幾內(nèi)亞蘇阿皮蒂項目大壩基坑排水方法探索與應(yīng)用

吳 剛，趙正平，張 斌

(中國水利水電第三工程局有限公司，陜西 西安 700024)

幾內(nèi)亞蘇阿皮蒂水利樞紐工程大壩采用碾壓混凝土重力壩，混凝土總量約360萬m3，其中大壩工程碾壓混凝土約300萬m3。大壩壩頂高程SMK215.5 m，壩基開挖最低高程SMK95.0 m，最大壩高120 m，壩基最大寬度約88 m，壩軸線長1 164 m，電站總裝機(jī)容量450 MW，多年平均發(fā)電量18.99億kW·h。

壩址區(qū)大部地表被第四系沖洪積物覆蓋，河床壩基由厚層輝綠巖組成，地下水以松散巖類孔隙水為主，且透水性相對較強(qiáng)，部分壩段存在寬大裂隙、擠壓破碎帶、斷層等不良地質(zhì)條件，滲水量較大。

幾內(nèi)亞只有雨季和旱季。每年5月至10月為雨季，降水豐沛；每年11月至次年4月為旱季，干旱少雨。根據(jù)工程導(dǎo)流規(guī)劃，一期導(dǎo)流由右岸導(dǎo)流明渠過流，填筑左岸一期圍堰擋水，以進(jìn)行一期基坑開挖、廠房基坑開挖、導(dǎo)流底孔壩段等壩體混凝土澆筑等施工；二期導(dǎo)流利用右岸二期圍堰擋水，由導(dǎo)流底孔過流，進(jìn)行二期基坑開挖和右岸大壩施工。

壩基1.0 m厚為基礎(chǔ)常態(tài)混凝土，以上為碾壓混凝土。壩基常態(tài)混凝土采取以單個壩段分倉的方式澆筑，壩基混凝土施工時，由于基坑與河床水頭差較大，加之基巖面存在較多裂隙、破碎帶及斷層，導(dǎo)致壩基存在大量滲水，倉面排水成為壩基常態(tài)混凝土澆筑質(zhì)量控制的重難點。尤其是雨季期間，基坑易積水，若不采取有效措施，會造成混凝土澆筑面有基巖滲水浸泡、污染及水泥漿流失等，對工程質(zhì)量控制不利的狀況。

1 一期基坑排水方法

一期基坑混凝土澆筑過程中，參建人員對基坑排水方法進(jìn)行了積極地研究和探討，最終采取了法國咨詢意見，即利用粗骨料碎石沿基巖面裂隙或溝槽鋪設(shè)引水通道、最低點設(shè)置集水桶向外抽排水的辦法。

施工程序：巖基面清理→排水設(shè)施布置→混凝土澆筑→集水桶混凝土回填→引水通道回填灌漿。

具體方法及步驟如下。

1)巖基面清理。按照設(shè)計和規(guī)范要求對巖基面、裂隙帶基礎(chǔ)進(jìn)行清理、沖洗，人工配合小型機(jī)具將巖基面上所有松散物、塊石、碎石、岸坡風(fēng)化巖層及其他雜物清除干凈，但不得破壞清理范圍以外的巖體。

2)排水設(shè)施布置。待巖基面驗收合格后，在壩段開挖面選擇數(shù)處(一個壩段兩至三處為宜，且分散較均勻)局部最低點設(shè)置集水桶，并用粗骨料碎石堆埋一定高度適當(dāng)固定；再利用粗骨料碎石鋪設(shè)引水通道，引水通道應(yīng)以集水桶為中心、沿開挖面凹槽向周邊輻射，使各集水桶間相互連通，且盡可能多的將低洼處小積水坑相連接，再在引水通道上覆蓋土工布或砂漿。此外須在集水桶以及引水通道沿途和端點處埋設(shè)灌漿管和排氣管以利后續(xù)灌漿，見圖1。同時，在集水桶內(nèi)放置水泵，將積水及時向外排出。

圖1 一期基坑排水設(shè)施布置示意圖

3)混凝土澆筑。建基面基礎(chǔ)混凝土按單個壩段分倉，一次澆筑完成，入倉手段采用自卸車直接入倉或自卸車+長臂反鏟轉(zhuǎn)料入倉的方式，混凝土振搗采用φ100高頻插入式振搗器振搗或振搗臺車振搗。混凝土開始澆筑后，被混凝土覆蓋區(qū)域的巖基面滲水可通過碎石引水通道匯集至集水桶后一并向外抽排，各滲水點水位并未因混凝土覆蓋而抬高，避免了因局部滲水點無排水通道水位抬高而導(dǎo)致的混凝土澆筑面過流帶走水泥漿液等不利情況，緩減了由于巖基滲水導(dǎo)致的倉號未覆蓋區(qū)域內(nèi)大量積水等問題，也減輕了臨近壩段混凝土澆筑過程中的排水難度。

在澆筑過程中，施工人員僅需將未鋪設(shè)碎石引水通道的水坑內(nèi)的積水清除即可，隨著混凝土的不斷澆筑，集水桶內(nèi)的滲水由桶內(nèi)設(shè)置水泵向外排水，使其保持低水位即可。

4)集水桶回填。待臨近壩段的壩基常態(tài)混凝土澆筑全部完成后，即可回填集水桶，回填混凝土采用與建基面混凝土相同的標(biāo)號。澆筑前先將集水桶內(nèi)水位降至最低點，采用混凝土攪拌罐車直接入倉卸料(較深時安裝緩降溜桶裝置)，φ100高頻插入式振搗器振搗。

5)引水通道回填灌漿。集水桶回填混凝土澆筑完成7 d后或達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度70%時，即可利用預(yù)留的灌漿管和排氣管進(jìn)行引水通道的回填灌漿，灌漿壓力0.2 MPa，漿液由灌漿孔灌入，直到各排氣孔均出濃漿后封堵，在設(shè)計壓力下不下漿并持續(xù)灌注10 min即可結(jié)束。

2 二期基坑排水方法

大壩右岸二期工程開始施工后，技術(shù)人員對基坑排水方法再一次展開深入研究和探討，并結(jié)合本工程的實際情況，提出了預(yù)留臨時集水坑的辦法，即在基坑上下游側(cè)以及中間部位設(shè)置臨時集水坑并用臨時引水道相連，待壩體混凝土上升到一定高程后，再使用水下自密實混凝土回填澆筑集水坑。

施工程序：巖基面清理→排水設(shè)施布置→混凝土澆筑→臨時集水坑等回填。具體方法及步驟如下。

1)巖基面清理。與一期基坑施工方法相同。

2)排水設(shè)施布置。巖基面驗收合格后，在壩段上/下游邊線處以基坑上/下游立面巖基面為一邊、其余邊利用快易收口網(wǎng)為模板設(shè)置臨時集水坑(選滲水較大的位置為宜)，根據(jù)實際情況，也可在壩段中間部位開挖面最低點設(shè)置臨時集水坑(單個壩段兩至三處為宜)，再利用鋼架管和快易收口網(wǎng)搭設(shè)臨時引水道將鄰近的臨時集水坑相連，蘇阿皮蒂大壩工程臨時集水坑斷面尺寸(寬×長)取1.2 m×2.5 m，臨時引水道斷面尺寸(寬×高)取0.6 m×0.8 m，見圖2。臨時集水坑和臨時引水通道模板須全部采用快易收口網(wǎng)，后期不用拆除、不需要鑿毛處理，在臨時集水坑內(nèi)放置水泵向外排水。

圖2 二期基坑排水設(shè)施布置示意圖

3)混凝土澆筑。二期基坑建基面基礎(chǔ)混凝土也按單個壩段分倉，一次澆筑完成，入倉手段采用自卸車直接入倉或自卸車+長臂反鏟轉(zhuǎn)料入倉的方式，混凝土振搗采用φ100高頻插入式振搗器振搗或振搗臺車振搗。在澆筑過程中，施工人員需及時開啟被覆蓋區(qū)域內(nèi)臨時集水坑中的水泵，有效釋放滲水點的水壓力，避免未被混凝土覆蓋區(qū)域的滲流量增大，且需要注意控制臨時引水通道附近(尤其是頂部)混凝土的澆筑速度，確保其不致被破壞。如此，混凝土開始澆筑后，被混凝土覆蓋區(qū)域的上下游巖基面滲水、臨時引水道沿途滲水均可通過臨時引水道匯集至臨時集水坑后一并向外抽排，避免因混凝土覆蓋致使局部滲水點位抬高而導(dǎo)致的混凝土澆筑面過流帶走水泥漿液等不利情況，減輕了未覆蓋區(qū)域內(nèi)巖基滲水壓力和排水難度，也緩減了臨近壩段混凝土澆筑過程中的排水難度。

4)臨時集水坑等回填。待壩基混凝土澆筑高程高于原河床高程后，即采用水下自密實混凝土回填臨時集水坑。

針對水下自密實混凝土，項目部進(jìn)行了水下自密實混凝土配合比試驗，并組織了現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗進(jìn)行檢測，根據(jù)混凝土實驗結(jié)果，結(jié)合以往混凝土配合比設(shè)計經(jīng)驗，最終確定混凝土施工配合比見表1。

自密實混凝土水平運輸采用混凝土攪拌罐車運輸至現(xiàn)場，采用導(dǎo)管法澆筑。集水坑混凝土澆筑施工工藝：施工準(zhǔn)備→水泵吊離→導(dǎo)管安裝→混凝土澆筑→導(dǎo)管吊離→下一個集水坑澆筑。

表1 水下自密實混凝土施工配合比

3 對比分析

相較于以往靠混凝土推進(jìn)擠壓巖基面積水結(jié)合倉面持續(xù)排水的方法，本工程一、二期基坑所采用的排水方法均有改進(jìn)。

一期基坑采用鋪設(shè)粗骨料碎石引水通道、在巖基面最低點設(shè)置集水桶抽排水的方法，解決了如下問題。

1)同倉號內(nèi)，因混凝土逐步覆蓋而導(dǎo)致邊線的部分滲水點位抬高，致使?jié)仓孢^流帶走水泥漿。

2)同倉號內(nèi)，已澆筑區(qū)域滲水點被覆蓋后，滲水壓力無處釋放部分轉(zhuǎn)移至未覆蓋區(qū)域，從而導(dǎo)致未澆筑區(qū)域大量積水。

3)已澆筑壩段留出了排水通道，釋放了滲水壓力，減輕臨近壩段混凝土澆筑過程中的排水難度。

4)設(shè)置集水桶后，抽水位置相對固定，減少施工難度。不足之處：采用碎石間隙形成排水通道，在滲水量大時需較大的碎石排水通道的斷面，后期碎石與壩基接觸面灌漿處理工作量大。

二期基坑采用設(shè)置臨時集水坑和通水道，待壩體混凝土上升到一定高程后再使用水下自密實混凝土回填澆筑的方法。此方法既保留了一期基坑排水方法的優(yōu)點，又消除了碎石鋪設(shè)斷面大、壩基接觸面灌漿處理工作量大的不足，可適應(yīng)于不同大小的滲水量的情況。缺點是需設(shè)置較大的集水坑，回填自密實混凝土工作量偏大。從基坑混凝土鉆孔取芯檢測結(jié)果看，混凝土與巖基面接觸良好，大壩整體質(zhì)量得到了保證。

4 結(jié) 語

通過在蘇阿皮蒂水利樞紐工程在基礎(chǔ)墊層混凝土的施工過程中的不斷研究、探索，一期基坑采用了鋪設(shè)粗骨料碎石引水通道并設(shè)置集水桶的方法，解決了混凝土澆筑過程中的排水問題。二期基坑采用設(shè)置臨時集水坑再澆筑自密實混凝土的方法，既能有效解決混凝土澆筑過程中的排水問題，又能消除澆筑過程中排水方法所產(chǎn)生的不利隱患，雖增加了一定的施工難度和工程量，但仍不失為一種有效的基坑排水方法。