柬埔寨桑河二級水電站二期圍堰防滲高噴灌漿施工

盛 毅，肖志平

(中國水利水電建設工程咨詢中南有限公司，湖南 長沙 410014)

1 概述

桑河二級水電站位于柬埔寨王國上丁省西山區(qū)境內(nèi)的桑河(Se San)干流上。樞紐主要有左岸均質(zhì)土壩、河床式廠房、河床泄洪閘壩、混凝土擋水連接壩段、混凝土側(cè)墻式接頭、右岸均質(zhì)土壩等建筑物組成，壩頂高程79.0～80.0 m，壩軸線長6543.2 m，其中混凝土壩段長483.0 m。電站裝機容量為400 MW，目前為柬埔寨在建的最大水電站，正常蓄水位75.00 m，死水位74.00 m，總庫容24.911億 m3，多年平均年發(fā)電量19.70億kWh。工程于2013年10月開工，2015年1月大江截流，計劃2017年10月水庫蓄水，11月底第1臺機組發(fā)電，2018年10月最后一臺機組發(fā)電。

本工程施工導流分為三期進行。一期導流(2014年2月～2014年12月)通過原河床過流，在一期圍堰的保護下進行導流明渠施工；二期導流(2015年1月～2017年1月)為明渠過流，在二期圍堰保護下，進行河床段混凝土壩及發(fā)電廠房施工；三期導流(2017年2月～2017年6月)通過溢流壩閘孔過流，在三期圍堰保護下進行明渠內(nèi)土壩施工。

2 二期上、下游圍堰防滲的重要性

二期圍堰作為河床段混凝土壩及發(fā)電廠房施工期擋水建筑物，歷經(jīng)2個汛期，其防滲效果直接影響河床段混凝土壩及發(fā)電廠房施工安全與進度，因此其防滲施工質(zhì)量顯得尤為重要。在招標研究階段，考慮二期圍堰的重要性及國內(nèi)較成熟可靠的各種圍堰防滲方式，最初選擇的是砼防滲墻方式，但是經(jīng)調(diào)查柬埔寨當?shù)厥袌鋈鄙夙欧罎B墻開挖大型設備，且砼防滲墻施工需要時間較高噴多1.5～2個月，另外砼防滲墻投資也較高噴高，因此最終經(jīng)研究決定桑河二級水電站二期圍堰采用高噴灌漿防滲方式。

二期圍堰為土石圍堰，堰體主要由石渣、全強風化料、全風化土料、粉質(zhì)粘土、反濾料、塊石料等填筑而成，填筑量約8.5×105m3。上游圍堰堰頂高程65 m、寬8.0 m、長1060 m，最大堰高21.0 m，防滲施工平臺高程54.5 m；下游圍堰堰頂高程60.5 m、寬8.0 m、長890 m，最大堰高22.5 m，防滲施工平臺高程53.5 m。防滲施工平臺高程以上采用碾壓全/強風化混合料防滲，以下堰體及基礎采用高壓旋噴灌漿防滲。

二期上下游圍堰填筑量約8.5×105m3，高噴灌漿量約1.4×104m，圍堰從2014年11月中下旬開始施工，且必須在2015年5月底全部施工完成，以滿足工程度汛要求，工期較緊迫。

3 高噴灌漿試驗

根據(jù)二期截流計劃安排，為了使防滲工程順利進行，并達到預期的防滲效果，在正式開工前在下游圍堰進占段的防滲軸線上進行生產(chǎn)性試驗，以確定高噴灌漿方法、高噴灌漿施工參數(shù)等。高壓旋噴灌漿試驗按兩管法施工，共布置28個孔，孔距均為0.8 m，孔深按深入基巖1 m控制，其各項參數(shù)見表1。

表1 兩管法高噴灌漿試驗參數(shù)

4 高噴灌漿技術指標

4.1 設計技術指標

(1)孔位中心偏差不大于5 cm，鉆孔孔底偏斜率不大于1%。鉆孔孔深深入弱風化巖1 m。

(2)高壓旋噴施工形成的單個旋噴樁直徑不宜小于50 cm，雙排旋噴防滲墻厚度不應小于1 m，且必須滿足如下技術要求。

滲透系數(shù)k≤1×10-5cm/s，

K=Q/(2πpL)×ln(L/γ0) 。

式中：K為滲透系數(shù)(cm/s)；Q為注入流量 (cm3/s)；

P為用水柱高度計量的注水壓力(cm)；

L為試驗段長度(cm)；γ0為鉆孔半徑(cm)。

4.2 高壓旋噴施工工藝流程

高壓旋噴灌漿施工工藝流程見圖1。

圖1 兩管法高壓噴射灌漿工藝流程圖

4.2.1 鉆孔

(1) 根據(jù)設計樁位布置及現(xiàn)場控制點，由技術人員現(xiàn)場放出具體孔位并明確標識，孔位中心偏差不大于5 cm。

(2) 鉆機移至設計孔位，墊平穩(wěn)固后用地質(zhì)羅盤檢查鉆機垂直度后方可開孔，根據(jù)監(jiān)理要求進行孔斜測量。

(3) 采用YG-80錨固鉆機配潛孔沖擊錘沖擊跟管鉆進造孔，至穿過河床沉積層深入基巖1.0 m，先導孔深入基巖3.0 m。先導孔孔距按設計單位要求的8.0 m進行布置。

(4) 鉆孔進入基巖時，由監(jiān)理通知、設計、業(yè)主單位進行現(xiàn)場確認，終孔后及時通知設計、業(yè)主單位簽證認可。

(5) 鉆孔驗收完成后注入泥漿或下入薄壁性脆的護壁PVC管，接頭套接后用封口膠帶密封。用拔管機拔出套管并保護好孔口，防止異物掉入孔內(nèi)。鉆孔次序與噴漿次序一致。

(6) 鉆進記錄詳細記錄鉆進過程的地層情況，入巖時的孔深準確記錄。

4.2.2 高壓噴射灌漿

(1) 高噴臺車就位：使用液壓步履裝置使高壓噴射灌漿臺車移至孔口就位，然后升降液壓支腿將臺車調(diào)平，噴桿對準孔口中心。

(2) 孔口試噴：在噴桿下入孔內(nèi)之前，應停在孔口先行試噴，經(jīng)檢查各種管路、機械運轉(zhuǎn)及各噴嘴噴射正常，各參數(shù)均達到要求后方可將噴桿下入孔內(nèi)。

(3) 孔內(nèi)下入噴桿：利用高噴臺車卷揚機提起噴桿，使噴頭通過孔口對準孔位中心，將噴桿放入孔內(nèi)直至孔底位置。

(4) 原位靜噴：噴頭下至孔底后，先送高壓漿，再輸送壓縮空氣；應按表1內(nèi)規(guī)定的各項技術參數(shù)進行原位噴射，待漿液返出孔口并達到規(guī)定濃度值，經(jīng)檢查各項噴射參數(shù)均符合規(guī)定值，噴射情況正常后方可開始提升噴射，接觸面位置應靜噴2～3 min。

(5) 提升噴射：按擬定的提升速度和旋轉(zhuǎn)速度，邊旋轉(zhuǎn)邊提升，高壓噴射灌漿作業(yè)必須連續(xù)進行，中途拆卸噴管時應進行復噴，復噴搭接長度不得小于0.2 m，當提升至設計規(guī)定的高程，即可結(jié)束該孔的高噴灌漿。

(6)注漿：噴射灌漿結(jié)束后，取出噴射器具(噴頭與噴桿)，在孔口向該孔繼續(xù)注漿直至漿液液面不再下沉為止。

(7) 機具清洗：每孔噴射完畢后，應用清水將高噴機具及噴桿噴頭沖洗干凈，以免管路堵塞。

4.2.3 施工過程特殊情況

(1) 鉆孔過程中返水、返砂情況

在高噴灌漿孔鉆孔施工過程中，上游圍堰832個孔中有74個孔出現(xiàn)返水情況，其中返水高程分布在49.0～43.5 m；下游圍堰568個孔中有144個孔出現(xiàn)返水情況，其中返水高程分布在46.3～34.2 m，有114個孔出現(xiàn)砂層情況，其中砂層厚度為0.5～5.7 m，其中砂層高程分布在41.5～33.3 m。

(2) 返漿異常情況

高噴灌漿施工過程中，上游圍堰832個高噴灌漿孔孔口基本返漿正常，個別不返漿的孔采用靜噴后該孔孔口返漿正常。下游圍堰568個高噴灌漿孔，其中深槽砂層段以外224個Ⅰ序孔和224個Ⅱ序孔孔口基本返漿正常，有個別不返漿的孔通過采用靜噴及復噴之后孔口返漿正常；下游圍堰深槽砂層段共計120個孔，其中有60個Ⅰ序孔和60個Ⅱ序孔孔口基本不返漿，不返漿的高程主要分布在33.3～48.5 m，針對深槽砂層段孔口不返漿的情況，通過采用靜噴待孔口開始小返漿之后在通過降低噴桿提升速度等方法進行處理。在深槽砂層段有14個孔出現(xiàn)返漿比重達不1.3 g/cm3的情況，個別灌漿孔出現(xiàn)地表冒漿、開裂、抬動等現(xiàn)象，針對孔口返漿比重達不到設計要求的孔，采取加大進漿比重待孔口返漿開始變濃之后慢速上升噴桿到孔口返漿正常在復噴孔內(nèi)異常段，直至孔口返漿達到設計要求。

5 高噴灌漿成果與分析

高噴灌漿上游圍堰共計完成832個孔，其中Ⅰ序孔416個，高噴灌漿3502 m；Ⅱ序孔416個，高噴灌漿3419.6 m，共計完成噴射長度6921.6 m，共計灌入水泥2678588 kg，單耗為386.99 kg/ m。

下游圍堰共計完成568個孔，其中Ⅰ序孔284個，高噴灌漿3297.0 m，Ⅱ序孔284個，高噴灌漿3238.3 m，共計完成噴射長度6535.3 m，灌入水泥2754485.6 kg，單耗為421.48 kg/ m。

(1) 墻體開挖質(zhì)量檢查

先采用挖掘機在高噴墻體旁邊挖掘，后采用人工開挖的方法進行直接觀察，開挖深度一般為高噴墻頂以下3～4 m，觀察墻體的完整性、墻體的搭接等情況，并進行拍照、素描，最后用黏土分層夯實回填。

(2) 注水質(zhì)量檢查

質(zhì)量檢查采用注水試驗的方法，檢查孔的數(shù)量和位置按5%布置。上游圍堰共布置檢查44個孔，下游圍堰共布置檢查40個孔，檢查孔注水全部符合設計標準。

質(zhì)量檢查的合格標準為滲透系數(shù)k ≤ 1×10-5cm/s，K=Q÷(2πpL)×ln(L/γ0)。( 計算壓力時應測計地下水位高度)

式中：K為滲透系數(shù)(cm/s)；Q為注入流量(cm3/s)；P為用水柱高度計量的注水壓力 (cm)；L為試驗段長度(cm)；γ0為鉆孔半徑(cm)。

高噴灌漿質(zhì)量檢查結(jié)果表明高噴墻體連續(xù)性良好、成墻厚度符合要求，至6月中旬二期上下游圍堰未發(fā)現(xiàn)滲漏點，圍堰基本達到滴水不漏的效果。

6 進度分析

根據(jù)圍堰高噴試驗施工參數(shù)，每臺鉆機每天可完成鉆尺55 m，高噴灌漿可完成80 m，按完成15000 m計算，現(xiàn)場配置了以下施工設備，在預計時間完成了施工，并略有富裕。

具體施工進度如下：上游圍堰：上堰0+25.0～上堰0+560.0，施工時段為2014年12月26日～2015年02月12日，共計完成高噴灌漿6921.6 m，共安排3臺高噴臺車；下游圍堰：下堰0+125.0～下堰0+432.8，施工時段為2014年12月30日～2015年02月14日，共計完成高噴灌漿6535.3 m，下游共安排2臺高噴臺車。施工設備配置見表2。

表2 施工設備配置

7 結(jié)語

(1) 桑河二級水電站二期圍堰高壓旋噴灌漿完成后經(jīng)開挖、鉆孔取芯、注水等檢查表明，高噴防滲墻的各項指標達到設計要求?；映榕潘瓿珊螅舷掠螄呋咎幱诘嗡宦?，確保了基坑開挖和砼澆筑順利進展，關鍵線路砼澆筑開始時間較合同開始工期提前了3個月，為桑河二級水電站后續(xù)工作的順利開展提供了可靠保障。

(2) 施工效果表明，只要仔細調(diào)查好河床基本情況，做好高噴試驗，確定好施工參數(shù)，施工過程中嚴格控制質(zhì)量，在東南亞覆蓋層不厚開闊河床的水利水電工程圍堰防滲采用高噴灌漿是可行的，特別值得在工期緊且砼防滲墻開挖大型設備缺少的東南亞國家借鑒。

(3) 鉆孔的垂直度是單孔質(zhì)量中的重要指標，在施工中通過對鉆孔孔斜的測量，通過鉆機找平，立軸垂直控制，孔斜能滿足設計要求，同時還應用了測斜儀及制作簡單、易于操作的測斜架加強孔斜檢測保障成孔的垂直度。

(4) 為加強二期圍堰高噴灌漿質(zhì)量的管理，監(jiān)理部組織各參建方代表成立高噴灌漿工作領導小組，對高噴灌漿的各個環(huán)節(jié)進行嚴格管理和控制。施工過程中要求在河床高噴防滲區(qū)水下拋填之前，使用長臂反鏟對河床塊石進行清理；先導孔施工表明下游圍堰0+270～0+360段為深槽區(qū)域，且該部位存在較厚砂層，為保證防滲質(zhì)量，工作小組及時組織相關參建方進行會議討論，建議將該部位高噴孔由單排增加為雙排孔，進一步保證了圍堰防滲效果。

(5) 二期圍堰的防滲、穩(wěn)定對桑河二級水電站安全施工起著舉足輕重的作用。施工過程按精品工程的要求嚴格按照確定的技術要求進行，質(zhì)量控制從各工序上做到嚴格管理。高噴灌漿施工過程中監(jiān)理部安排4名監(jiān)理人員進行旁站監(jiān)理，對鉆機定位、孔深、漿液配比、高噴壓力、提升速度等施工過程進行質(zhì)量管控。每一高噴孔進入基巖時監(jiān)理部及時組織工程部、施工、設計、地質(zhì)等各方代表進行聯(lián)合確認，確保每個高噴灌漿孔深入基巖，保證防滲質(zhì)量。