金沙江龍開(kāi)口水電站深槽上游防滲墻嵌巖成槽方法

胡 斌 徐燕燕 黃曉勇

(中國(guó)水電基礎(chǔ)局有限公司 天津 301700)

1 工程簡(jiǎn)介

龍開(kāi)口水電站壩址位于云南省鶴慶縣朵美鄉(xiāng)境內(nèi)，是金沙江中游河段規(guī)劃的第6個(gè)梯級(jí)電站。

水庫(kù)正常蓄水位1298.00m，死水位1290.00m，水庫(kù)總庫(kù)容5.58億m3，正常蓄水位庫(kù)容5.07億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容1.13億m3，電站共裝5臺(tái)360MW機(jī)組，總裝機(jī)容量1800MW。

壩址區(qū)壩基巖體以二疊系玄武巖組中段致密塊狀玄武巖(P2β2-3)為主，兩岸壩基高程部位分布玄武巖組上段致密塊狀玄武巖(P2β3)和層間凝灰?guī)r夾層。壩址區(qū)地震基本烈度為8度。

2010年10月29日，對(duì)河槽覆蓋層鉆探發(fā)現(xiàn)11號(hào)壩段(溢流壩段)存在深槽(見(jiàn)圖1)，其覆蓋層厚度超過(guò)19m，明顯深于原1184.00m建基面高程，超出設(shè)計(jì)預(yù)期。

經(jīng)審批的處理方案為鋼筋混凝土板洞挖全置換方案，即上部壩體施工與深槽處理同時(shí)進(jìn)行。

壩基設(shè)置跨深槽的13m厚鋼筋混凝土承載板，寬度20～35m，下游延伸出壩面10m。為保證承載板底部砂卵礫石層開(kāi)挖在干地施工，并綜合考慮深槽上游防滲、邊坡支護(hù)和上游圍堰滲水抽排的需要，在壩前設(shè)置防滲體，防滲體框格呈“井”字形結(jié)構(gòu)，即在深槽上游橫河向設(shè)兩道1.2m厚鋼筋混凝土防滲墻，上、下游防滲墻間順河向設(shè)置兩道1.2m厚8m高鋼筋混凝土支撐墩，防滲墻嵌入基巖2m，底部入巖3m。(見(jiàn)圖2)

方案的關(guān)鍵項(xiàng)目為承載板兩側(cè)支撐平臺(tái)開(kāi)挖支護(hù)、承載板混凝土澆筑及上游防滲體施工等。而防滲墻的施工關(guān)鍵是深槽兩側(cè)的嵌入基巖成槽問(wèn)題。筆者僅對(duì)本工程防滲墻的“嵌巖”成槽方法作簡(jiǎn)要討論。

圖1 11號(hào)壩段深槽(向下游望)

圖2 鋼筋混凝土防滲墻位置示意圖

2 防滲墻施工區(qū)的工程地質(zhì)條件

a.防滲墻施工區(qū)深槽形態(tài)呈不對(duì)稱(chēng)“U”形，巖壁局部存在倒懸現(xiàn)象?；鶐r為二疊系上統(tǒng)玄武巖組(P2β)，呈暗灰、灰紫色致密塊狀玄武巖，局部含少量杏仁，致密塊狀構(gòu)造，微風(fēng)化，無(wú)斷層等結(jié)構(gòu)面發(fā)育，回彈值 Ra=50～60，Vp=5000～5000m/s。

b.根據(jù)地質(zhì)剖面揭示:深槽內(nèi)覆蓋層中礫石層占20%、卵石層占60%、漂石層占20%。

c.在防滲墻施工前對(duì)槽形進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)復(fù)勘，推測(cè)防滲墻施工區(qū)的地質(zhì)形態(tài)見(jiàn)圖3。

圖3 龍開(kāi)口深槽地質(zhì)與防滲墻位置示意圖

3 防滲墻“嵌巖”成槽的方法確定

3.1 施工機(jī)具的選擇

雖然造孔深度不大(最深35.5m)，因地質(zhì)條件和成墻的要求，造孔成槽只能采用“鉆劈法”成槽工藝，即槽段先使用沖擊鉆機(jī)鉆進(jìn)主孔至設(shè)計(jì)孔深，然后劈打副孔，直至設(shè)計(jì)要求的終孔深度。考慮到墻厚與巖體的硬度，造孔選擇CZ—5型沖擊鉆機(jī)，鉆頭選用3t十字鉆、5t平底鉆。

3.2 槽段的劃分

槽段劃分采用“一期、二期”，即一期先造孔澆筑混凝土成墻后施工二期，槽段連接為“接頭管法”，防滲墻段劃分見(jiàn)圖4。

圖4 深槽防滲墻槽段劃分

4 造孔前的準(zhǔn)備工作

深槽側(cè)壁基巖形態(tài)復(fù)雜，起伏較大，存在倒懸現(xiàn)象，勘探孔揭示的倒懸最大水平距離為5.6m，見(jiàn)圖5。這種現(xiàn)象在沖擊鉆造孔“嵌巖”過(guò)程中存在滑偏、高陡坡入巖、孔斜難糾偏、鋼筋籠下設(shè)不到位等難題，極易造成質(zhì)量事故，工期延長(zhǎng)。為此，在防滲墻造孔成槽前必須做必要的準(zhǔn)備工作。

圖5 深槽內(nèi)的倒垂現(xiàn)象

深槽兩側(cè)“嵌巖”的槽段使用CM—315潛孔機(jī)打梅花孔破壞巖體的完整性，降低沖擊鉆的鑿巖難度。

梅花孔的布設(shè)方式:深槽兩側(cè)的“嵌巖”槽段按排距0.6m，孔距0.5m，孔徑110mm，孔深入巖3m布設(shè)。中間槽段的覆蓋層中含孤石及漂石，并且入巖3m，在槽段中心線(xiàn)上也布設(shè)了孔距0.5m，孔徑110mm，孔深入巖3m的鉆孔，見(jiàn)圖6。在鉆孔的施工中由于下游的輔助固結(jié)灌漿還沒(méi)完成，不允許爆破，無(wú)法進(jìn)行“預(yù)爆破”。為防止沖擊鉆造孔時(shí)大量鉆渣填實(shí)梅花孔，鉆孔完成后用黏土球投入孔中填滿(mǎn)。

圖6 防滲墻槽段梅花孔布設(shè)示意圖

5 造孔成槽施工

雖然，深槽兩側(cè)巖體的完整性被壞破，畢竟巖體本身的硬度高，為防止防滲墻造孔過(guò)程中鉆頭打溜，一期槽未澆筑前，二期槽不能開(kāi)(包括中間的主孔);槽段端部主孔未入底部基巖前中間主孔不能開(kāi)。

造孔過(guò)程中使用優(yōu)質(zhì)的膨潤(rùn)土漿固壁，“十字鉆頭”與“平底鉆頭”配合使用。造孔設(shè)備固定穩(wěn)固，“嵌巖”主孔鉆鑿過(guò)程中控制鉆進(jìn)速度，每2m測(cè)一次孔斜。發(fā)生超標(biāo)的偏斜，及時(shí)修正?！扒稁r”槽段劈副孔時(shí)“平打”避免出現(xiàn)片狀巖體小墻無(wú)法劈打致使成槽失敗。

6 特殊情況的預(yù)防與處理

6.1 漏漿

深槽覆蓋層內(nèi)地層較松散，幾乎不含黏性土，砂礫石、大漂石等中存在架空現(xiàn)象，在鉆鑿過(guò)程中存在少量漏漿現(xiàn)象。處理措施:向孔底投放黏土、水泥、砂、碎石、黏土球等堵漏材料，并用鉆頭搗實(shí)并擠入漏漿孔洞。

6.2 鉆頭卡在槽孔內(nèi)

由于在鉆進(jìn)過(guò)程中極為謹(jǐn)慎，通過(guò)及時(shí)補(bǔ)焊鉆頭，避免鉆頭直徑變化過(guò)大，鉆頭卡在槽孔內(nèi)的情況只現(xiàn)出過(guò)一次。處理措施:先用反沖擊再下加重桿振動(dòng)的簡(jiǎn)單方法處理。

6.3 孔斜

預(yù)防措施:沖擊鉆進(jìn)時(shí)要開(kāi)好孔，輕重適當(dāng)，勤放繩、少放繩，使鉆頭能左右旋轉(zhuǎn)。在鉆鑿右岸“嵌巖”槽段主孔時(shí)，因左上游側(cè)巖體內(nèi)局部含杏仁狀致密塊狀構(gòu)造，致使孔內(nèi)上游18m位置凸出約20cm的光滑巖壁，嚴(yán)重影響孔斜，防礙鋼筋籠的下設(shè)安裝。處理措施:先用常規(guī)方法回填堅(jiān)硬的塊石重打糾偏，未達(dá)到目的;后再回填高標(biāo)號(hào)混凝土重打修正也沒(méi)達(dá)到目的;在槽孔內(nèi)對(duì)該部位實(shí)施鉆孔爆破，由于巖體堅(jiān)硬光滑，造孔即使套管固定也不能在該部位成孔。最終的處理措施:在凸出部位的槽孔壁外15cm處用潛孔鉆鉆孔，孔深18.5m，下爆炸物至孔內(nèi)18m深，將凸出巖體鄰空爆破，清除。見(jiàn)圖7。

圖7 槽孔外處理孔斜示意圖

7 效果

a.經(jīng)過(guò)精心的造孔前準(zhǔn)備工作和成槽過(guò)程的嚴(yán)格控制，龍開(kāi)口水電站深槽上游防滲墻順利施工完成。

b.因梅花孔已將巖體的完整性破壞，“嵌巖”槽孔在保證孔斜的情況下鉆鑿工效可達(dá)0.8～1.0m/臺(tái)班，比未打梅花孔的底基巖鉆鑿工效高1倍多。

c.成槽后所有的槽段的鋼筋籠均一次下設(shè)成功，水下混凝土澆筑順利。

8 結(jié)語(yǔ)

本工程受場(chǎng)地狹小的限制，不能使用“重錘”等輔助鉆鑿機(jī)具;因工期的要求沒(méi)有進(jìn)行“預(yù)灌濃漿”;鉆梅花孔時(shí)由于工序的約束未能“鉆孔預(yù)爆”，是不滿(mǎn)意之處。在成槽施工前的策劃和準(zhǔn)備工作是工程順利實(shí)施的先決條件，鉆鑿過(guò)程中的嚴(yán)格控制是工程成功完成的必要條件。

防滲墻的“嵌巖”成槽一直是個(gè)棘手的施工問(wèn)題，本工程的成槽方法希望能對(duì)類(lèi)似的防滲墻施工有所借鑒?！?/p>