深厚覆蓋層防滲技術(shù)在水利樞紐工程中的應(yīng)用

□李天野（新疆匯通水利電力工程建設(shè)有限公司）

深厚覆蓋層防滲技術(shù)在水利樞紐工程中的應(yīng)用

□李天野（新疆匯通水利電力工程建設(shè)有限公司）

深厚覆蓋層存在地質(zhì)條件復(fù)雜、結(jié)構(gòu)松散以及滲漏嚴(yán)重情況，而深厚覆蓋層防滲技術(shù)可以有效解決滲漏問題，確保構(gòu)筑物不會(huì)因地基出現(xiàn)質(zhì)量問題。通過技術(shù)人員現(xiàn)場實(shí)地考察，確定施工設(shè)計(jì)方案及施工流程方案。文章以新疆下坂地水利樞紐工程為案例對(duì)象，分析新疆下坂地水利樞紐工程中深厚覆蓋防滲技術(shù)的應(yīng)用，為今后類似工程提供經(jīng)驗(yàn)參考。

地質(zhì)條件；深厚覆蓋層；水利樞紐；防滲施工

1　工程概況

下坂地水利樞紐工程是經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)的國家及新疆維吾爾自治區(qū)內(nèi)重點(diǎn)水利建設(shè)項(xiàng)目。該工程在生態(tài)補(bǔ)水及春旱供水之余，承擔(dān)著發(fā)電功能的大型水利工程。實(shí)際中發(fā)現(xiàn)壩址所在地有著厚達(dá)150 m的砂礫石土覆蓋層，防滲施工難度極大。相關(guān)專家研究具體地質(zhì)資料后分析，提出施工中采用“下幕上墻”的垂直防滲方案，即在上層深80 m厚1 m的塑形混凝土防滲墻下接一個(gè)70 m的灌漿帷幕。當(dāng)下坂地水庫蓄水后發(fā)現(xiàn)其各項(xiàng)工作性能良好，達(dá)到施工預(yù)期目標(biāo)。

2　深厚覆蓋層防滲技術(shù)

2.1垂直防滲技術(shù)

就目前技術(shù)水平而言，垂直防滲技術(shù)在深厚覆蓋層中的應(yīng)用相對(duì)成熟，施工中主要包括灌漿帷幕、混凝土、土工合成材料防滲墻等。這其中混凝土防滲墻的應(yīng)用又比較廣泛，該防滲墻相比其他技術(shù)，具有更多的優(yōu)勢，比如可靠的滲透穩(wěn)定性、穩(wěn)固的墻體槽孔來見以及相對(duì)完善的檢驗(yàn)技術(shù)等優(yōu)勢，因此其在深厚覆蓋層防滲工程中應(yīng)用比較廣泛。巖基防滲的主要手段與措施就是灌漿帷幕，這也是控制地基滲透的主要措施，以可以處理較深地方的防滲。現(xiàn)如今為了施工質(zhì)量及效率工程中通常會(huì)選擇灌漿帷幕作為主要防滲處理措施，通過形成一道弱透水幕實(shí)現(xiàn)深厚覆蓋層防滲施工的目的。

2.2水平防滲技術(shù)

水平鋪蓋防滲施工技術(shù)指的是：采用弱透水性材料，比如混凝土、復(fù)合土工膜以及粘土等材料，利用這些材料在上游分層填筑及碾壓，進(jìn)而與壩體連接形成一個(gè)聯(lián)合防滲體。該技術(shù)雖然可以有效控制滲漏量并加大滲徑，但卻不能將滲流徹底截?cái)唷Ｋ戒伾w防滲施工技術(shù)通常應(yīng)用在深厚覆蓋層的如下情況：當(dāng)垂直防滲技術(shù)因?yàn)楦采w層地基過深無法使用、使用效果不理想時(shí)、開闊河谷施工中垂直防滲投資過大或工程地基可灌性不理想。相較于垂直防滲技術(shù)水平防滲施工技術(shù)效果不是太好，防滲治療相對(duì)較差，但該技術(shù)投資低、施工快、材料易得等特點(diǎn)，在深覆蓋層工程中應(yīng)用相對(duì)廣泛。

2.3聯(lián)合防滲技術(shù)

當(dāng)覆蓋層深度超過百米或以上時(shí)，在這些超深覆蓋層防滲施工中單一防滲墻施工受到多方面因素的影響，如施工技術(shù)、成本以及工期等，而且帷幕灌漿施工中常因上部漏漿增加施工難度，無法形成有效的連續(xù)防滲體。而在超深厚覆蓋層上施工為取得預(yù)期施工效果，通常會(huì)采用水平防滲、垂直防滲以及墻幕結(jié)合防滲相互結(jié)合的聯(lián)合防滲施工方法。墻幕結(jié)合防滲方案將灌漿帷幕與防滲墻的有點(diǎn)相互結(jié)合起來，當(dāng)防滲墻嵌入到弱風(fēng)化層一定深度后方才開始帷幕灌漿施工，最終形成一個(gè)聯(lián)合防滲體系，同時(shí)還將防滲墻的鑿孔難度降到最低，并有效解決帷幕上不過多排數(shù)、大投資以及工期較長的不足。與此同時(shí)，存在與上部的混凝土防滲墻可以強(qiáng)化壩基防滲關(guān)鍵部位的具體防身效果，將基礎(chǔ)防滲的可靠性提高一個(gè)層次。

3　深厚覆蓋層防滲技術(shù)工程具體應(yīng)用

3.1深厚覆蓋層防滲技術(shù)的形式

由于下坂地工程位于帕米爾高原，自然條件差，工作環(huán)境惡劣，若采用水平鋪蓋防滲形式，則其后期運(yùn)行中將需要大量持續(xù)的維修工作量，不利于工程管理，甚至?xí)鸢踩[患。因此綜合考慮防滲效果和運(yùn)行管理因素，認(rèn)為采用垂直防滲方案是適宜的。

3.2設(shè)計(jì)計(jì)算

實(shí)際中發(fā)現(xiàn)壩址所在地有著厚達(dá)150 m的砂礫石土覆蓋層，防滲施工難度極大。相關(guān)專家研究具體地質(zhì)資料后分析，提出施工中采用“下幕上墻”的垂直防滲方案，即在上層深80 m厚1 m的塑形混凝土防滲墻下接一個(gè)70 m的灌漿帷幕。

3.3深厚覆蓋層防滲施工

防滲墻施工中包括多道施工工序，開挖導(dǎo)向槽槽孔及防滲墻槽孔、澆筑混凝土及導(dǎo)管、導(dǎo)管拔管等施工工序。

防滲墻接頭部位是整體最為薄弱的地方，墻體質(zhì)量及施工效果受到接頭形式與方法的直接影響，這點(diǎn)在深墻段表現(xiàn)尤為明顯；固壁及槽壁穩(wěn)定效果中的兩項(xiàng)重要指標(biāo)是泥漿的粘度與密度。增加泥漿密度可以有效提高泥漿的靜壓力，加大土的消耗量，深槽孔中孔深與泥漿靜壓力成正比關(guān)系，也就是槽孔越深靜壓力越大，孔深要比泥漿密度對(duì)泥漿靜壓力的影響大；要保證泥漿密度維持在一個(gè)合適的數(shù)值上，因?yàn)槟酀{密度過小時(shí)會(huì)對(duì)泥皮的形成及泥漿穩(wěn)定性造成影響。

帷幕灌漿施工中需要選用合適的灌漿材料，在一些砂礫石土覆蓋層鉆孔施工時(shí)，因?yàn)橥临|(zhì)方面的原因極易出現(xiàn)漏漿、塌孔以及卡埋鉆頭等突發(fā)事故，因此在這種工程中選擇的泥漿會(huì)具有大密度、高黏度的特點(diǎn)，為保證灌漿質(zhì)量，還會(huì)在其中摻加優(yōu)質(zhì)膨潤土。部分特殊地質(zhì)施工時(shí)還需要加入其它一些添加劑，以保證形成良好的護(hù)壁效果；使用孔口封閉灌漿法使灌漿技術(shù)實(shí)現(xiàn)質(zhì)的改變，由傳統(tǒng)的低壓灌漿發(fā)展到高壓灌漿。在施工中傳統(tǒng)的低壓灌漿技術(shù)多采用滲透及充填灌漿，而高壓灌漿中則采用極密及劈裂灌漿技術(shù)。通過理論計(jì)算研究發(fā)現(xiàn)，灌漿壓力就是灌漿孔孔壁處土體承受的拉應(yīng)力，所以使用高壓灌漿時(shí)可以將灌漿孔周圍的土體劈裂開來，擴(kuò)展及延伸原有的空隙，在提高可灌性的同時(shí)增加吸漿量。而且通過實(shí)踐表明高壓狀況下漿液會(huì)出現(xiàn)泌水固結(jié)現(xiàn)象，固結(jié)體提高強(qiáng)度的同時(shí)增強(qiáng)灌漿效果；當(dāng)深厚覆蓋層帷幕灌漿施工完成后，為了確保施工防滲效果，需要在工地現(xiàn)場進(jìn)行壓水試驗(yàn)，判斷相關(guān)數(shù)據(jù)是否滿足標(biāo)準(zhǔn)。

4　具體施工

綜合考慮施工現(xiàn)場地質(zhì)條件、施工技術(shù)水平及經(jīng)濟(jì)性等因素的影響，針對(duì)超過150 m的深厚砂礫石覆蓋層，現(xiàn)場采取了“上墻下幕”的垂直防滲方案。上部為80 m深、1 m厚的塑性混凝土防滲墻，防滲墻的下部接3排70 m深的灌漿帷幕。進(jìn)行防滲墻施工前，需要在沿墻軸線方向上距離2.50 m的上下游各布置一排鉆孔，鉆孔相距2.50 m，同時(shí)埋設(shè)灌漿管，其長度為70 m；防滲墻施工開始后，預(yù)埋一排灌漿管在墻體尼日不，孔距也為2.50 m；防滲墻施工結(jié)束后，通過預(yù)埋管將泥漿從墻下鉆孔灌入，最終形成封閉的灌漿帷幕。施工中發(fā)現(xiàn)深厚覆蓋層地基中存在諸多不利因素的影響，比如大塊漂石以及地段架空等情況。如果施工中采用鉆抓成槽方法，極易造成施工中出現(xiàn)漏漿、塌孔等事故，影響施工的順利進(jìn)行。所以該工程采取鉆劈成槽的防滲墻施工方法。

具體而言，主孔鉆進(jìn)施工中采用高性能沖擊鉆設(shè)備，接著劈打副孔；在這個(gè)工序中需要在相鄰的兩個(gè)主孔中放置接渣斗，將劈落的鉆渣接住直接從槽孔中拉出，避免后期還需清理，大大節(jié)省工期，提高了施工效率。該工程中防滲墻槽段采用接頭管及鉆鑿的接頭工藝。深部槽段接頭主要采用接頭管法，但在一些小于50 m的槽段則采用鉆鑿法。當(dāng)完成混凝土澆筑槽孔后，相關(guān)人員需要將接頭管及時(shí)拔出；為了確保接頭管拔出時(shí)間的準(zhǔn)確性，需要用現(xiàn)場澆筑的混凝土配置混凝土并觀察其初凝時(shí)間。通過觀測發(fā)現(xiàn)時(shí)間為7-10 h，那就應(yīng)該在這個(gè)時(shí)間段開始起拔接頭管。工程中的漿液為水泥粘土漿。為保證質(zhì)量及方便運(yùn)輸，粘土來自新疆本地烏恰縣所生產(chǎn)的紅黏土，這種黏土符合施工需求；水泥也是在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上優(yōu)先選用當(dāng)?shù)禺a(chǎn)品，其為當(dāng)?shù)厮a(chǎn)的早強(qiáng)硅酸鹽水泥，其強(qiáng)度為P.O32.5；新疆下坂地深厚覆蓋層帷幕灌漿施工是在80 m以下的砂礫石土層中進(jìn)行的，采用了孔口封閉灌漿施工工藝。

施工結(jié)束后為確保防滲效果，需要檢測下坂地水利樞紐工程的垂直防滲性能，并對(duì)大壩安全狀況進(jìn)行詳細(xì)全面評(píng)估，準(zhǔn)確掌握大壩實(shí)際運(yùn)行態(tài)勢。及時(shí)解決影響大壩安全與效益的問題?，F(xiàn)場技術(shù)人員跟蹤監(jiān)測砂礫石圖覆蓋壩基的滲流情況。

5　結(jié)語

深厚覆蓋層防滲技術(shù)操作較為復(fù)雜，因此施工中相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)真負(fù)責(zé)，不免施工中以及完工后出現(xiàn)相關(guān)質(zhì)量問題。在施工過程中，技術(shù)人員及操作人員需要及時(shí)觀察，對(duì)于質(zhì)量不合格的部分及時(shí)返工。技術(shù)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)階段需要考慮到施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，根據(jù)場地的土層厚度及其他相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行具體分析研究，保證設(shè)計(jì)方案符合工程的實(shí)際情況。文章中在新疆下坂地水利樞紐工程中就成功的運(yùn)用了深厚覆蓋層防滲技術(shù)，在保證質(zhì)量的同時(shí)降低施工成本，為推進(jìn)當(dāng)?shù)厮O(shè)施發(fā)展完善做了極大地貢獻(xiàn)。

［1］張祥；車明杰；樊艷欣；杜鑫；郭蘭春.深厚覆蓋層地基高土石圍堰應(yīng)力變形分析［J］.電網(wǎng)與清潔能源.2015（12）

［2］依沙克·胡吉.下坂地水庫深厚覆蓋層壩基防滲處理方案優(yōu)化［J］.陜西水利.2015（03）

［3］哈德爾·阿布都哈力克；楊桂權(quán).新疆下坂地水利樞紐壩基深厚覆蓋層防滲墻施工技術(shù)［J］.科技資訊.2008（26）收稿日期：2016-05-11

（責(zé)任編輯：劉長垠韋詩佳）

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