猴子巖水電站大壩基坑上下游圍堰防滲墻施工技術(shù)

孟建正（四川二灘國際工程咨詢有限責(zé)任公司，四川 成都610072）

猴子巖水電站大壩基坑上下游圍堰防滲墻施工技術(shù)

孟建正（四川二灘國際工程咨詢有限責(zé)任公司，四川 成都610072）

猴子巖水電站大壩基坑上下游圍堰防滲墻建在深厚覆蓋層地基上，最大墻深超80m，嵌巖1m。防滲墻工程采用鉆鑿法成槽、導(dǎo)管法澆筑水下混凝土，針對工程地質(zhì)條件及施工方案采取相應(yīng)施工措施，工程質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)功能要求，施工技術(shù)成熟。通過事故處理分析及施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，為類似工程提供借鑒。

猴子巖水電站；大壩基坑圍堰防滲墻；鉆鑿法成槽；導(dǎo)管法澆筑水下混凝土；無損檢測技術(shù)

1 概述

猴子巖水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內(nèi)，是大渡河干流水電規(guī)劃調(diào)整推薦22級開發(fā)方案的第9個(gè)梯級電站。電站采用堤壩式開發(fā)，攔河壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高223.5m。

大壩工程導(dǎo)流方式為隧洞過流、全年斷流圍堰擋水。由布置在左岸同高程兩條導(dǎo)流洞過流，河床上游土石圍堰及下游土石圍堰擋水，大壩工程在全年干基坑內(nèi)施工。

1.1 上游圍堰

上游圍堰為基礎(chǔ)混凝土防滲墻接土工膜斜墻土石圍堰，高程1709m以下堰體及堰基覆蓋層采用全封閉塑性混凝土防滲墻防滲。防滲墻墻厚1.0m，墻底嵌入基巖1.0m，最大墻深80.55m。防滲墻下設(shè)灌漿帷幕。

堰基河床覆蓋層深厚，具有多層結(jié)構(gòu)，自下而上分為4層：第①層，含漂（塊）卵（碎）砂礫石層（fglQ32），厚約11～27m；第②層，粘質(zhì)粉土（lQ33），厚約15～22m，頂板埋深22～37m；第③層含泥漂（塊）卵（碎）砂礫石層（pl+alQ41），厚約15～37m；第④層，孤漂（塊）卵（碎）砂礫石層（alQ42），厚約1～15m，河床表面孤塊石約1～3m。

1.2 下游圍堰

下游圍堰為基礎(chǔ)混凝土防滲墻接土工膜心墻土石圍堰，高程1700m以下堰體及堰基覆蓋層采用全封閉塑性混凝土防滲墻防滲。防滲墻最大墻深80.99m。

堰基地質(zhì)狀況與上游圍堰的類同。

1.3 防滲墻設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)及施工參數(shù)

1.3.1 防滲墻槽孔

槽孔平整垂直，兩端主孔孔斜率不大于3‰，其它孔的孔斜率不大于5‰，整個(gè)槽孔孔壁平整無梅花孔、探頭石和波浪形小墻等：一、二期槽孔套接孔在任一深度的偏差值小于5%墻厚。

清孔換漿結(jié)束后，孔底淤積厚度不大于100mm。清孔后4h內(nèi)澆筑混凝土。

1.3.2 防滲墻混凝土設(shè)計(jì)指標(biāo)（見表1）

表1 防滲墻塑性混凝土設(shè)計(jì)指標(biāo)

1.3.3 混凝土施工物理特性指標(biāo)

混凝土入槽孔坍落度18～22cm，擴(kuò)散度34～40cm。

1.3.4 防滲墻塑性混凝土配合比（見表2）

表2 防滲墻混凝土施工配合比

混凝土初凝時(shí)間約14h。

1.4 防滲墻墻下灌漿帷幕

防滲墻下布置單排帷幕，帷幕軸線為防滲墻軸線。帷幕灌漿分三序加密施工，孔距為1.5m，接觸段灌漿長度2m，后續(xù)段灌漿長度6m，最大灌漿壓力2MPa。帷幕灌漿合格標(biāo)準(zhǔn)為透水率q≤10Lu。

2 防滲墻施工

2.1 施工方案

猴子巖大壩工程于2011年4月份進(jìn)行上下游分流圍堰施工。同年10月份，上下游分流圍堰經(jīng)拆除部分堰體，推土機(jī)平整場地，振動碾碾壓密實(shí)形成防滲墻施工平臺。施工平臺地基堅(jiān)實(shí)、平坦，不產(chǎn)生過大或不均勻沉降。

施工平臺沿防滲墻軸線布置，由內(nèi)至外布置沖擊鉆機(jī)工作平臺、導(dǎo)向槽、倒?jié){平臺、排漿溝、運(yùn)輸?shù)缆?、沉淀池等。鉆機(jī)工作平臺基礎(chǔ)為15cm×15cm×500cm枕木鋪設(shè)24kg/m鋼軌，其間用碎石鋪填密實(shí)。沿防滲墻軸線挖槽，修建混凝土導(dǎo)墻，導(dǎo)墻采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，兩墻凈空間距1.2m。

防滲墻一、二期槽孔長為7m，三主孔二副孔，主孔長1m，副孔長2m。一、二期槽孔為相互套接，接頭孔采用接頭管連接或鉆鑿法連接。上游圍堰防滲墻劃分為25個(gè)單元槽孔，下游圍堰防滲墻劃分為18個(gè)單元槽孔。

槽孔由CZ-6、CZ-6A、ZZ-9型沖擊鉆機(jī)鉆鑿成槽施工作業(yè)，泥漿固壁。沖擊鉆鉆機(jī)作業(yè)產(chǎn)生的鉆渣通過沉淀池處理，由反鏟清挖并運(yùn)至渣場堆存，經(jīng)凈化后的泥漿回收利用。

防滲墻混凝土采用泥漿下直升導(dǎo)管法澆筑。塑性混凝土由HLS150-1Q3000型拌合樓生產(chǎn)，采用6～8m3攪拌車運(yùn)輸至槽孔澆注平臺，由溜槽入導(dǎo)管輸送至槽孔內(nèi)。

防滲墻下帷幕灌漿，選用XY-2、XY-2PC型地質(zhì)鉆機(jī)，3SNS型灌漿機(jī)，KXP-1S型測斜儀。

2.2 工程難點(diǎn)

（1）上下游圍堰防滲墻工程在深厚覆蓋層中成墻，河床覆蓋第④、③層含孤、漂石相對較多，存在局部架空、強(qiáng)透水地層，極易出現(xiàn)漏漿、塌孔、孔型不規(guī)則、孔內(nèi)探頭石等事故；河床覆蓋第②層粘質(zhì)粉土（lQ33），承載力低，遇水軟化，抗變形能力差，施工中槽孔易變形縮孔，發(fā)生卡鉆事故；基礎(chǔ)為“V”字型河床，兩岸基巖產(chǎn)狀呈陡傾角，不利于嵌巖施工。

（2）防滲墻混凝土采取水下法澆筑，預(yù)防發(fā)生防滲墻與基巖接觸不良、泥漿混入混凝土出現(xiàn)防滲墻斷墻、接頭管起拔后槽內(nèi)混凝土坍塌等事故。

2.3 施工措施

（1）防滲墻成槽施工以平打法施工為主，先將單元槽孔主孔施工到一定的深度，再施工副孔及小墻，交替循環(huán)直至單元槽孔終孔。對河床孤、漂石主要采用重型鉆具沖鑿破碎。

為防止發(fā)生漏漿事故，首先做好預(yù)判，落實(shí)施工措施，保證槽孔內(nèi)固壁泥漿質(zhì)量；發(fā)生局部漏漿，采取槽孔內(nèi)回填適量黏土進(jìn)行沖擊擠密鉆進(jìn)處理；發(fā)生較大漏漿時(shí)，采取泥漿內(nèi)混合鋸末、膨脹粉、水泥等堵漏材料處理。塌孔事故處理方案為回填石渣（粒徑適中級配連續(xù)的洞挖石渣）加黏土，再用沖擊鉆機(jī)夯擊、擠密孔壁；若塌孔較嚴(yán)重，采用回填灌筑低標(biāo)號混凝土后重新鑿孔。

粘質(zhì)粉土層鉆進(jìn)作業(yè)，防止槽孔收縮卡鉆措施是向槽孔內(nèi)投放石塊黏土球。

嵌巖鉆進(jìn)作業(yè)，采用重錘沖砸法施工。對兩岸陡傾角基巖嵌巖作業(yè)，需向槽孔內(nèi)回填塊石，反復(fù)重錘沖砸、破碎基巖，鑿出基巖槽口。

（2）槽孔清孔作業(yè)按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收，保證清孔質(zhì)量。防滲墻混凝土拌和物質(zhì)量（坍落度、擴(kuò)散度）滿足要求，澆筑過程連續(xù)，槽孔內(nèi)混凝土均衡上升，保證埋入混凝土內(nèi)的導(dǎo)管深度。水下混凝土達(dá)到初凝后進(jìn)行接頭管起拔作業(yè)，澆筑過程中采取微動接頭管，防止接頭管起拔困難而鑄管。

（3）墻下帷幕灌漿，采用自上而下分段孔口封閉循環(huán)灌漿，墻下接觸段先行單獨(dú)灌漿并待凝24h，其它地質(zhì)條件復(fù)雜段灌漿控制灌漿壓力與注入率。

3 事故處理分析

3.1 槽孔澆筑串槽

下游圍堰防滲墻XF-13#槽孔澆筑過程中，混凝土面上升到孔深45m處時(shí)，混凝土擴(kuò)散至XF-11#槽孔內(nèi)，而XF-11#槽孔正在進(jìn)行造孔施工。

（1）停止XF-11#槽孔的造孔施工，用粘土回填槽孔至孔深38m?？刂芚F-13#槽孔混凝土澆筑上升速度，待混凝土面上升超過槽孔坍塌范圍，再恢復(fù)正常澆筑速度。

（2）XF-13#槽孔混凝土終凝后，再施工XF-11#槽孔。

（3）由于地質(zhì)原因，XF-11#槽孔造孔施工過程中，在孔深45m附近發(fā)生槽孔坍塌，并向右岸方向延展與XF-13#槽孔貫通，混凝土擴(kuò)散至槽孔內(nèi)。

（4）防滲墻施工過程中，加強(qiáng)對相鄰槽孔施工作業(yè)的檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

3.2 槽孔混凝土坍塌

上游圍堰防滲墻SF-11#槽孔，實(shí)測1#、5#主孔終孔深分別為75.28m、75.59m，采用接頭管法施工。當(dāng)澆筑至距孔口3.4m時(shí)，槽內(nèi)混凝土面上升緩慢，后又歷時(shí)3h澆筑結(jié)束?；炷两K凝后，對槽孔（2#～4#孔）檢查實(shí)測混凝土面下降0.5～1.6m，而1#孔深為35m，5#孔深44m。

（1）待SF-11#槽孔內(nèi)混凝土終凝后，采用鉆鑿法施工接頭孔，將接頭孔內(nèi)混凝土鑿除。

（2）安排對SF-11#槽孔混凝土檢查，在槽孔內(nèi)布置墻體檢查孔，鉆孔取芯方式檢查。經(jīng)檢查，表層1m范圍混凝土有混漿層，其它混凝土芯樣完整無裂縫，無泥漿、雜物混入，墻體混凝土質(zhì)量合格。

（3）防滲墻混凝土在初凝之前，受上部荷載作用，在接頭管拔起后流入接頭孔內(nèi)。

（4）綜合考慮混凝土初凝時(shí)間、槽內(nèi)溫度低于槽口氣溫等因素，接頭管起拔時(shí)間嚴(yán)格按15h控制。拔出接頭管后及時(shí)向接頭孔內(nèi)注入泥漿。

3.3 槽孔卡鉆

下游圍堰防滲墻XF-10#、XF-12#槽孔，在造孔至孔深49～62m范圍時(shí)，XF-10#槽孔之2#、5#孔，XF-12#槽孔之1#、4#孔發(fā)生卡鉆、掉鉆施工事故，鉆頭位于粉質(zhì)粘土層中。

（1）經(jīng)采取打撈、擴(kuò)孔器捕獲等相應(yīng)措施，XF-10#槽孔2#孔和XF-12#槽孔1#孔內(nèi)的鉆頭及擴(kuò)孔器被打撈出來，而XF-10#槽孔5#孔和XF-12#槽孔4#孔內(nèi)的鉆頭分別擠入二期XF-11#、XF-13#槽孔處理。

（2）在施工XF-11#、XF-13#槽孔過程中，將掉入的鉆頭擠出防滲墻墻體范圍，埋入墻外的粉質(zhì)粘土層中。

（3）進(jìn)入覆蓋第②層粘質(zhì)粉土鉆進(jìn)過程中，未有效對粘質(zhì)粉土層擠壓固結(jié)，上部槽壁因變形回縮，鉆頭被卡在槽孔底部。

（4）控制覆蓋第②層粘質(zhì)粉土向下鉆進(jìn)速度，落實(shí)粘質(zhì)粉土層鉆進(jìn)措施。

4 質(zhì)量檢查驗(yàn)收

4.1 槽孔檢查驗(yàn)收

孔位中心偏差，懸吊鉆具后鋼卷尺測量鋼繩位置，計(jì)算中心偏差值。

孔深，一、二期槽主孔孔深均由基巖鑒定確定，副孔孔深取相鄰兩主孔之最大孔深。

孔斜，采用直徑尺寸為設(shè)計(jì)墻厚的鉆具用重錘法測量孔斜。

孔寬，采用垂吊鉆具檢測，并移動鉆具檢測孔形有無梅花孔、探頭石和波浪形小墻等。

槽孔連接，控制一期槽孔兩端主孔（接頭孔）的位置和孔斜。采用鉆鑿法施工的接頭孔，定期檢測接頭孔孔斜，計(jì)算在任一深度搭接墻厚。

4.2 防滲墻質(zhì)量檢查

現(xiàn)場槽口隨機(jī)抽樣檢測情況：

混凝土抗壓強(qiáng)度試件165組，抗折強(qiáng)度試件13組，彈模試件5組（28d）+2組（90d），混凝土抗?jié)B試件15組。

上下游圍堰防滲墻共布置7個(gè)檢查孔，分別為墻體檢查孔、騎縫檢查孔。檢查內(nèi)容，鉆孔取芯φ110mm，每孔做抗壓、滲透、彈模試驗(yàn)一組，每孔做壓（注）水試驗(yàn)，目測芯樣的完整性。

經(jīng)檢查，上下游圍堰防滲墻質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

4.3 防滲墻質(zhì)量無損檢測技術(shù)

猴子巖水電站大壩基坑上下游圍堰防滲墻，墻體質(zhì)量及墻下帷幕質(zhì)量第三方檢測采用無損技術(shù)檢測。

防滲墻體質(zhì)量無損檢測項(xiàng)目：跨縫對穿聲波、槽段內(nèi)對穿聲波、跨縫聲波CT。

防滲墻墻下帷幕質(zhì)量無損檢測項(xiàng)目：單孔聲波、鉆孔全景圖像。

5 結(jié)語

猴子巖水電站上下游圍堰防滲墻2011年11月初開工，至2012年5月底施工完成。2012年7月初開始基坑抽水，基坑全年滲水流量1400～1800m3/h，遠(yuǎn)小于預(yù)估基坑抽排水流量?；娱_挖2012年7月15日開工，于2013年4月19日基坑順利開挖至設(shè)計(jì)高程，開挖最大深度約70m，圍堰防滲墻發(fā)揮了設(shè)計(jì)使用功能。

猴子巖水電站上下游圍堰防滲墻修建在深厚覆蓋層、分層地質(zhì)結(jié)構(gòu)地基上，最大墻深超80m，嵌巖1m，采用鉆鑿法施工是成功的；導(dǎo)管法澆筑水下混凝土，接頭管法墻段連接，工藝質(zhì)量保證防滲墻質(zhì)量，工程質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)功能要求；無損檢測技術(shù)，定量、直觀地檢測評價(jià)防滲墻質(zhì)量。

TV543.8

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2095-2066（2016）22-0114-02

2016-7-12

孟建正（1966-），男，高級工程師，大學(xué)本科，主要從事水電工程施工監(jiān)理工作。