糯扎渡水電站上游圍堰防滲墻施工技術

武俊峰　蒙　毅

摘要：防滲墻是圍堰工程的重要組成部分，是保證大壩主體施工的關鍵性工程，采用科學的施工方法是防滲墻施工的關鍵所在。防滲墻施工工序多，工藝要求高，工程地質條件復雜多變，作業區域受限制條件較多，施工時必須確保工期和質量安全，提高綜合效益。糯扎渡水電站上游圍堰防滲墻施工采用科學的施工方法，較好地保證了各項目標的實現，值得推廣和應用。

關鍵詞：糯扎渡水電站防滲墻；施工技術；防滲墻

中圖分類號：TV641文獻標識碼：A

文章編號：1674-1145（2009）15-0145-03

一、概述

糯扎渡水電站大壩上游圍堰為與壩體結合的土石圍堰，堰頂高程656m。圍堰上部采用土工膜斜墻防滲，下部及堰基防滲采用C20混凝土防滲墻，墻厚80cm，防滲墻深入基巖0.5m，設計工程量為4580m²。圍堰軸線長165.54m，樁號0+102.97～0+268.51，防滲墻施工范圍0+102.97～0+260.78，最大深度約48.0m，防滲墻成墻面積4334m²。墻體防滲指標：滲透系數10^-6～10^-7cm/s。

工期要求：2008年1月31日完工。圍堰防滲墻施工時段：2007年11月22日至2008年1月31日。

二、工程地質條件

上游圍堰左岸有3～6m厚的坡積物、崩塌堆積物分布，成分為塊石、碎石夾粉土，其下伏全風化花崗巖的底界垂直深度一般在10m左右，強風化花崗巖的底界垂直深度一般在20～30m之間。圍堰右岸邊坡表層一般分布有厚度1～2m的坡積物，多為碎石質粉土，結構松散，下伏花崗巖風化輕微，全風化巖體分布高程620m以上，厚度小于10m，強風化巖體底界垂直深度0～20m。

河床主流線附近沖積層厚度為8～9m，向兩側逐漸變薄，并且具有二元結構。第1類為中細砂層，分布于河床表部，一般厚度2～3m，向兩側其厚度略有增加；第2類為卵礫石、塊石、孤石層，該層厚度大且穩定，一般在6～7m左右，中等密實，屬強透水層。下伏花崗巖多呈弱風化下部、微風化～新鮮，巖石堅硬，巖體完整。斷層有F5、F24、F12等，出露于堰基以下較大深度，且斷層規模不大。

三、主要施工方法

1．總體施工方案。上游圍堰防滲墻鉆機施工平臺布置在施工軸線的上游側，倒渣和抓斗平臺布置在防滲墻施工軸線下游側。結合堰體和堰基地質條件、墻體深度及總體工期要求，混凝土防滲墻主要采用沖擊鉆機“鉆劈法”和“鉆抓法”成槽，黏土和膨潤土混合泥漿護壁；“氣舉法”結合“抽筒法”清孔換漿，接頭管法實施墻段連接，泥漿下直升導管法澆筑混凝土成墻。防滲墻成槽前，對圍堰填筑層進行預灌濃漿處理。

2．預灌濃漿施工。根據生產性試驗結果，為減少防滲墻造孔過程中泥漿的大量漏失、槽孔坍塌和保證抓斗有效抓槽，整體提高防滲墻施工進度，保證工期要求，對堰體填筑層等大孔隙地層進行預灌濃漿處理，堵塞滲漏通道。

（1）布孔形式：依據以往施工經驗和前期防滲墻試驗施工情況，擬考慮全線布孔，雙排布置，上游圍堰防滲墻預灌濃漿總孔數為202個（含防滲墻試驗段14個預灌孔）。預灌濃漿孔位布置示意圖見圖1：

說明：導墻凈間距1m，預灌孔孔距1.5m，排距1.5m，以防滲墻軸線對稱布置。

（2）預灌深度。根據防滲墻結構設計圖紙及地質資料確定預灌處理深度，大于30m的深槽部位預灌處理深度為25m，20～30m槽段部位進行預灌處理深度為20m，淺槽部位預灌處理深度為地下水位以下或強風化基巖面表層。

（3）施工工藝。鉆孔和灌漿方法：采用潛孔鉆機跟管鉆進鉆孔，鉆孔直徑φ146～φ168，鉆進預定深度后，采用自下而上孔口封閉純壓灌漿法分段灌漿。鉆孔護壁套管作為注漿管，結束一段起拔一至三根，再次封閉孔口灌注下一段，直至全孔結束。

灌漿壓力及段長：灌漿壓力采用0～1.0MPa，段長以套管長度為單位，1.5m、3m和4.5m。

結束標準：當孔內漿液灌注量達到1000kg/m時，或灌漿壓力達到1.0MPa時，結束灌漿。

（4）漿液配比。灌注漿液選用水泥膨潤土濃漿，配比見表1：

（5）預灌濃漿施工。建造防滲墻導墻時，預先將預灌孔位處埋設PVC管。每排預灌孔分兩序施工，先一序，再二序。施工順序如下：

下游排Ⅰ序孔鉆灌→下游排Ⅱ序孔鉆灌→上游排Ⅰ序孔鉆灌→上游排Ⅱ序孔鉆灌。

鑒于工期緊張，為使防滲墻提前開工，優先施工一期槽段上、下游排預灌孔；灌漿泵選用3SNS灌漿泵，漿液攪拌采用自制1m3灌漿攪拌機攪拌，膨潤土預先制成漿液，按比例加入。

預灌施工前期，灌漿段長按1.5m控制，防滲墻造孔施工開始后，二期槽段部位預灌孔灌漿段長調整為1.5～4.5m。

3．混凝土防滲墻施工

（1）槽段劃分。結合本工程實際和成槽工藝進行防滲墻槽段劃分，岸坡段深度小于25m的槽孔長度I、II期全部劃分為6.8m，河床段考慮到槽孔穩定，I期槽長劃分為3.8m，II期槽長為6.8m，槽段劃分如圖2所示：

（2）施工程序。槽段分兩期施工，先施工Ⅰ期槽段；再施工Ⅱ期槽段。同一槽段中，分主副孔，先施工主孔，后施工副孔。兩個相鄰的Ⅰ期墻段澆筑24h后，再施工中間的Ⅱ期槽孔。Ⅰ、Ⅱ期槽段采用“接頭管法”或“套打—鉆法”連接成墻。防滲墻施工程序如圖3所示：

（3）成槽工藝。采用CZ-30型沖擊鉆機和抓斗配合造孔成槽，先用沖擊鉆機鉆鑿主孔，當相鄰的兩個主孔終孔后，再用抓斗抓取中間副孔；遇大塊石或漏漿后，停止抓取，再換沖擊鉆機鉆鑿成槽。Ⅰ期槽段按3孔施工，Ⅱ期槽段按5孔施工，主孔0.8m，副孔2.2m；Ⅰ期槽兩鉆一抓，Ⅱ期槽三鉆兩抓成槽。考慮到抓斗施工的局限性，對地層中含有孤石部位及基巖部分仍要采用沖擊鉆成槽，對單一由沖擊鉆成槽深孔部位，Ⅰ、Ⅱ期槽段副孔均分三個孔施工，主孔0.8m，副孔（小墻）0.7m；最后鉆鑿殘留的小墻及半牙，完成槽孔施工。

（4）護壁泥漿。優質泥漿有利于成槽時的孔壁穩定，有利于混凝土澆筑質量的控制。結合本工程實際，綜合考慮本工程的地質條件，護壁泥漿采用黏土和膨潤土混合泥漿。為保證泥漿質量，加強泥漿制備、泥漿池維護和泥漿回收等管理。護壁泥漿原材料選用湖南澧縣產優質Ⅱ級鈣基膨潤土和糯扎渡電站施工區農場土料場黏土，為提高黏土膨潤土混合泥漿的膠體率和穩定性，制漿時適量加入分散劑（Na2CO3）或CMC增黏劑。混合泥漿配比及其性能指標見表2、表3：

（5）基巖鑒定。根據實際情況，結合防滲墻造孔工藝特點，防滲墻孔底基巖鑒定以抽筒抽砂取樣和地質鉆孔取芯相結合的方法進行。一般每隔20m施工一先導孔，Ⅰ期槽段沖擊鉆機主孔造孔過程中，接近基巖面時，利用地質鉆機鉆孔取芯勘探，由施工、設計、監理、業主四方聯合進行基巖鑒定，確定基巖面；勘探孔布孔具體位置由設計地質工程師依據現場施工實際情況確定。在防滲墻軸線上，上游圍堰鉆孔取芯選定7個部位。防滲墻設計嵌入基巖（花崗巖）0.5m，槽孔施工時，以抽筒抽出的地層鉆渣含巖成分以及鉆孔取芯成果確定巖面。槽孔主副孔均進行基巖鑒定，小墻部位深度依據相關要求確定。

（6）槽孔終孔檢驗及清孔驗收。槽孔終孔后，進行槽孔各部位深度和孔斜檢驗，孔斜采用重錘法檢測，孔斜合格標準遵循現行施工規范。槽孔清孔采用抽筒法和氣舉反循環清孔法相結合。槽孔終孔檢驗合格后，先用抽筒抽砂，再用一臺6m3空壓機氣舉孔底泥漿，通過排渣管和JHB-200型泥漿凈化機凈化槽內泥漿。氣舉法清孔時，沖擊鉆頭配合攪動孔底沉渣。清孔驗收標準：清孔結束1h，應滿足孔底淤積厚度不大于10cm，泥漿密度不大于1.25g/cm3；泥漿黏度不大于40s；泥漿含砂量不大于10%。Ⅱ期槽孔在清孔換漿結束之前，用專用刷子鉆頭清除I期墻段混凝土壁面上的泥皮，以刷子鉆頭基本不帶泥屑，孔底淤積不再增加為合格標準。

（7）接頭管下設與起拔。Ⅰ期槽兩端各下設一套接頭管，接頭管分節長度為6m，中間為銷軸連接，剛度和強度符合施工要求。接頭管外徑為780mm，略小于槽孔厚度（80cm）。孔口固定在拔管機上，管底達到槽孔底部。30t吊車配合拔管機下設和起拔接頭管。槽孔澆筑結束后，在起拔接頭管之前，為防止接頭管被混凝土鑄死，對接頭管進行活動。混凝土終澆4～5小時左右或混凝土喪失流動性后開始對接頭管進行活動，每次接頭管活動量控制在10～20cm左右，時間間隔15～20min，待混凝土完全不坍落后拔出接頭管，形成接頭孔。

（8）灌漿預埋管下設。墻下帷幕灌漿鉆孔通過墻體部分下設灌漿預埋管，為保持管體的垂直以及避免混凝土澆筑時的沖擊力作用而對管體定位的影響，采用φ18mm鋼筋制作桁架，將預埋的灌漿管固定于桁架中心形成整體，預埋管采用φ108mm鋼管，用吊車起吊，整體或分節下設，孔口固定。鋼筋桁架的長度根據槽長調整，相鄰的灌漿管的固定間距為150cm 或200cm，Ⅰ、Ⅱ期槽孔連接部位相鄰兩根灌漿管的固定位置根據實際情況進行調整。

（9）混凝土施工。混凝土為一級配C20混凝土，骨料粒徑5～20mm，砂≤5mm，砂率55%。混凝土配合比見表4：

混凝土由右岸下游火燒寨溝混凝土拌合系統生產，混凝土罐車運輸至槽孔孔口。

混凝土澆筑采用泥漿下直升導管法，選用導管直徑φ250mm，Ⅰ期槽孔下設1套導管，Ⅱ期槽孔下設2套導管，底部高差較大的個別槽孔下設三套導管，導管下設位置、距孔端距離、導管間距和導管底口距槽孔底高度遵循現行技術規范。

開澆前，與導管連接的小料斗內裝滿混凝土，預備足夠的混凝土料（考慮導管內容積及封埋導管的方量），一次性對導管進行封堵。導管內放置略小于導管內徑的軟球作為隔離體，將泥漿和混凝土隔離。

澆筑時，混凝土熟料由混凝土輸送車運輸到待澆槽孔孔口，直接對口澆筑。砼面上升速度可控制大于2m/h，導管埋入混凝土的深度控制在1.5～6.0m范圍內。

澆筑過程中隨時測量混凝土頂面深度并與澆筑混凝土方量核對，準確計算導管的實際埋深，以指導導管的拆卸工作。每個槽孔在澆筑時，對混凝土坍落度和擴散度均進行測試，控制混凝土的攪拌質量。

澆筑時各套導管同時下料，保證混凝土面均勻上升，終澆高程至槽孔口。

4．防滲墻施工采取的質量保證措施

本工程施工難度較大，針對實際情況，為保證混凝土防滲墻工程順利實施并達到質量標準要求，采取了有效的質量保證措施。

（1）保證槽壁穩定的措施

1）圍堰填筑層孔隙大，漏水通道多，不利于防滲墻造孔施工，采取預灌濃漿堵漏措施，有利于保證槽壁穩定。

2）施工前試驗確定泥漿的性能指標，施工中按要求制備新漿，對重復使用泥漿加強監控。

3）盡量縮短槽段開挖結束至澆注混凝土之間的時間。

4）導墻采用有較大剛度的梯形鋼筋混凝土導墻。

5）槽內泥漿液面不應低于導墻下0.5m。

（2）保證防滲墻連續性的措施。防滲墻的連續性主要取決于槽孔垂直度、混凝土澆筑和墻段連接質量，采取了如下保證措施：

1）槽孔開孔時，鉆機必須對準槽孔中心線。

2）鉆孔機組每進尺2m，便自檢孔斜，及時控制槽孔的垂直度。

3）做好槽段的清孔換漿工作，對Ⅱ期槽兩端混凝土接頭，采用專用鋼絲刷子鉆頭清除干凈。

4）在澆筑混凝土方面，增加熟練工人，縮短澆筑前準備時間和澆筑時間；Ⅱ期槽孔幾套混凝土澆筑導管同時下料，使槽孔內混凝土上升、攤展均勻，保證混凝土澆筑和接頭連接質量。

四、施工效果分析

1．混凝土試塊試驗成果和數理統計。上游圍堰防滲墻混凝土物理力學試驗數理統計結果：抗壓強度平均值28.43 MPa，最小值為24.3 MPa，標準差2.8 MPa，強度保證率99.9%；抗滲等級均＞W8，混凝土性能指標滿足設計要求，達到優良標準。

2．墻體鉆孔取芯和注水試驗檢查及成果。鉆孔取芯檢查成果：混凝土防滲墻墻體質量檢查主要通過鉆孔取芯和注水試驗，鉆孔取芯檢查墻體連續性和完整性，注水試驗檢查墻體混凝土抗滲性能。依據現行施工規范，上游圍堰防滲墻共布置4個檢查孔（含試驗墻段1個檢查孔），檢查孔多布置在墻段接縫部位，檢查深度接近防滲墻底部。通過鉆孔取芯檢查，墻體混凝土連續、完整，巖芯采取率達90%以上，局部可見的墻段接縫部位，泥皮薄、墻段連接緊密，滿足防滲要求。注水試驗成果：利用取芯孔分段作常水頭注水試驗并計算滲透系數，注水檢查滲透系數k=4.88×10^-9～2.93×10^-7cm/s，結果全部達到設計標準要求。

3．工程實際防滲效果。糯扎渡水電站上游圍堰防滲墻采用上述方法科學施工，保證了各項目標的實現，值得業界推廣和應用。從上游圍堰防滲墻運行一年多來的情況看，基坑開挖期間對滲水量進行了測量，防滲指標達到設計要求，期間經歷了汛期洪水考驗，防滲效果良好，達到了預期效果。

作者簡介：武俊峰（1980-），男，武警水電第一總隊助理工程師。