雙江口深厚覆蓋層防滲墻施工難點(diǎn)及處理措施

康 向 文， 李 鵬

(國(guó)電大渡河流域水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 成都 610041)

1 工程概況

雙江口水電站位于馬爾康縣、金川縣境內(nèi)，是大渡河流域水電梯級(jí)開(kāi)發(fā)的上游控制性水庫(kù)工程，上距馬爾康縣城約46 km，下距金川縣城約45 km。電站的開(kāi)發(fā)任務(wù)主要為發(fā)電，采用壩式開(kāi)發(fā)，水庫(kù)正常蓄水位2 500 m，總庫(kù)容28.97億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容19.17億m3；電站裝機(jī)容量2 000 MW，多年平均發(fā)電量77.07億kWh。工程為一等大(1)型，樞紐工程由攔河大壩、泄洪建筑物、引水發(fā)電系統(tǒng)等組成。攔河土質(zhì)心墻堆石壩，最大壩高312 m，壩頂高程2 510 m，壩體填筑總量約4 400萬(wàn)m3。樞紐泄水建筑物包括右岸洞式溢洪道、直坡泄洪洞、放空洞，左岸豎井泄洪洞。引水發(fā)電系統(tǒng)布置于左岸，發(fā)電廠房采用地下式，廠內(nèi)安裝4臺(tái)立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組。

本工程包括上下游圍堰兩道防滲墻，上游圍堰防滲墻施工平臺(tái)高程2 272.00 m，軸線長(zhǎng)度199.19 m，墻厚1.0 m，入巖1.0 m，共劃分32個(gè)槽段，總工程量8 353.12 m2，最大深度68.71 m。下游圍堰防滲墻施工平臺(tái)高程2 254.50 m，軸線長(zhǎng)度139.27 m，墻厚1.0 m，入巖1.0 m，共劃分24個(gè)槽段，總工程量6 301.38 m2，最大深度75.95 m。

2 工程特點(diǎn)和難點(diǎn)

上游圍堰防滲墻軸線位于可爾因溝口下游側(cè)約90 m河段，軸線方向N22°16′08”E。此處大渡河河流偏左岸，左岸基巖裸露，兩岸出露基巖為燕山期似斑狀黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖，巖石致密堅(jiān)硬。河床覆蓋層一般厚48 m～57 m，最大厚度達(dá)68.71 m，分3層，由下至上分別為漂卵礫石層、(砂)卵礫石層、漂卵礫石層。

下游圍堰防滲墻河床SZK98鉆孔揭示②-a含礫細(xì)砂層透鏡體厚3.73 m，頂板埋深19.8 m；左岸基巖裸露，基巖巖性為二云二長(zhǎng)花崗巖和黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖，巖體較堅(jiān)硬完整；右岸分布大石堆，結(jié)構(gòu)松散，架空嚴(yán)重，前緣與沖積層交錯(cuò)堆積；右岸堰肩為塊碎石層，結(jié)構(gòu)松散，穩(wěn)定性較差，透水性強(qiáng)，需進(jìn)行有效工藝處理。河床覆蓋層一般厚27.2 m～60 m，最大厚度達(dá)75.95 m，分3層，由下至上分別為漂卵礫石層、(砂)卵礫石層、漂卵礫石層。

基于雙江口水電站河床覆蓋層特性，與其他同類同規(guī)模防滲墻施工相比，有以下特點(diǎn)和難點(diǎn)：

(1)地層含密集巨漂孤石群，孤石與下伏基巖巖性相同，入巖控制難以保證，造孔難度大，成槽周期長(zhǎng)，對(duì)槽段安全性造成極大影響；

(2)谷坡陡峻，施工中揭示岸坡段存在超高陡坎( 已探明陡坎在35 ～40 m) ，防滲墻嵌巖難度大，河床深切部位及水下填筑無(wú)法碾壓部位施工周期長(zhǎng)，施工中漏漿塌孔嚴(yán)重；

(3)岸坡段存在超厚倒懸體，在造孔過(guò)程中查明倒懸體厚度達(dá)到17 m，施工中需擊穿倒懸體；

(4)施工過(guò)程中揭示上、下游圍堰右岸及河床深切部位均存在大量巨漂孤石，已探明最大孤石直徑在15米左右；

(5)工程難度大，工期緊張。受征地移民和股權(quán)交割影響，截流時(shí)間推遲1個(gè)月，防滲墻施工工期緊張。

3 處理措施

因現(xiàn)場(chǎng)硬巖、巨漂孤石、陡坎、倒懸體多，施工過(guò)程的孔斜、漏漿、塌孔、卡掉鉆等問(wèn)題經(jīng)常發(fā)生，以致施工工期緊張。若不有效處理，防滲墻工程施工質(zhì)量和進(jìn)度無(wú)法保證。如何針對(duì)存在的問(wèn)題及難點(diǎn)，有效應(yīng)對(duì)至關(guān)重要。經(jīng)實(shí)踐摸索確定了行之有效的處理措施。

3.1 基巖鑒定

根據(jù)《水電水利工程混凝土防滲墻施工規(guī)范》(DL/T 5199-2004)要求，“當(dāng)孔深接近預(yù)計(jì)基巖面時(shí), 開(kāi)始留取巖樣, 根據(jù)巖樣的性質(zhì)確定基巖面；對(duì)照鄰孔基巖面高程, 分析本孔鉆進(jìn)情況，確定基巖面。當(dāng)上述方法難以確定基巖面，或?qū)鶐r面發(fā)生懷疑時(shí), 應(yīng)鉆取巖芯, 加以驗(yàn)證和確定?！?/p>

3.1.1 導(dǎo)孔取芯

在實(shí)際施工過(guò)程中，因工期緊，地層大孤石、漂石、陡坎、倒懸體等情況較多，難以準(zhǔn)確判斷基巖深度。為更好了解地質(zhì)情況，為后期防滲墻入巖提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參數(shù)，參照設(shè)計(jì)提供的下伏基巖高程，對(duì)所有一期槽3號(hào)孔鉆孔取芯，取芯長(zhǎng)度≥15 m(規(guī)范規(guī)定的基巖鉆孔取芯深度為≥10 m)。個(gè)別地方根據(jù)實(shí)際情況加深，對(duì)相鄰部位基巖埋深相差較大和存在陡坎的部位加密先導(dǎo)孔取芯孔位布置并結(jié)合副孔施工時(shí)取樣鑒定，經(jīng)探明最大孤石直徑在15米左右，確保了嵌入基巖。

3.1.2 副孔取芯

防滲墻造孔過(guò)程中嚴(yán)格按設(shè)計(jì)地質(zhì)資料進(jìn)行控制，接近設(shè)計(jì)基巖面時(shí)每隔0.5 m取樣一次。當(dāng)相鄰兩主孔高差大于1.0 m時(shí)，副孔取樣鑒定(較規(guī)范嚴(yán)格)。本工程基巖取樣由工程質(zhì)檢人員負(fù)責(zé)，基巖巖樣按順序深度、位置編號(hào), 填好標(biāo)簽, 裝箱, 妥善保管，基巖鑒定由業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工四方地質(zhì)人員聯(lián)合進(jìn)行確認(rèn)與控制，有效確保了防滲墻入巖深度。

3.2 巨漂孤石、陡坎及倒懸體處理

3.2.1 針對(duì)巨漂孤石

根據(jù)前期預(yù)爆孔及地質(zhì)鉆取芯勘探探明的孤石具體位置、大小，采用鉆孔預(yù)爆方式處理，預(yù)爆孔間距為2.0 m。具體方案為：防滲墻軸線測(cè)量放樣→布置補(bǔ)勘孔→補(bǔ)勘孔鉆進(jìn)(φ140 mm 套管跟管鉆進(jìn)) →根據(jù)勘探情況遇大孤石、漂石的補(bǔ)勘孔作為預(yù)爆孔→加密布置預(yù)爆孔→加密預(yù)爆孔鉆進(jìn)(φ140 mm 套管跟管鉆進(jìn)) →在預(yù)爆孔φ140 mm 套管內(nèi)下設(shè)φ90 mm PVC 管→拔出φ140 mm 套管→裝藥→連線→起爆。爆破參數(shù)的確定對(duì)爆破效果將產(chǎn)生直接影響，施工中按下列參數(shù)進(jìn)行爆破?？讖剑篋=140 mm；孔深：原則上鉆穿第1層漂卵石層；炮孔堵塞長(zhǎng)：L= 1. 0～1. 5 m；裝藥密度：2. 4 kg /m；單孔裝藥量：根據(jù)孤石大小及孔深確定。

3.2.2 針對(duì)陡坎段

經(jīng)參建各方確定，“凡相鄰兩孔間基巖面高差大于3 m視為陡坎段”。處理方案為首先使用沖擊鉆機(jī)鉆進(jìn)，穿過(guò)上部回填層、覆蓋層后采用XY-2型地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔取芯15 m，以確定基巖面的準(zhǔn)確深度。然后使用地質(zhì)鉆機(jī)配十字鉆頭采用間斷沖擊法，沖砸出臺(tái)階，下設(shè)定位管(φ108 mm排污管)，再用地質(zhì)鉆機(jī)使用φ76 mm鉆頭鉆爆破孔，鉆孔深度控制標(biāo)準(zhǔn)為最高點(diǎn)入巖1 m。鉆孔后根據(jù)基巖發(fā)育程度及基巖深度確定裝藥量，一般按2 kg/m控制。然后下置爆破筒 ，提升定位管進(jìn)行爆破。爆破后用沖擊鉆機(jī)沖擊破碎，直至終孔。

3.2.3 針對(duì)倒懸體

根據(jù)前期預(yù)爆孔及地質(zhì)鉆取芯施工對(duì)地層進(jìn)行勘探，確定倒懸體的具體位置、范圍，采用爆破方法進(jìn)行處理，具體方案為：布置爆破孔→阿特拉斯鉆機(jī)鉆進(jìn)(φ140 mm套管跟管鉆進(jìn)至基巖面)→阿特拉斯鉆機(jī)使用偏心鉆頭裸鉆進(jìn)入基巖，孔深控制在距離倒懸體空腔頂部0.5 m→在預(yù)爆孔φ140 mm套管內(nèi)下設(shè)φ90PVC管→拔出φ140 mm套管→裝藥→連線→起爆，直至終孔。

3.3 漏漿、塌孔處理

3.3.1 漏漿處理

造孔過(guò)程中，遇少量漏漿，采用加大泥漿比重，投堵漏劑等處理；遇大量漏漿，單孔采用回填粘土鉆進(jìn)處理，槽孔采用投鋸末、水泥、稻草或高分子聚合物材料等進(jìn)行堵漏處理，并改沖擊鉆進(jìn)為沖擊鉆擠實(shí)鉆進(jìn)，確保孔壁、槽壁安全。

3.3.2 塌孔處理

造孔過(guò)程中出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，及時(shí)處理，對(duì)固壁泥漿配比及鉆進(jìn)手段進(jìn)行調(diào)整，確?？妆诜€(wěn)定，并將有關(guān)情況報(bào)告監(jiān)理人；發(fā)現(xiàn)有塌孔跡象，首先提起施工機(jī)具，根據(jù)塌孔程度采取回填粘土、柔性材料或低標(biāo)號(hào)混凝土等處理；孔口塌孔，采取布置插筋、拉筋和架設(shè)鋼木梁等措施，保證槽口的穩(wěn)定；針對(duì)槽內(nèi)嚴(yán)重塌孔，澆筑砼后重新造孔。

3.4 過(guò)流保護(hù)措施

5月份后進(jìn)入汛期施工，雙江口水電站5月中上旬發(fā)生洪水漫堰過(guò)流的可能性極大，而此時(shí)下游圍堰低平臺(tái)(EL2 254.5 m高程)右岸防滲墻還剩4個(gè)槽段未能完成。根據(jù)水文氣象資料及可能發(fā)生大的汛情預(yù)報(bào)統(tǒng)計(jì)分析，受厄爾尼諾現(xiàn)象影響，全國(guó)各地降水時(shí)間提前，汛情嚴(yán)峻，考慮到若防滲墻不能在汛前完成，將對(duì)主體工程建設(shè)構(gòu)成影響。

經(jīng)各方研究，在上游圍堰2 272 m平臺(tái)設(shè)置兩道子堰，在下游圍堰修建臨時(shí)擋水丁壩，以搶抓汛前防滲墻施工時(shí)機(jī)并為洪水漫堰前爭(zhēng)取人員、設(shè)備安全撤離時(shí)間。下游圍堰防滲墻臨時(shí)擋水丁壩具體方案為在8號(hào)槽順?biāo)鞣较?，結(jié)合設(shè)計(jì)過(guò)流結(jié)構(gòu)增加一道子堰，有效確保了防滲墻汛期施工人員、設(shè)備安全。

4 防滲墻的質(zhì)量檢查

雙江口水電站采取大壩工程心墻部位河床覆蓋層全挖方案，70 m深基坑常年作業(yè)，防滲墻的質(zhì)量直接關(guān)系到工程成敗，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高，為確?；邮┕ぐ踩斜匾獙?duì)防滲墻進(jìn)行全面的質(zhì)量檢查和評(píng)價(jià)。防滲墻墻體質(zhì)量檢查采用檢查孔鉆孔取芯、注水試驗(yàn)、物探檢測(cè)等方法。

4.1 抗壓、抗?jié)B及抗凍指標(biāo)

上、下游圍堰防滲墻共計(jì)抗壓試件113組，抗?jié)B試件17組，抗凍試件3組，彈性模量7組，分別按相應(yīng)規(guī)范要求進(jìn)行了28 d齡期抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B及抗凍試驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)得出圍堰防滲墻抗壓：最大值R28max=34.7 MPa，最小值R28min=27.2 MPa，平均抗壓強(qiáng)度R28=30.1 MPa；抗?jié)B性能：檢測(cè)結(jié)果>W10；抗凍性能：檢測(cè)結(jié)果>F100。結(jié)果表明混凝土抗壓、抗?jié)B及抗凍指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求，合格率100%，混凝土質(zhì)量?jī)?yōu)良。

4.2 注水試驗(yàn)

全部注水48段，合格47段，滲透系數(shù)最大4.40×10-6cm/s，最小6.68×10-9cm/s，合格率97.9%。S-J-6檢查孔有一段不滿足設(shè)計(jì)要求，試段位置在0.0～5.0 m，且位于上游右堰端頭EL.2 280.00 m，對(duì)工程整體防滲效果影響甚微，后期經(jīng)過(guò)，對(duì)該段進(jìn)行加強(qiáng)灌漿，二次注水檢查合格。

4.3 物探檢測(cè)

防滲墻物探檢測(cè)由中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司承擔(dān)，采用單孔聲波、對(duì)穿聲波、聲波 CT、鉆孔全景圖像的物探方法對(duì)上、下游圍堰防滲墻墻體質(zhì)量和墻體底部與基礎(chǔ)接觸部位的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。其目的是查找防滲墻墻體夾泥、離析、開(kāi)叉及澆筑欠密實(shí)等缺陷，檢查墻體底部的浮渣厚度、接觸部位的緊密程度以及檢查墻下帷幕灌漿效果，對(duì)防滲墻施工質(zhì)量作出綜合評(píng)價(jià)。物探檢測(cè)工作量見(jiàn)表1。

表1 上下游圍堰防滲墻物探檢測(cè)工作量表

經(jīng)檢測(cè)，圍堰防滲墻墻體聲波波速介于4 086～4 350 m/s(波速取對(duì)穿、單孔聲波)，平均波速4 291 m/s；聲波CT 成果反映防滲墻混凝土密實(shí)性較好、均一性較好，與對(duì)穿聲波成果一致；墻體底部與基巖接觸部位接觸部位平均波速3 775～4 442 m/s，平均波速4 050 m/s；陡坎段接觸部位灌漿后對(duì)穿聲波平均波速4 082～4 813 m/s，平均波速為4712 m/s；墻下帷幕灌漿平均波速4 191～4 436 m/s，平均波速為4 330 m/s，均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

5 結(jié) 語(yǔ)

本工程針對(duì)施工過(guò)程中覆蓋層厚、大孤石多、造孔效率低、陡坎及倒懸情況突出、施工工期緊等施工難點(diǎn)探索了一些有效的處理措施，為按期完成圍堰防滲墻施工、工程安全度汛和下一步大壩基坑開(kāi)挖創(chuàng)造條件。同時(shí)，通過(guò)組織雙江口水電站防滲墻施工組織設(shè)計(jì)審查，引入專業(yè)咨詢單位采取檢查巡視和施工技術(shù)咨詢的方式，保證2名具有防滲墻施工經(jīng)驗(yàn)的專家常駐工地，對(duì)防滲墻工程承包人上報(bào)的灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)方案、防滲墻施工方案等技術(shù)資料進(jìn)行分析評(píng)價(jià)和把關(guān)；引入物探檢測(cè)等手段進(jìn)行質(zhì)量檢查，有效確保了防滲墻施工質(zhì)量。從目前已測(cè)得的圍堰防滲墻監(jiān)測(cè)資料成果分析，滲透系數(shù)總體較小，防滲效果明顯。

參考文獻(xiàn)：

[1] 涂揚(yáng)舉,嚴(yán)軍,唐茂穎,蔣常春,胡慶忠.瀑布溝工程大壩防滲墻施工[J].水利水電施工.2007(09)；

[2] 徐勇,何燁.雙江口水電站圍堰防滲墻施工技術(shù).施工技術(shù).2017.08；

[3] 薛云峰.混凝土防滲墻質(zhì)量控制及檢測(cè)技術(shù)研究.中南大學(xué).2017.05；

[4] 羅慶松,宋衛(wèi)民,趙先鋒.黃金坪水電站大厚度超百米深防滲墻施工技術(shù).水力發(fā)電.2016.03；

[5] 周斌.獅子坪水電站大壩基礎(chǔ)防滲墻施工技術(shù)與質(zhì)量監(jiān)理.四川水力發(fā)電.2016.12.