頭的測(cè)繩距孔口中心的偏差，即可求出孔斜率，每2 m填一次測(cè)斜記錄。

5）造孔過(guò)程中孔內(nèi)泥漿面應(yīng)保持在導(dǎo)墻頂面以下30～50 cm。

6）漏失地層，應(yīng)采取預(yù)防措施。發(fā)現(xiàn)泥漿漏失，應(yīng)立即堵漏和補(bǔ)漿。

7）槽孔孔壁應(yīng)平整垂直，不應(yīng)有梅花孔、小墻等。

4.3清孔換漿

槽孔驗(yàn)收合格后，進(jìn)行清孔換漿，并及時(shí)向槽內(nèi)補(bǔ)充新鮮漿液。新鮮漿液與槽底漿液的置換量為該槽孔方量的1/3。

使用膨潤(rùn)土泥漿清孔合格的標(biāo)準(zhǔn)為：槽孔清孔換漿結(jié)束后1h，槽孔淤積厚度小于等于10 cm，槽內(nèi)泥漿密度小于等于1.15 g/cm3，馬氏漏斗粘度：32～50 s，含砂量小于等于 6%。

4.4預(yù)埋帷幕灌漿管

為后期灌漿需要，防滲墻內(nèi)預(yù)埋φ110 mm鋼管，管距2.0 m，利用鋼筋保持架定位。預(yù)埋灌漿管孔距2.0 m，位于防滲墻中心軸線上，平面上的允許偏差不大于±5 cm。

預(yù)埋灌漿管在槽口固定在導(dǎo)墻上，灌漿管間采用絲扣連接或焊接，底口纏過(guò)濾網(wǎng)，防止混凝土進(jìn)入管內(nèi)。預(yù)埋管施工完畢后，管口采用圓形木塞封閉，防止異物落入管內(nèi)增加帷幕鉆孔的難度。

4.5鋼筋籠的吊裝與下設(shè)

（1）按照設(shè)計(jì)要求，本合同段防滲墻鋼筋籠在每個(gè)槽段設(shè)計(jì)墻頂高程以下5 m高度內(nèi)布設(shè)。

（2）鋼筋籠在下部的預(yù)埋灌漿管下設(shè)完成后下設(shè)。

（3）鋼筋籠采用25 t吊車(chē)吊裝和下設(shè)。

（4）鋼筋籠入槽時(shí)，若遇阻礙，應(yīng)進(jìn)行槽孔處理，不得強(qiáng)行下沉,并應(yīng)采取措施防止混凝土澆筑時(shí)鋼筋籠上浮。

5 特殊技術(shù)及預(yù)防措施

5.1漏漿和塌孔及孔口工程防護(hù)

本工程覆蓋層主要為混合土卵石，不利于成槽過(guò)程中的孔壁穩(wěn)定。成槽過(guò)程中，首先應(yīng)使用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土泥漿護(hù)壁，在大漏失量地層成槽時(shí)，適當(dāng)加大泥漿比重，并向槽內(nèi)加入黏土，然后利用鉆頭或重鑿沖擊擠密地層，每擠密一層后，再正常鉆進(jìn)或抓取進(jìn)尺。如此循環(huán)，直至穿過(guò)漏失地層。這樣施工既可以保證槽孔安全，又有利于提高成槽工效。

5.2孤石、漂石處理

采用抓斗施工，漂石、孤石嚴(yán)重制約抓斗工效，遇該地層，應(yīng)采取適當(dāng)處理措施：

（1）用抓斗掛重錘（或沖擊鉆沖擊）破碎；

（2）孤石、漂石表面聚能爆破；

（3）采用地質(zhì)鉆機(jī)在孤、漂石中鉆孔，孔內(nèi)預(yù)爆。

這幾種辦法應(yīng)該下一種比上一種更為有效，當(dāng)采取孔內(nèi)爆破措施時(shí)，首先應(yīng)征得監(jiān)理人同意，并就孔深及孤、漂石大小的判斷，考慮裝藥量和爆破方案。槽內(nèi)聚能爆破見(jiàn)圖4。

5.3孔斜控制

（1）沖擊鉆鉆進(jìn)，應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行孔斜測(cè)量，發(fā)現(xiàn)孔斜后，首先采取輕打勤放措施，用鉆頭自重修正偏斜孔壁；或在偏斜部位預(yù)填石塊，輕打糾偏。

（2）抓斗施工，斗體安設(shè)導(dǎo)向板，斗體采用導(dǎo)向桿控制；施工過(guò)程中，隨時(shí)觀測(cè)孔斜儀表盤(pán)，通過(guò)斗體控制自動(dòng)糾偏。

5.4堵埋管

（1）嚴(yán)格控制新拌混凝土質(zhì)量,防止配料錯(cuò)誤、流動(dòng)性不滿足要求、嚴(yán)重離析及含超徑大卵石的混凝土進(jìn)入導(dǎo)管。

（2）混凝土的拌制和運(yùn)輸能力應(yīng)滿足混凝土面上升速度的要求，并留有余地，避免由于澆筑速度過(guò)慢，使混凝土喪失流動(dòng)性。

圖4 槽內(nèi)聚能爆破示意圖

（3）開(kāi)始澆筑前應(yīng)做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，確?；炷翝仓B續(xù)進(jìn)行，避免長(zhǎng)時(shí)間中斷澆筑。

（4）導(dǎo)管內(nèi)徑應(yīng)上下一致，采用二級(jí)配混凝土?xí)r，導(dǎo)管內(nèi)徑應(yīng)不小于230 mm。向?qū)Ч軆?nèi)澆入混凝土?xí)r速度不能太快，以防止壓入過(guò)多空氣造成堵管。

（5）發(fā)生埋管時(shí)，暫停澆注或降低澆注速度，避免繼續(xù)增加導(dǎo)管埋深；同時(shí)改換吊車(chē)或以千斤頂配合等措施增加起拔力；必要時(shí)可在導(dǎo)管口上墊厚木板，用鉆頭往下輕擊導(dǎo)管，從反方向活動(dòng)導(dǎo)管。

6 結(jié)論

在混凝土防滲墻的施工中,應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)程設(shè)計(jì)規(guī)范施工,合理地布置導(dǎo)墻，選取合適的造孔機(jī)械，改進(jìn)造孔工藝不僅可以提高防滲墻的施工效率，還可以節(jié)省施工成本,保障工程質(zhì)量。