沙灣電站防滲墻地基漏漿地層的處理

彭偉文

(廣東省水電集團有限公司,廣東增城,511340)

l 工程地質條件

大渡河沙灣水電站位于四川省樂山市葫蘆鎮上游約 1.0km處,為大渡河干流梯級開發第一級,電站裝機容量 480MW,額定水頭 24.5m。電站采用建壩壅高水位 15.5m、廠后尾水渠利用落差 14.5m的方式開發。尾水渠總長 9015m,外堤外側采用防滲墻上接面板方式防滲。其中,CI標段尾水渠長 950m,防滲墻深 56m～70m。

CI標段尾水渠覆蓋層深厚、地質條件十分復雜,覆蓋層最大深度達 64m(高程 418m～354m),上部為第四系全新統現代河流沖積堆積(Q42al)層,下部為第四系上更新統沖、洪積堆積(Q3al+pl)層。第四系現代河流沖積堆積層分為兩層,上部為漂卵石夾砂,厚度 30.0m～31.0m,下部為卵礫石夾砂,厚度 4.8m～14.8m。第四系上更新統沖、洪積堆積層厚 0～16.2m,為礫卵石夾砂,高程360m～365m,層中分布冰水堆積的孤塊石夾粘土層透鏡體。孤塊石直徑 0.5m～2.0m,個別直徑超過 2.0m。該透鏡體層結構較為松散,孤塊石間有架空現象,容易成為泥漿漏失的通道。

2 泥漿漏失層的處理

2.1 成孔前的處理

2.1.1 水力沖砂灌填

為確保施工安全,沙灣電站尾水渠防滲墻施工平臺從地面 418m高程,采用砂卵石回填加高至 424m高程形成,填筑時由于砂卵石分離,施工平臺存在大量漏漿通道和孔洞。

在防滲墻槽孔開孔后,施工平臺漏漿通道和孔洞極易引起地面不均勻沉陷與導向槽斷裂垮槽,危害極大。沙灣電站尾水渠防滲墻開孔前,施工平臺回填砂卵石全面采用水力沖砂灌填法進行處理,即利用大流量水流沖砂灌填回填體的孔洞和漏漿通道。經過處理,施工平臺的孔洞和漏漿通道得到有效充填、封堵,提高了回填砂卵石的密實度,避免了施工過程中因地基不均勻沉陷與導向槽斷裂導致的垮槽事故。

2.1.2 預灌濃漿封堵

根據地質勘探資料和先導孔鉆探成果,在覆蓋層及巖溶角礫巖中均存在大量滲漏通道。針對預計存在較大滲漏通道的部位,防滲墻開孔前采用預灌濃漿封堵滲漏通道。

2.1.2.1 預灌濃漿工藝流程。鉆孔至終孔深度——提取鉆具——提升套管 1m——灌注第一段——提升套管 1m——灌注第二段……,反復進行至本孔結束,封孔。

預灌濃漿鉆孔位置選在槽孔副孔中心位置,灌漿分兩序進行,先施工一序孔,后施工二序孔,逐序加密,自下而上分段進行。

2.1.2.2 預灌濃漿施工方法

①鉆孔。采用 SM400型全液壓鉆機跟管鉆進,孔徑不小于 φ114mm。

②制漿。采用 ZJ-400高速攪拌機拌制,制漿程序為先加水,后加水泥,攪拌后加泥漿,繼續攪拌再加粉細砂、水玻璃。

粘土先用水浸泡 1～2天后使用,粘土漿制出后過篩除去大顆粒后入泥漿池,池內安設花管,用泵輸漿或用高壓風攪動池內泥漿,使之不沉淀,呈均勻狀態。

漿液配比:漿液有水泥粘土漿(水固比為 3∶1、1∶1、0.7∶1、0.5∶1四級)和水泥粘土砂漿(水固比0.5∶1),必要時在水固比 0.5∶1級漿液中攙加 5%和 10%水玻璃進行灌注。這樣可加大漿液稠度,加快漿液凝結時間,控制漿液凝結時間,控制漿液擴散范圍,使灌漿具有可控性,并且可節約灌漿材料。漿液配比見表1。

表 1 預灌濃漿漿液配合比

③灌漿。采用套管內靜壓灌漿法,段長選擇1m,必要時可以縮短,壓力為漿柱壓力。

漿液變換:由 3∶1級開灌,逐級變濃,當某級漿液灌注量已達表 1中所列 3∶1灌注量時,如吸漿率不減少,或減少不大(≤20%),可將漿液加濃一級灌注。當某級漿液灌注量已達表中所列灌注量時,如吸漿率很大(＞50L/min),可將漿液越一級變濃灌注。

④大孔隙處理措施。孤石、塊石架空孔隙大,灌注上述漿液效果不顯著時,可采取以下措施:

孔內投擲沙礫石:在套管口安設漏斗,人工投入沙礫石(最大粒徑 10mm),用0.5∶1級純水泥漿(摻加 5%水玻璃)引導沙礫石對大孔隙進行充填,直至封堵住其滲漏通道為止。

采用限流(10L/min)、間歇措施:間隔時間為4h、8h、24h,即第一次間歇 4h,第二次間歇 8h,第三次間歇 24h。

⑤灌漿結束標準。當灌漿吸漿率 ＜5L/min,既可結束本段灌漿;如結束時的灌注漿液為0.5∶1級水固比,應用水稀釋漿液后,再提升 1m套管,進行上一段的灌漿,直至超出漏失層以上 1m,結束本孔的灌漿工作。

2.2 造孔過程中的槽孔漏漿處理

2.2.1 遇泥漿易漏失的槽段要改用優質膨潤土泥漿造孔,固壁泥漿性能指標惡化不合格時,應及時更換新泥漿,以加強固壁效果;

2.2.2 遇少量漏漿,可采取投入堵漏材料,如粘土、風化砂和小石,平推鉆機沿槽長方向用鉆頭沖擊擠密,改變地層結構,以改善滲漏情況。沖擊鉆平打深度一般為 1m,然后用抓斗抓取 1m～2m的厚度,再投料沖砸 1m進尺,爾后再用抓斗抓取。這種分層沖、抓反復進行的施工方法,程序雖麻煩,但安全、可靠程度高;

2.2.3 槽孔漏漿速度很快,可迅速向槽內投入水泥、膨潤土或膨脹粉以及鋸末、稻草等,快速進行堵漏同時及時補充泥漿,待漿面上升穩定后再恢復造孔進尺。如采用以上方法仍不能堵漏,應盡快用粘土回填槽孔,邊填邊用鉆頭夯實粘土,完成堵漏后重新開孔進尺。

3 結語

沙灣電站尾水渠覆蓋層地質條件復雜,地基漏漿地層多,防滲墻施工針對不同的泥漿漏失層采用水力沖砂灌填、預灌濃漿、投置堵漏材料、分層沖抓措施施工,取得良好的堵漏效果,避免了塌孔現象的發生。特別是采用了預灌濃漿堵漏措施后,預灌區的防滲墻孔壁得到固化,不僅堵漏效果好,而且加快了成槽速度、減小混凝土超填量,經濟效益十分顯著。