高噴技術在黃金坪水電站導流洞出口圍堰防滲處理中的應用

馮 曦 ，陳志杰 ，藍 翔

（1.四川大唐國際甘孜水電開發有限公司，四川康定626001；2.四川省住房與城鄉建設廳，四川成都610021）

1 工程概述

黃金坪水電站系大渡河干流水電規劃“三庫22級”的第11級電站，水庫正常蓄水位1476.00 m，壩高95.5 m，總庫容1.24億m3，總裝機容量850 MW，年發電量38.58億kW·h。

為確保導流洞安全度汛且具備汛期施工條件，需在導流洞進出口分別形成擋水圍堰。大渡河汛期平均流量為3560 m3/s，導流洞出口對應水位為1418.50 m，考慮到水位壅高，因此將擋水圍堰高程確定為1419.50 m。導流洞出口明渠地層為透水性極好的砂卵石結構，且明渠底高程低于枯期水位線6.2 m，若采用正常抽排水措施將無法滿足相關要求，為保證施工安全及進度，工程采用高噴防滲墻封閉施工區域。施工單位2011年3月上旬進場，歷時50 d結束。

2 高噴防滲墻施工方案

根據現場實際情況同時參照類似工程經驗，導流洞出口段圍堰高噴防滲墻采用三管法旋噴方案，分兩排兩序施工，排距0.60 m，孔距0.80 m，旋噴樁有效樁徑不小于1000 mm，鉆孔有效深度超過設計墻底深度0.3 m。其結構如圖1所示。相關技術參數見表1。

高噴防滲墻施工平臺面（即防滲墻頂）高程為1414.00 m，布置為U形并與兩岸山體基巖連接。軸線長 116.66 m，孔深 20～25 m，共294個孔，總長為7200 m。防滲墻完成后在墻頂澆筑混凝土擋墻至高程1419.5 m，以滿足防汛要求。

圖1 高噴墻體結構示意圖

施工投入人員76人，XL-50型高噴臺車3臺，引孔鉆機6臺（其中YGL90型跟管鉆機4臺，YGL70型跟管鉆機2臺套）；ZJ-1500型高速泥漿攪拌機3臺。施工采用兩鉆一噴的形式，即2臺跟管鉆機造孔，成孔后使用2.5 mm厚PVC管護壁，1臺高噴臺車進行高壓噴灌施工。跟管鉆機施工強度為每臺50 m/d，高噴臺車為每臺100 m/d。

3 高噴防滲墻施工方法

旋噴成樁主要包括鉆孔、下灌漿管、噴射、成墻等。

3.1 施工工藝

高壓噴射灌漿施工工藝流程見圖2。

3.2 施工工序

1）鉆孔。首先將鉆機就位，鉆具對準孔位，用液壓系統調整鉆機垂直度，控制孔位偏差不大于5 cm，確保開孔的孔斜率，鉆孔孔徑146 mm，鉆孔有效深度超過設計墻底深度0.3 m。

2）下設噴漿管。將灌漿管下放到設計深度。

3）噴射提升。當噴射管下到設計深度后，送入水、氣、漿，靜噴1～3 min；待注入的漿液冒出后，按預定的提升、旋轉速度，自下而上邊旋轉邊提升直到設計高程，停送水、氣、漿，提出噴射管。

表1 高壓噴射灌漿參數一覽表

圖2 高壓噴射灌漿施工工藝流程圖

4）清洗。當噴射到設計高程完畢后，及時將各管路沖洗干凈，不得留有殘渣，以防堵塞，灌漿系統尤為重要。通常將漿液換成清水進行連續沖洗，直到管路中出現清水為止。一次下沉的噴管可以不必拆卸，直接在噴漿的管路中用泵送清水，即可達到清洗的目的。

5）充填灌漿。為解決凝結體頂部因漿液析水而出現的凹穴現象，當噴射結束后，隨即在噴射孔內進行靜壓充填灌漿，直至孔口液面不再下沉為止。

6）鉆機移位。以上施工工序完成后將鉆機移至下一孔位，準備下一孔的灌漿施工。

4 特殊情況處理

在實際施工中因地制宜，采取恰當的措施提高施工效率及工程質量。

4.1 淤泥層

現場施工過程中發現，高程1404.00～1409.50 m內有4～5 m厚的淤泥層，由于在淤泥層中高噴水泥漿強度增長緩慢，在下部開挖及混凝土澆筑施工時有可能被河水擊穿，形成漏水通道，對安全構成威脅。為提高防滲墻安全保證系數，保證防滲墻施工質量和進度，確保后期開挖及混凝土澆筑順利進行，在目前高噴墻外增加第3排高噴孔，孔深為10 m,穿透淤泥層后終孔，共增加112孔，總長約1120 m。

4.2 鉆 孔

由于本工程的地質構造主要為砂卵石層，因此工程鉆孔選用全液壓動力頭沖擊回轉鉆機，采用氣動潛孔錘偏心跟管的鉆進方法。此舉提高了鉆進效率，降低了設備損耗。

4.3 卡、埋噴管處理

對于在砂卵石地層中易塌孔、掉塊等原因引起的卡、埋噴管現象，采取如下措施：

1）加大鉆孔孔徑。以增加噴管與孔壁間隙，一般按鉆孔孔徑大于噴管外徑40 mm的標準掌握。因此噴管外徑為φ9l mm，鉆孔孔徑則不小于φ130 mm。

2）在套管內下入大于噴管外徑的PVC管，以保持孔壁穩定。

3）選用順直、無變形的長噴管（長度一般在9 m以上），以確保整體垂直度和減少接頭數量，同時可減少裝卸噴管次數。

4.4 冒漿處理

1）冒漿量過大。出現冒漿量過大時，通常是有效噴射范圍與灌漿量不相適應有關，通過以下措施來解決：①提高噴射灌漿壓力；②適當縮小噴嘴孔徑；③提升速度適當加快。

2）不返漿及孔口回漿密度變小。這種現象通常與噴漿過程中孔內漏漿有關。通過以下措施進行處理：①降低噴射管提升速度和噴射壓力，若效果不明顯，停止提升，進行原地灌漿；②加大漿液密度或進漿量，灌注水泥砂漿、水泥粘土漿。必要時添加水玻璃。若仍不返漿或返漿密度不足，可采取二次噴射方式。即先下噴管噴漿至孔口，72 h后重新掃孔至設計孔深后，二次下管噴射，直至返漿正常；③若系地層中有較大空隙引起的不冒漿，可灌注粘土漿或加細砂、中砂，待填滿空隙后再繼續正常噴射。

4.5 凹穴處理

在噴射灌漿完畢時即連續或間斷地向噴射孔內靜壓灌灌漿液，直至孔內混合液凝固不再下沉。

5 結語

黃金坪水電站采用高噴技術對導流洞施工圍堰進行處理后，效果顯著，達到了設計防滲技術要求。由此看來，高壓噴射技術不僅適用于建筑物的地基處理，也適用于大壩處理，還可作為截水、抗液化的處理措施，在一些地層中與常規灌漿法相比，高噴工藝有一定的先進性。今后在鐵路公路、水利水電、市政建設中將會有更好的應用前景。