抓斗成槽造孔混凝土防滲墻技術在炳靈水電站庫區(qū)防護工程中的應用

把玉祥,趙豐俊

(1.中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司,西安 710065;2.青海省民和縣移民安置局,青海省民和縣 810899)

1 工程概況

炳靈水電站位于甘肅省境內的黃河干流上，是黃河龍羊峽—青銅峽河段水電開發(fā)規(guī)劃中第13個梯級電站。工程樞紐位于甘肅省臨夏回族自治州永靖縣與積石山縣交界處塔坪村和三坪村，上距在建的大河家水電站29.5 km，下距已建劉家峽水電站44.5 km。炳靈水電站的主要任務是發(fā)電，水庫設計正常蓄水位1 748.00 m，汛限水位1 744.00 m，最大利用水頭25.7 m，壩頂高程1 752.00 m，采取防護措施后總庫容4 794萬m3，為日調節(jié)水庫。電站裝機容量240 MW，保證出力88.3 MW，多年平均發(fā)電量9.74億kWh。工程規(guī)模屬Ⅲ等中型工程。

炳靈水電站水庫防護工程位于庫區(qū)川水地區(qū)，距壩址約12 km。防護區(qū)河段為甘肅、青海兩省界河，左岸為青海省民和縣，右岸為甘肅省積石山縣，為保護庫區(qū)川區(qū)的兩岸耕地，在水庫兩岸進行了防護工程設計，右岸甘肅段防護采用堤防防洪，墊地防浸的設計方案，左岸青海段采用堤防防洪，混凝土防滲墻+均質黏土堤防防滲、防浸的方案。

炳靈水電站庫區(qū)防護工程(青海段)主要包括4片防護區(qū)，從黃河下游至上游依次為峽口防護區(qū)、美二防護區(qū)、美一防護區(qū)、金田防護區(qū)。4片防護區(qū)總長為5 956.9 m，防護面積215.27 hm2，防護工程堤防等級為5級。峽口防護區(qū)的堤后防浸方式為墊地防浸;美二、美一、金田防護區(qū)采用均質黏土堤防+連續(xù)式混凝土防滲墻的防護方案。均質黏土堤防迎水面坡比為1∶2，背水面坡比為1∶1.5;基礎防滲采用連續(xù)式混凝土防滲墻，防滲墻最大深度20 m，厚度0.6 m，入巖0.5～1.0 m，插入堤體1 m，工程量63 183.9 m2，墻體沿堤防布置長度約4 km，墻體設計厚度0.6 m，墻底入巖0.5～1.0 m，混凝土防滲墻設計物理力學指標為：C25混凝土，抗?jié)B標號W6，彈性模量E≤1.5×104MPa。

2 防滲墻施工技術

2.1 施工工序及工藝流程

混凝土防滲墻施工工序及流程見圖1。

圖1 防滲墻施工工藝流程圖

2.2 混凝土防滲墻施工方法

2.2.1 施工準備

確定防滲軸線開挖導向槽，開挖后的施工平臺在導墻澆筑完畢后需回填1層碎石或亂石，抓斗布置在導墻右側，混凝土澆筑用設備及混凝土運輸車輛放在防滲墻的左側。導墻采用鋼筋混凝土矩形斷面，高度1.2 m，寬度0.5 m，內側凈寬0.7 m。導墻截面內分3層布置鋼筋，縱向受力鋼筋采用Φ14@15，鋼筋采用Ⅰ級圓鋼。導墻混凝土等級為C25，采用二級配混凝土。

2.2.2 建造槽孔

(1) 劃分槽孔段

采用液壓抓斗造孔成槽法時，根據(jù)設計提供的地質資料及現(xiàn)場混凝土供應強度、成孔時間、澆筑速度等因素，確定槽段槽孔長度按7.6 m劃分。在拐點和長度不夠7.6 m的地方局部調整。

(2) 槽孔開挖

針對本工程槽孔深度、厚度要求及地層特點，采用“抓取法”進行槽孔開挖。防滲墻基巖鑒定以抓斗實際抓出的巖樣并參考設計給定的地質資料綜合確定最終入巖深度。在接近基巖時對抓斗抓出的巖樣進行現(xiàn)場取樣，所有巖樣編號并予以保留，以便各方進行地質鑒定。

本工程墻段連接采用接頭管法，在一期槽清孔驗收合格后下設接頭管，待槽內混凝土初凝后用專用的液壓拔管機起拔接頭管，使其形成接頭。

2.2.3 泥漿護壁措施

由回波信號和多相位分段調制干擾信號的幅相特性曲線可知，干擾信號與回波信號的幅頻特性在全頻帶內均為一常數(shù)，二者成倍數(shù)關系，干擾信號的相頻特性和y軸的交點與調制相位值的大小有關，曲線斜率與分路的時間點有關。由k=1時的干擾信號幅相特性推廣至k取任意值，可以看出，多相位分段調制干擾信號在單個信號分路上的相頻特性依然是線性連續(xù)的，然而多個分路間的相頻特性不再具有回波信號相頻特性所固有的線性相位特性。

炳靈水電站庫區(qū)防護工程采用優(yōu)質膨潤土泥漿進行護壁，泥漿主要是在防滲墻造孔成槽過程中起到固壁、潤滑和懸浮的作用。抓斗造孔時，回收泥漿的主要措施是在棄碴倒運時盡可能瀝盡攜帶的泥漿漿液。防滲墻混凝土澆筑過程中，自導管孔口流出的泥漿均直接采用泥漿泵回輸至回漿池中，經沉淀后作為其它槽孔固壁之用。澆筑混凝土頂面以上1 m左右的泥漿會被污染而造成劣化，應做廢棄處理。泥漿液面距導墻頂高差不超過50 cm，不宜少于30 cm。

2.2.4 清孔換漿

槽孔終孔驗收合格以后進行清孔換漿。視孔內泥漿質量及沉碴多少，采用抓斗直接撈取、氣舉(3 m3空壓機)置換、泵吸法等多種方法清孔。清孔換漿結束1 h后，需達到質量要求：槽內泥漿密度不大于1.15 kg/m3，馬式漏斗黏度不大于50 s，含砂量不大于6%，槽底淤積厚度不大于10 cm。換漿清孔結束前，采用特制接頭刷子自上而下分段刷洗槽段端頭的混凝土表壁。刷洗合格標準為接頭刷子上基本不帶泥屑，孔底淤積不再增加。

2.2.5 防滲墻混凝土拌和與澆筑

混凝土采用集中拌和樓拌制。單個槽孔澆筑時，混凝土拌和的最小強度需達到25 m3/h。采用混凝土罐車輸送混凝土至各澆筑槽孔口，采用泥漿下直升導管法澆筑。導管法澆筑順序為從低處到高處，逐個管澆筑。澆筑導管距離孔底約15～25 cm，采用壓球滿管法澆筑。開澆前，需先準備好足量的混凝土，并在導管內注入適量的水泥砂漿，以使導管底口的橡膠球被擠出后，導管底端能埋入混凝土內。當一個槽孔采用2套以上導管澆筑，槽底高差大于50 cm時，導管宜布置在其控制范圍的最低處，導管中心至槽孔端部或接頭管壁的距離宜為1.0～1.5 m，中心距不大于4 m。各導管保持均勻進料，以保證槽孔內混凝土面高差不大于0.5 m，導管埋深宜為1～6 m。澆筑時嚴格控制槽內混凝土面高差和導管埋深，以防混漿和夾泥。

混凝土開澆時檢查導管內是否滲進泥漿。澆筑過程中應定時測量槽內混凝土面，測點設置在兩導管間及槽孔兩端頭，測量時間為30 min間隔。槽內混凝土面平均上升速度不小于2 m/h，在開澆和終澆階段縮短測量混凝土上升面的間隔時間。連續(xù)澆筑至混凝土頂面超出設計墻頂標高0.5 m，即可停止?jié)仓?，拔出導管?/p>

3 造孔常見事故處理

3.1 塌孔處理

根據(jù)對導致塌孔的關鍵成因分析，當出現(xiàn)大面積塌孔時用優(yōu)質黏土回填到坍塌處以上1～2 m，待沉積密實后再進行施工；當出現(xiàn)局部坍塌時應加大泥漿密度，目的使槽內的泥漿黏度和泥漿密度增加，增加槽壁的穩(wěn)定性。若槽孔坍塌后導墻底部懸空，則下部應采用黏土回填到導墻下部2～3 m后，把槽內上部泥清除，用混凝土將上部塌空部分回填密實，待混凝土有一定強度后再重新開孔成槽。

3.2 較大孤(漂)石處理

3.3 導管堵塞處理

當在澆筑混凝土成墻的過程中發(fā)生澆筑管堵管的情況，應查對澆筑記錄，仔細分析堵管原因及位置，確認管底位置和埋深，及時采取處理措施，避免其他導管同時被堵。澆筑導管堵塞一般采用搗、頓的方法進行疏通，如果以上措施無效，及時將導管全部拔出進行沖洗，果斷抓緊時間起拔導管重新下管澆筑。在重新開始澆筑時，管底插入混凝土的范圍為0.5～1 m，同時采用小抽筒將管內泥漿抽凈，并至少注入1 m3砂漿。

3.4 提 脫

當發(fā)現(xiàn)混凝土面突然大幅度下降、導管內混凝土面過低或者有泥漿由管底進入管內時應立即增加導管埋深，直至管內情況恢復正常。在導管提脫后，如發(fā)現(xiàn)管內進入較多泥漿而混凝土無嚴重混漿現(xiàn)象，可下入導管，并采用小抽筒抽出管內泥漿，再進行澆筑。在導管反復提脫過程中，如發(fā)現(xiàn)槽內混凝土大范圍混漿，應立即停止?jié)仓?，按斷樁進行處理。

4 施工質量檢查及質量效果分析

4.1 鉆孔取芯檢查

防滲墻成墻28 d后進行鉆孔檢查，沿墻體軸線布置檢查孔，具體孔位按監(jiān)理工程師指示確定。本工程共設置18個檢查孔，平均間距在100 m左右，在防滲墻的接頭處和拐點處等特殊位置均有設置。

取芯鉆機選用XY-2型地質鉆機，孔徑不小于110 mm；深度大于防滲墻深度1.0 m或按現(xiàn)場監(jiān)理工程師指定的深度進行；孔斜控制在0.5%以內；孔位誤差不大于±1.0 cm；檢查孔自上而下分段取芯鉆進，分段作壓(注)水試驗[k

檢查孔由監(jiān)理工程師驗收合格后，方可進行封孔作業(yè)。檢查孔采用黏土水泥漿壓漿封孔法進行封孔，封孔材料選用黏土水泥漿，材料的成分比例為：土∶水泥∶水=3∶1∶2。

4.2 現(xiàn)場開挖檢查孔檢查

接頭開挖檢查的部位和數(shù)量根據(jù)監(jiān)理工程師指示確定。本工程開挖設置在樁號為1+200.00 m處，開挖后主要對墻體的平整度、密實度、墻體厚度及墻體材料等方面進行檢查和對比，通過開挖段檢查，本工程防滲墻完全符合設計要求。

4.3 施工質量效果分析

從現(xiàn)場鉆孔取芯檢查、開挖檢查孔檢查的結果分析，堤防基礎下連續(xù)式混凝土防滲墻從外觀質量及物理力學指標均滿足設計要求，達到了施工目的，取得了防滲效果。

5 結 語

地下連續(xù)式混凝土防滲墻的防滲效果和耐久性均較好，工程質量也較為可靠，在覆蓋層較厚及基巖硬度較低的地區(qū)采用薄型液壓抓斗進行施工，大幅度地提高了防滲墻的施工速度和工效，既快又較為經濟地完成水電站庫區(qū)防護工程的建設。

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