龍洞水電站圍堰復(fù)雜地層高噴防滲墻施工

南　波，　龐　松，　李　佼

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰　611830)

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龍洞水電站圍堰復(fù)雜地層高噴防滲墻施工

南波，龐松，李佼

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰611830)

摘要：四川康定龍洞水電站首部樞紐圍堰防滲體系采用高壓旋噴防滲墻。該工程施工區(qū)域地層復(fù)雜，河床覆蓋層中含有大量的漂(塊)石、孤石并存在架空現(xiàn)象，地層透水性極強(qiáng)，給高噴施工質(zhì)量和進(jìn)度帶來(lái)較大的影響。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，結(jié)合以往類似工程取得的施工經(jīng)驗(yàn)，較好地解決了以上問(wèn)題，可為今后類似地層條件下的高壓旋噴防滲墻施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：龍洞水電站；圍堰防滲；高噴防滲墻；復(fù)雜地層；施工

1概述

龍洞水電站位于四川省康定縣境內(nèi)的大渡河右岸一級(jí)支流瓦斯河上，為低閘引水式電站。電站樞紐建筑物由首部樞紐、引水系統(tǒng)、地下廠房等組成。水庫(kù)正常蓄水位高程2 440m，總庫(kù)容11.1萬(wàn)m3，為徑流式電站。工程的開發(fā)任務(wù)為發(fā)電，同時(shí)兼顧下游生態(tài)及景觀用水，無(wú)灌溉、防洪、通航等其它綜合利用要求。

該電站閘壩覆蓋層基礎(chǔ)防滲采用懸掛式混凝土防滲墻，河床部位最大墻深36m，岸坡部位最大墻深60m，對(duì)兩岸基礎(chǔ)的基巖部分進(jìn)行帷幕灌漿施工。

首部樞紐圍堰采用“三重管法”高壓旋噴樁套接成墻，一期圍堰體型見(jiàn)圖1。防滲墻布置于護(hù)岸擋墻軸線上，軸線長(zhǎng)度為130m，單排孔布置，孔距1m，深度為22～30m，平均深度為22.8m，總工程量為3 097.5m，防滲墻面積為2 964m2。鉆孔噴漿分Ⅰ、Ⅱ序進(jìn)行施工,一期圍堰高噴防滲墻施工平均每m單耗為730.69kg/m。

圖1　進(jìn)水口一期圍堰體型示意圖

閘壩主體建在軟基上，地基主要持力層為冰水堆積(fglQ3)漂(塊)卵(碎)礫石夾砂土、沖積(alQ4)漂卵石夾砂和洪積(plQ4)塊碎石土，局部地區(qū)存在架空現(xiàn)象。左閘肩接頭壩段基礎(chǔ)為斜長(zhǎng)花崗巖，右閘肩接頭壩段基礎(chǔ)為洪積(plQ4)塊碎石土。工程地質(zhì)情況復(fù)雜，施工難度較大，質(zhì)量和進(jìn)度控制存在較高的風(fēng)險(xiǎn)。

2圍堰采取的防滲方案

龍洞水電站首部樞紐一期圍堰總長(zhǎng)約130m，高噴灌漿最大深度為31.5m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)河床覆蓋層開挖揭露的情況以及前期高噴鉆孔反映的地層情況，河床覆蓋層中含有大量的漂(塊)石、孤石，進(jìn)場(chǎng)后高噴鉆孔實(shí)際揭示出的地層上部(0～6m)和中部(15m上下)含有兩層漂(塊)石、孤石且存在架空現(xiàn)象，地層透水性極強(qiáng)。

眾所周知，圍堰防滲施工對(duì)后續(xù)基坑開挖和混凝土澆筑的正常施工起著決定性作用。根據(jù)該工程實(shí)際地層情況，最終確定的圍堰高噴灌漿孔沿圍堰軸線按單排孔布置，孔距1m，孔深入基巖0.5m。高噴防滲墻設(shè)計(jì)孔位布置情況見(jiàn)圖2。該工程圍堰高噴灌漿工程量為3 097.5m。

圖2　圍堰高噴防滲墻設(shè)計(jì)孔位布置圖

3高噴灌漿3.1施工參數(shù)(表1)

表1　高噴灌漿施工參數(shù)表

3.2注漿材料

水泥：采用P.O42.5 硅酸鹽水泥。

外加劑及摻合料：在高噴灌漿施工過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際情況(如特殊孔段)加入絮凝劑、水玻璃、砂、膨潤(rùn)土等外加劑和摻合料，具體摻量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。

3.3高噴施工

該工程高噴灌漿設(shè)備采用GYP-50步履式和XL-50B履帶式高噴臺(tái)車，采用“三管法”噴漿工藝。高壓噴射灌漿臺(tái)車就位后，先在地面進(jìn)行試噴，用以檢驗(yàn)噴漿機(jī)械的各種性能，然后將噴射管下入孔底，自下而上進(jìn)行旋噴。噴漿開始時(shí)，先送入符合要求的水、氣、漿，孔底靜噴3～5min，待注入的漿液正常返出孔口后，按監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的施工參數(shù)自下而上邊噴射、邊轉(zhuǎn)動(dòng)、邊提升，直至孔口(或設(shè)計(jì)高程)。

4施工工藝及方法

4.1施工工序

(1)高噴防滲墻施工采用分段作業(yè)，依次成墻的方式。

(2)高噴防滲墻分序施工，套接成墻。先下游，再上游；先Ⅰ序，后Ⅱ序。

(3)單孔噴灌施工程序?yàn)椋簻y(cè)量放孔→造孔→下噴具→噴射→提升→回灌→成樁→結(jié)束。

4.2施工方法

4.2.1鉆孔

(1)測(cè)量放孔：孔位中心允許偏差不大于5cm，鉆孔偏斜率不大于1%。

(2)采用MZ-200履帶液壓潛孔鉆機(jī)以及MGY-80鉆機(jī)潛孔偏心錘跟管鉆進(jìn)造孔，孔徑150mm，φ146套管跟進(jìn)。當(dāng)孔深達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)下入特制的PVC管置換孔內(nèi)套管。

4.2.2噴漿

(1)鉆孔結(jié)束后，先進(jìn)行地面試噴。

(2)制漿：水泥標(biāo)號(hào)采用不低于32.5號(hào)的硅酸鹽水泥，采用ZJ-400型高速攪拌機(jī)制漿，如需摻加外加劑時(shí)，漿液配比將通過(guò)試驗(yàn)確定。

(3)噴射提升：噴射管下至設(shè)計(jì)深度，按技術(shù)要求的速率提升及施加旋轉(zhuǎn)速度，自下而上噴射提升，直至孔口設(shè)計(jì)高程后可停噴。

(4)噴射過(guò)程中，如遇特殊情況時(shí)，應(yīng)將噴射管提出地面進(jìn)行處理后再進(jìn)行施工。

5施工中遇到的主要問(wèn)題及采取的解決措施

5.1(塊)石、孤石較多

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)河床覆蓋層開挖情況以及前期高噴鉆孔反映的地層情況得知，河床覆蓋層中含有大量的漂(塊)石、孤石，地層上部(0～6m)和中部(15m)含有兩層漂(塊)石、孤石且存在架空現(xiàn)象，地層透水性極強(qiáng)。

5.2解決措施

(1)針對(duì)該工程地質(zhì)條件復(fù)雜、資料不夠詳實(shí)的情況，利用現(xiàn)有鉆孔設(shè)備沿圍堰防滲軸線每隔10m布置先導(dǎo)孔；配置經(jīng)驗(yàn)豐富的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)管理人員，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量的控制。

(2)在高噴孔軸線內(nèi)側(cè)增加一排高噴灌漿孔，主要針對(duì)動(dòng)水、孤石，漂石等相對(duì)集中的孔段、對(duì)地層串通及架空等特殊地層進(jìn)行2次補(bǔ)強(qiáng)處理，以滿足墻體有效搭接厚度的要求，用以解決高噴防滲施工風(fēng)險(xiǎn)。

(3)在漂(塊)石密集層、大孤石層和架空層鉆孔中采取更換鉆頭的方式，以降低孔內(nèi)事故的發(fā)生概率。

(4)加強(qiáng)噴漿施工的過(guò)程控制，尤其是特殊情況和復(fù)雜地層下的質(zhì)量控制。若噴漿時(shí)遇到架空、強(qiáng)漏失和地下動(dòng)水層，采取“噴灌結(jié)合，邊灌邊噴”的處理措施。對(duì)于該特殊地層上、下界面，采用靜噴10min,再靜灌(停止提升，壓力降至5MPa，其他參數(shù)不變)5min方式施工。

5.3鉆孔

(1)鉆孔過(guò)程中，嚴(yán)格控制孔斜率，盡量減小鉆孔偏斜，以保證鉆孔的最大精度，防止孔底出現(xiàn)“開叉”過(guò)大的現(xiàn)象。必要時(shí)，還應(yīng)結(jié)合偏斜方位角進(jìn)行控制，若孔底的孔距過(guò)大，超過(guò)1.1m時(shí)(設(shè)計(jì)孔間距1m)應(yīng)將偏斜孔回填后重新進(jìn)行造孔作業(yè)，直至滿足要求。

(2)在砂卵石層中經(jīng)常出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)偏心錘回返不出，必須連同套管一起拔出，重新造孔，從而造成大量的重復(fù)工作。其原因多為管靴絲扣斷裂，偏心錘破損嚴(yán)重造成。采取提前更換管靴和偏心錘，將偏心錘由原來(lái)采用的“φ146三件套”更換為“φ146五件套”，造孔質(zhì)量和效率得到了明顯的提升，卡鉆現(xiàn)象得以遏制，很好地解決了卡鉆的問(wèn)題。前、后期造孔使用的跟管鉆具見(jiàn)圖3、4。

圖3　前期造孔使用的偏心錘

圖4　后期造孔使用的更換后的偏心錘

5.4噴漿

遇有塊石、漂石時(shí)，噴漿滲漏嚴(yán)重，采用沖填級(jí)配料、在孔口用稠水泥漿沖灌粗砂和礫石(粒徑由小到大)的方式予以處理。若灌注一段時(shí)間后仍無(wú)效果，再改用濃漿沖灌級(jí)配料。配料時(shí)，可先將其攪拌成一定稠度的漿液從孔口倒入，待灌滿后再下噴射管進(jìn)行噴漿。因孔位距河岸很近，滲漏嚴(yán)重且存在河水倒灌現(xiàn)象，經(jīng)采取加濃漿液、定噴、靜噴、加入水玻璃、砂、豆石等均無(wú)明顯改觀，后經(jīng)監(jiān)理、業(yè)主現(xiàn)場(chǎng)決定將原軸線進(jìn)行調(diào)整，方使此問(wèn)題得以解決。后經(jīng)實(shí)際施工看，高噴灌漿孔位布置距離河道間距最少要大于1.5倍理論擴(kuò)散半徑，且要根據(jù)地層的實(shí)際情況及水流速度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整，本工程圍堰軸線調(diào)整前后情況見(jiàn)圖5。

圖5　圍堰軸線調(diào)整前后示意圖

6結(jié)語(yǔ)

該工程完工后，在原防滲軸線內(nèi)側(cè)30cm布置檢查孔，鉆孔至設(shè)計(jì)防滲底部高程未發(fā)現(xiàn)明顯的滲水點(diǎn)，孔內(nèi)返渣干燥，多成灰狀分散顆粒。后期開挖未發(fā)現(xiàn)泌水、漏水現(xiàn)象，圍堰達(dá)到預(yù)期的防滲效果，表明該工程所采取的噴漿方案，尤其是復(fù)雜地層下的噴漿處理措施很好地解決了因地層原因帶來(lái)的施工進(jìn)度、質(zhì)量等方面的問(wèn)題，保證了施工進(jìn)度和質(zhì)量，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益，值得類似地層條件下高噴防滲墻工程借鑒和參考。

南波(1986-)，男，陜西興平人，助理工程師，從事水利水電、基礎(chǔ)處理施工技術(shù)與管理工作；

龐松(1983-)，男，四川西昌人，助理工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

李佼(1988-)，女，四川達(dá)州市人，助理工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.

中國(guó)電建集團(tuán)成都院李攀峰榮獲“第十三屆四川省青年科技獎(jiǎng)”

在12月15日舉行的“2015年中國(guó)科協(xié)會(huì)員日(四川省)活動(dòng)”大會(huì)上，表彰了50位“第十三屆四川省青年科技獎(jiǎng)”獲獎(jiǎng)?wù)?。李攀峰為其中之一?/p>

“四川省青年科技獎(jiǎng)”是經(jīng)省委常委會(huì)議批準(zhǔn)，由中共四川省委組織部、省人力資源和社會(huì)保障廳、省科協(xié)聯(lián)合主辦，面向四川省40周歲以下青年科技工作者設(shè)立的一個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。該獎(jiǎng)項(xiàng)每?jī)赡暝u(píng)選一次，每次授獎(jiǎng)人數(shù)不超過(guò)50人。

2015年“第十三屆四川省青年科技獎(jiǎng)”由各市(州)黨委組織部、人力資源和社會(huì)保障局、科協(xié)，各省級(jí)部門，各省級(jí)學(xué)會(huì)(協(xié)會(huì)、研究會(huì))共推薦有效候選人189名，經(jīng)四川省青年科技獎(jiǎng)專家評(píng)審委員會(huì)評(píng)審，四川省青年科技獎(jiǎng)?lì)I(lǐng)導(dǎo)小組審定，并經(jīng)公示均無(wú)異議后，確定馬飛等50名同志為“第十三屆四川省青年科技獎(jiǎng)”獲獎(jiǎng)?wù)?。李攀峰為中?guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司地質(zhì)處室主任，教授級(jí)高級(jí)工程師。該同志建立了一套現(xiàn)場(chǎng)快速獲取巖體質(zhì)量分級(jí)指標(biāo)的技術(shù)方法，實(shí)現(xiàn)了壩基巖體質(zhì)量屬性的三維空間表達(dá)，獲得中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)公司科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；提出了將水電水利工程地質(zhì)專業(yè)設(shè)計(jì)全過(guò)程置于三維環(huán)境下進(jìn)行的水電水利工程地質(zhì)三維設(shè)計(jì)全新理念，從根本上解決了三維地質(zhì)問(wèn)題二維方式處理的諸多弊端，獲得中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)公司科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；運(yùn)用“金沙江溪洛渡水電站拱壩建基面工程地質(zhì)條件”研究成果指導(dǎo)建高拱壩壩基施工地質(zhì)工作，實(shí)現(xiàn)壩基巖體質(zhì)量科學(xué)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)論經(jīng)歷了工程實(shí)踐檢驗(yàn)，先后獲全國(guó)咨詢成果二等獎(jiǎng)、四川省咨詢成果一等獎(jiǎng)。

收稿日期:2015-05-05

文章編號(hào):1001-2184(2015)06-0160-04

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

中圖分類號(hào):TV52;TV543;TV7

作者簡(jiǎn)介: