深厚覆蓋層河床圍堰防滲墻施工技術要點

摘 要：枕頭壩水電站二期上下游圍堰防滲墻修建于地質(zhì)條件復雜且有夾砂層、覆蓋層深厚的河道上，如何有效保證防滲墻的質(zhì)量，是施工技術研究重點。通過分析和研究防滲墻的受力特性、深厚覆蓋層的地質(zhì)特性，從防滲墻造孔成槽、泥漿固壁施工技術、槽段連接等重、難點技術上，合理優(yōu)化施工方案，保證防滲墻的成墻質(zhì)量。

關鍵詞：防滲墻;施工方案;成墻質(zhì)量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.080

1 前言

隨著水電施工技術的發(fā)展，在深厚覆蓋層上建壩已經(jīng)非常普遍。就滲流方面考慮，由于覆蓋層地質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，滲透系數(shù)比較大，因此深厚覆蓋層成為整個大壩工程的主要滲流通道。對此控制壩基的滲漏成為首要問題。當前，對于深厚覆蓋層有效的防滲設施主要有兩種方法分別是水平防滲和垂直防滲，水平防滲的措施為鋪設復合土工膜或設置上游水平鋪蓋，垂直防滲問題通?？紤]采用防滲墻形式。其中防滲墻造孔成槽、泥漿固壁、槽段連接等施工技術是影響防滲墻質(zhì)量的重要因素。

2 工程概況

枕頭壩水電站坐落于四川省樂山市金口河區(qū)，為大渡河干流水電遞級規(guī)劃的第19個梯級電站。大壩壩址位于大沙壩～月兒壩河段，距離成都市約260km，大壩控制流域面積為73057km2，多年平均流量1360m3/s。電站開發(fā)任務以發(fā)電為主，且兼顧下游用水，堤壩式開發(fā)，廠房是河床式。大壩最大壩高86.5m，正常蓄水位624m，電站裝機容量720MW，多年平均發(fā)電總量為32.90億kW·h[1]。

枕頭壩一級水電站二期圍堰由上下游圍堰、縱向混凝土圍堰組成。上下游橫向圍堰采用土石圍堰，土工膜心墻作為堰體防滲，混凝土防滲墻為堰基防滲。圍堰防滲墻軸線總長393m，總計17240㎡，上游圍堰防滲墻最大槽深58.3m，一般槽深41m，下游圍堰防滲墻最大槽深52m，一般槽深47m?；炷练罎B墻墻厚1m，入巖深1m。

3 覆蓋層地質(zhì)特性

圍堰地基主要由河床含漂砂礫石層組成，平均厚35～50m。地基表層有大孤石分布，主要分布在靠近岸坡處，最大孤石塊徑達5.0m以上。河床砂卵礫石層中，漂石塊徑大小為20～70cm，卵礫石成分復雜，且一般粒徑為4～9cm，主要由白云巖、砂巖、玄武巖及灰?guī)r組成，磨圓度中等～較差，呈次圓狀。局部段由中粗砂及少量細砂充填，見有草綠色、灰色中粗砂或細紗層3層比較連續(xù)的砂層分布。覆蓋層上部結(jié)構(gòu)中等密實，下部結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)密實狀態(tài)，分析統(tǒng)計河床砂卵礫石層，發(fā)現(xiàn)卵礫石約占總量的70%～90%，砂粒約占30%～10%[2-3]。

圍堰下伏地層巖性為玄武巖，頂面高程548～533m，裂隙中等～較發(fā)育，一般狀態(tài)為弱風化層，基巖表面呈中等透水性，巖性總體堅硬。與兩岸相接的堰基巖性仍為玄武巖，且堰肩巖體水平向滲透性較大，因受裂隙及風化卸荷的影響，并且地下水位低平。下游圍堰600m高程以下全部為覆蓋層，覆蓋層物質(zhì)組成主要為碎塊石及階地砂卵礫石層構(gòu)成，粘土含量較少，透水性較強[2-3]。

4 槽孔建造

（1）槽段劃分。槽孔劃分成Ⅰ序槽和Ⅱ序槽，兩序間隔施工。Ⅰ序、Ⅱ序槽長為5m，槽內(nèi)分為3個主孔、2個副孔。上游圍堰分為16個Ⅰ序槽段和15個Ⅱ序槽段施工，下游圍堰分為23個Ⅰ序槽段和22個Ⅱ序槽段。

（2）造孔成槽方法。防滲墻成槽施工方法采用保定ZZ-5型沖擊鉆機，先將槽段內(nèi)的主孔沖擊鉆進到設計深度后，再鉆、劈副孔。因覆蓋層中有砂層分布，正常鉆進時多投粘土、多抽漿、勤放、少放鋼繩。

（3）造孔質(zhì)量控制。嚴格控制槽段主孔的偏斜率，保證主孔偏斜率在3.0‰內(nèi)。造孔過程控制原則為勤測斜、勤補鉆機、勤記錄，發(fā)現(xiàn)孔斜超出標準，及時采取措施糾偏，根據(jù)具體情況選用的糾偏措施為清掃鉆孔、回填塊石、下放糾偏儀器、爆破清除等。孔斜部位的糾偏合格標準必須達到要求，在主孔不合格的狀態(tài)下不能施工副孔，副孔的孔斜率不得大于4‰，其中含漂石塊球體的情況，副孔孔斜率控制在5‰內(nèi)，槽孔孔壁平整無梅花孔、探頭石、波浪形小墻等。

5 清孔驗收

為了保證清孔質(zhì)量滿足要求，采取常規(guī)的抽筒換漿法清孔，在換漿時及時補充新漿，確保孔壁不塌陷、掉塊。清孔換漿滿足技術要求：泥漿比重<1.10g/cm3，粘度<35s，含砂量<5%。泥漿取樣位置距孔底0.5～1.0m。Ⅱ序槽清孔換漿前，首先使用刷子鉆頭清除接頭孔壁上的泥皮。清孔合格后4h內(nèi)澆筑混凝土。

6 槽段連接

防滲墻段連接采用鉆鑿套接法，這種接頭方法簡便，適合枕頭壩圍堰覆蓋層的地質(zhì)特性。施工方法是在一序槽混凝土終凝24h內(nèi)，將鉆機對準原孔位下鉆，鉆至原孔深，一二期槽孔套接孔的兩次孔位中心線的任意偏差值保證搭接墻厚95%的要求。經(jīng)驗收合格，施工二序槽，最終連通成墻。

7 水下澆筑混凝土

根據(jù)覆蓋層地質(zhì)特點以及滿足圍堰堰體沉降變形，防滲墻混凝土主要物理性能指標為入槽坍落度18～22cm，坍落度保持15cm以上的時間不小于1h，擴散度34～40cm?；炷脸跄龝r間不小于6h，終凝時間不大于24h。

防滲墻混凝土澆筑采用水下直升導管法。槽孔清孔驗收后，下設2套φ250mm鋼制導管，導管為螺紋連接。導管安裝采用鉆機，2套導管間距不得大于3.5m，一期槽孔兩端的導管中心距槽孔邊緣不大于1.5m，二期槽孔兩端的導管中心距孔端不大于1.0m。采用球塞式隔水栓，導管距孔底的距離大于球賽的直徑。首罐料澆筑時，先在澆筑漏斗內(nèi)注入適量的水泥砂漿，并準備足夠的砼，以使導管內(nèi)砼面上升速度不小于2m/h，導管埋深不小于1m，不大于6m，每30min測量一次砼面，每2h測定一次導管內(nèi)砼面，使砼面均勻上升，高差控制在0.5m內(nèi);砼終澆高程，高出設計頂面高程0.5m以上。

8 特殊地質(zhì)部位采取的措施

上、下游圍堰防滲墻槽段下部基巖鉆孔取芯和基巖壓水試驗，取芯為防滲墻以下3m。上游圍堰防滲墻取芯巖性為灰色玄武巖，弱風化，陡傾裂隙比較發(fā)育，巖芯較破碎，鉆孔滲水量為160L/s，鉆孔附近有明顯破碎帶，因此上游防滲墻下部基巖存在滲水通道。下游防滲墻取芯巖性為灰白色花崗巖，弱風化，裂隙屬張性裂隙中等發(fā)育，巖芯完整性較差，多呈短柱樁，孔滲水量為0.2L/s，根據(jù)施工經(jīng)驗分析下游防滲墻墻底存在裂隙滲漏區(qū)域。針對裂隙滲漏區(qū)域的處理方案，進行精確勘察，并進行專家頭腦風暴，最終決定在上下游圍堰防滲墻下增加帷幕灌漿處理以確保防滲效果。帷幕灌漿上下游鉆孔總量為3519.3m，上下游同時施工，按照分序加密的原則，分二序施工，灌漿段深入基巖約8m，灌漿后基巖滲透系數(shù)小于5Lu。

帷幕灌漿施工完成后，發(fā)現(xiàn)17#～21#帷幕灌漿孔下的基巖相當破碎，存在滲漏現(xiàn)象。經(jīng)補充勘察，基巖存在大的貫穿性孔洞，雖然灌注了砂漿或混凝土，但在水頭差作用下水泥顆粒在砂漿或混凝土未初凝前被帶走，留下砂石骨料。經(jīng)研究，采用輔助措施化學灌漿方法進行快速堵漏處理，灌漿材料選用油溶性聚氨酯灌漿材料9105、水溶性LW+HW聚氨酯漿液。灌后滲漏水現(xiàn)象消失。

9 防滲墻質(zhì)量檢測

枕頭壩一級水電站上下游圍堰防滲墻質(zhì)量檢測由第三方進行，綜合物探檢測方法主要有鉆孔取芯、孔內(nèi)攝像、聲波CT等方法對防滲墻深度、缺陷、均勻性及滲透性等檢測。檢測結(jié)論為，防滲墻墻體質(zhì)量較好，滲透系數(shù)為4.96×10-8～10.01×10-8cm/s。攝像成果表明混凝土局部存在不密實、小蜂窩的現(xiàn)象，但整體滿足設計要求。

10 結(jié)語

枕頭壩水電站二期上下游圍堰防滲墻是在深厚覆蓋層進行的，覆蓋層地質(zhì)特性復雜且有夾砂層，為了保證防滲墻質(zhì)量、工程進度，施工中探索了一套適合該區(qū)域防滲墻施工工藝。但在施工過程中，特殊地質(zhì)部位發(fā)生滲漏現(xiàn)象，施工過程中采取了增設帷幕灌漿、化學灌漿的方法有效的解決了滲漏問題。應當指出，深厚覆蓋層修建防滲墻的施工技術仍需繼續(xù)積累經(jīng)驗。

參考文獻：

[1]徐曉峰，王濤旭，姚新月.枕頭壩一級水電站二期上游圍堰基礎滲漏通道堵漏處理[J].水利水電施工，2013-06-15.

[2]劉道文，崔鵬飛，張林.枕頭壩二期圍堰防滲墻施工工藝和質(zhì)量控制[J].人民長江，2012-07-28.

[3]劉儒.枕頭壩一級水電站二期圍堰設計及優(yōu)化[J].四川水利，2015-02-15.

作者簡介：姜妮（1983-），女，陜西綏德人，研究生，碩士，高級工程師，研究方向：水工結(jié)構(gòu)分析及數(shù)值仿真。