毛灘電站廠房小基坑圍堰防滲墻施工技術(shù)

李陽明

（四川二灘建設(shè)咨詢有限公司，四川 成都 610021）

1 工程概況

四川毛灘水電站工程位于夾江縣順河鄉(xiāng)境內(nèi)的青衣江干流上，是千佛巖電站至青衣江匯口河段推薦的兩級規(guī)劃方案中的第一級開發(fā)方案。該電站采用河床式長尾水渠開發(fā)方式，工程開發(fā)任務(wù)為發(fā)電，兼顧灌溉、防洪、城鎮(zhèn)工業(yè)、生活及景觀用水。遠期長征渠修建后，服從長征渠灌溉用水，余水發(fā)電。電站為混合式開發(fā)，裝機容量102 MW，水庫總庫容3×107m3。

2 地質(zhì)條件及施工特點

2.1 人工回填層

填筑高程為398.6～391.6 m，其回填料為松散的砂石料篩分棄料。

2.2 第四系松散堆積層

第四系松散堆積層廣泛覆蓋，據(jù)鉆探及物探測試資料顯示，覆蓋層厚度為88.26～104.46 m。其巖性特征見表1，地層透水性如表2所示。

表1 樞紐區(qū)地層、巖性特征一覽表

表2 （砂卵礫石主要物理特性試驗成果匯總表

表2 （砂卵礫石主要物理特性試驗成果匯總表

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2.3 下伏基巖

下伏基為上部棕紅色粉沙質(zhì)泥巖，夾黃、灰、褐色頁巖，泥灰?guī)r，石膏。下部為紫紅色砂巖、粉砂巖、夾泥巖。

2.4 施工特點

第一，在防滲墻施工平臺填筑過程中，局部經(jīng)過當(dāng)?shù)厣笆虾Y分，為漂卵石層，呈松散架空狀態(tài)，強透水性。

第二，EL380.6 m以下，部分位置存在膠結(jié)巖，導(dǎo)致沖擊鉆和抓斗施工功效極低，且鉆頭磨損和抓斗斗齒損壞嚴(yán)重。

第三，成墻面積49 444 m2，月最高施工強度28 100 m2，創(chuàng)國內(nèi)相同地質(zhì)條件下，以沖擊鉆作業(yè)為主、抓斗配合施工的防滲墻強度新紀(jì)錄。

3 防滲墻施工

該工程在廠房基坑開挖線以外形成類似五邊形的封閉軸線上，施工混凝土塑性防滲墻，成槽地層均在砂卵石層中。工程量及施工參數(shù)如表3所示。

表3 工程量及施工參數(shù)

3.1 施工順序

本防滲墻分上橫、右縱、下橫、左縱4個分部工程。根據(jù)實際情況，上橫、右縱、下橫率先開鉆，左縱陸續(xù)跟進。施工高峰期投入沖擊鉆機108臺，抓斗9臺套。

3.2 單元槽段劃分

單元槽段的長度應(yīng)根據(jù)實際地質(zhì)條件并結(jié)合該地層所選用的造孔方法確定，共劃分205個單元槽段（后為避免出現(xiàn)“三期槽”，調(diào)整后總槽段為204個，但工程總量不變）。典型槽孔長度劃分如圖1所示。

圖1 典型槽孔長度劃分示如圖

3.3 護壁泥漿

采用黏土泥漿和膨潤土泥漿。主孔鉆進時，主要使用黏土泥漿加黏土進行孔內(nèi)造漿固壁，抓斗抓副孔以及清孔時，以膨潤土泥漿為主，黏土泥漿為輔。

3.3.1 膨潤土泥漿

制漿材料采用符合《鉆井液用膨潤土》SY5060—93規(guī)定的Ⅱ級膨潤土，如表4所示。

表4 膨潤土泥漿配合比/%

泥漿主要性能指標(biāo)如下：密度＜1.1 g/cm3；黏度32～50 s（馬氏漏斗）；含砂率＜4%；pH值7～11。新制膨潤土漿需經(jīng)水膨化24 h后使用。

3.3.2 黏土泥漿

制漿材料采用當(dāng)?shù)氐膬?yōu)質(zhì)黏土。

表5 膨潤土泥漿配合比/%

泥漿主要性能指標(biāo)如下：密度1.1～1.2 g/cm3；黏度18～25 s（500/700 mL漏斗）；含砂率＜5%；pH值 7～9.

泥漿品質(zhì)的好壞，直接影響孔壁的穩(wěn)定，因此要定期對泥漿性能進行測試。

3.4 成槽技術(shù)

結(jié)合本工程地質(zhì)條件及工期等要求，混凝土防滲墻采用“三鉆兩抓法”成槽，方法如下。

因上層結(jié)構(gòu)松散，透水性強，僅靠泥漿無法固壁，需改變土層的松散狀態(tài)結(jié)構(gòu)，封堵滲漏通道，才能成槽，所以鉆進主孔采用“邊鉆進，邊回填”的方法。在鉆進過程中，向孔內(nèi)填入黏土，在鉆頭反復(fù)沖擊的作用下，部分泥漿附著在孔壁上，形成致密的泥皮，封堵滲漏通道。

副孔主要采用抓斗抓取的方法。所用抓斗型號為利勃海爾843和金泰SG40A、SG35。當(dāng)主孔穿過回填層進入原始砂卵石地層后，發(fā)揮抓斗的設(shè)備技術(shù)優(yōu)勢，提高了造孔、成墻效率。遇抓斗不能有效抓取的底層，可采用沖擊鉆進行鉆進。

3.5 成墻材料

防滲墻澆筑采用塑性混凝土。

3.5.1 塑性混凝土配合比

3.5.2 塑性混凝土澆筑

采用泥漿下“直升導(dǎo)管法”澆筑混凝土，塑性砼由2×HLS90拌和樓，可保證混凝土料的供料強度。由砼拌和車運送混凝土至澆筑槽段，經(jīng)溜槽、導(dǎo)管入槽澆筑。

3.6 槽段連接

鑒于工期極度緊張的特點，本工程防滲墻混凝土接頭大部分采用YBJ1200型液壓拔管機進行“接頭管法”墻段連接，拔管方法為慢速限壓拔管法。節(jié)約混凝土及接頭鉆鑿工時，可以最大限度地保證套接質(zhì)量。接頭管未下設(shè)至底部的部位應(yīng)采用“鉆鑿法”施工。

本工程使用“接頭管法”工藝共拔管5 082.3 m,節(jié)約混凝土2 553.35 m3。不僅節(jié)約了混凝土二次澆筑量，降低施工成本，同時還減少了接頭孔二次造孔工程量，也為高強度的施工工期節(jié)約了寶貴時間。

4 施工中的問題和解決方法

4.1 松散回填層的處理

對該部位采取預(yù)灌漿，固結(jié)松散的回填層，并對5 m以上位置的主、副孔采取鉆機平打法進行開槽，以避免抓斗抓取該位置時，對槽段穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響。

4.2 槽段漏漿、塌槽處理

在防滲墻施工過程中，大部分槽段均發(fā)生不同程度的漏漿現(xiàn)象，個別槽段反復(fù)漏漿，進而引發(fā)大面積塌槽。

對漏漿槽段，采取向槽內(nèi)回填黏土、鋸末、膨潤土粉等材料進行堵漏處理，并及時向槽段內(nèi)補充泥漿，避免出現(xiàn)槽段坍塌。

對出現(xiàn)大面積塌槽的槽段，應(yīng)采取以下處理方法：對坍塌的區(qū)域回填澆筑C15混凝土，以穩(wěn)固槽段，避免坍塌面積進一步擴大；待澆筑的混凝土初凝后，采用沖擊鉆機重新造孔。

4.3 膠結(jié)巖和孤石處理

膠結(jié)巖和孤石的出現(xiàn)嚴(yán)重降低了抓斗的效率。對膠結(jié)巖和孤石采取鉆機劈打法，選用空心鉆頭，并加配一個空心鉆頭供焊接周轉(zhuǎn)。同時，改造抓斗的斗體，將抓斗的斗齒由插銷活動式改為焊接固定式斗齒，并儲備足夠數(shù)量的備用斗齒。

4.4 接頭管起拔

采用接頭管工藝時，對起拔接頭時間的確定至關(guān)重要。起拔過早，混凝土未初凝，處在流動狀態(tài)，將造成接頭混凝土坍塌，不能形成接頭孔，給二期槽刷洗接頭孔增加難度，或影響刷洗質(zhì)量而形成夾泥；起拔過晚，會因為起拔阻力太大，造成起拔困難，甚至“鑄管”事故。起拔接頭管的阻力包括混凝土成型后對接頭管表面的摩擦力、黏著力及接頭管自重。具體起拔接頭管的時間應(yīng)根據(jù)混凝土的強度、設(shè)備的起拔力和導(dǎo)向槽基礎(chǔ)的穩(wěn)固程度，并采取實驗來合理確定。一般情況下，應(yīng)在開澆后2 h活動下接頭管，以后每0.5 h活動一次。起拔長度要參考澆筑的速度來確定，起拔時要保證接頭管起拔后，接頭管下部的混凝土澆筑時間不小于6～8 h。

表6 塑性混凝土配合比kg/m3

4.5 混凝土澆筑堵管的處理

混凝土的澆筑質(zhì)量是防滲墻施工成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，有效地控制混凝土的攪拌質(zhì)量及按規(guī)定掌握導(dǎo)管的埋深，是避免發(fā)生堵管的關(guān)鍵措施。

發(fā)生堵管時，利用吊車上下反復(fù)提升導(dǎo)管進行抖動，疏通導(dǎo)管。如果無效，可在導(dǎo)管埋深允許的高度下提升導(dǎo)管，利用混凝土的壓力差，降低混凝土的流出阻力，達到疏通導(dǎo)管的目的。

上述方法無效時，重新下設(shè)另一套導(dǎo)管。新下設(shè)的導(dǎo)管底部應(yīng)完全插入混凝土面以下，然后用小抽筒將導(dǎo)管內(nèi)的泥漿抽吸干凈，方可繼續(xù)進行混凝土的澆筑。

5 質(zhì)量檢查和防滲效果

5.1 質(zhì)量檢查

5.1.1 施工期質(zhì)量檢查

單元槽段質(zhì)量檢查內(nèi)容包括孔深、孔斜、孔底淤積厚度、槽內(nèi)泥漿性能指標(biāo)、接頭孔刷洗等。施工過程對所有的單元槽進行了質(zhì)量檢查，合格率為100%.

5.1.2 完工后質(zhì)量檢查

防滲墻作為隱蔽工程，有必要對其砼澆筑質(zhì)量做無損檢測，進行防滲墻完整性、均質(zhì)性和缺陷檢測。根據(jù)現(xiàn)場實際，采用了鉆芯取樣檢測和物探檢測。

鉆芯取樣檢測：在防滲墻軸線布置10個鉆芯取樣檢查孔，其中右縱4個，上橫、下橫、左縱各2個。通過鉆芯取樣獲得的芯樣比較完整。

物探檢測：布置40個CT檢測孔點，采用跨孔聲波和單孔聲波對墻體質(zhì)量進行全面檢測。結(jié)果表明，整個墻體混凝土均勻密實、連接性好、墻體質(zhì)量良好。

5.2 防滲效果

廠房基坑于2010年10月1日開始開挖，2010年11月12日挖至設(shè)計高程，防滲墻無明顯滲水點，防滲透效果良好。

6 結(jié)束語

綜上所述，毛灘電站廠房小基坑圍堰防滲墻工程采用“三鉆兩抓法”和“接頭管法”施工工藝是合理的，有效地解決了砂卵石底層完成高強度施工的難題，并實現(xiàn)了提前12 d完工。