水庫大壩下游土石圍堰的施工淺析

　　①作者簡介：馮偉華（1975-2-2），籍貫：廣東省清遠市，工程技術人員，中專學歷，主要從事水利水電工程施工管理工作。
　　摘要：水庫大壩工程的下游圍堰施工是整個工程的關鍵工序，本文通過對下游土石圍堰的結構設計，提出圍堰的施工技術措施，在施工中加強控制和監測，保證圍堰順利施工和安全運行。
　　關鍵詞：大壩下游土石圍堰施工
　　中圖分類號：TV6文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2011)06(b)-0000-00
　　1工程概況
　　下游圍堰位置河谷開闊，兩岸地形較平緩，地形坡度30～32°，原設計堰頂高程處谷寬約116m，河床枯水位432m，相應江水面寬70m，最大水深約12m。根據下游圍堰地形特點及堰體材料能就地取材的實際情況，擬定下游圍堰為土石圍堰，下游圍堰布置在二道壩與1#、3#導流洞出口之間，其軸線位于二道壩軸線下游約120.0m，圍堰布置需考慮下游碾壓混凝土圍堰施工時基礎開挖出渣和混凝土入倉要求。下游圍堰投標設計堰頂高程為442.0m，堰頂軸線150m，堰頂寬8.0m，圍堰高程442.0m以下采用防滲墻，442.0m以上采用粘土心墻防滲，水面以下上下游邊坡坡比為堆體自然坡，水面以上上下游邊坡均按1:1.5坡度填筑。圍堰區除右岸堰肩部分基巖裸露外，左岸及河床部位均為第四系松散堆積層覆蓋。
　　2 圍堰結構設計
　　2.1堰頂高程
　　下游土石圍堰堰頂高程按擋水標準為五年一遇洪水區間設計洪峰流量2030m3/s，根據1#導流洞出口在河床抬高后測得的水位流量關系曲線，流量在2030m3/s時導流洞出口水位為441.5米，下游圍堰堰趾位置此時水位為445.6米，考慮堰頂安全超高1.0米，浪高0.5米，堰頂高程取447.0米。
　　2.2防滲施工平臺高程
　　根據施工進度時間要求對下游土石圍堰預進占，按5年一遇設計洪水流量，來水量均在1220m3/s以下，故按1219m3/s進行計算，結合下游圍堰與兩導流洞的相對位置關系進行考慮，取防滲平臺頂高程為442米。
　　2.3堰頂寬度及構造
　　堰頂寬度滿足防汛搶險與交通運輸要求，下游土石圍堰堰頂寬度設為8米，面層填鋪50cm碎石壓平。
　　2.4圍堰細部構造
　　下游圍堰分兩部分組成，第一部分為442米以下，采用帷幕防滲，中間填含泥級配料，兩邊用大中塊徑石碴護面；坡面水下采用自然堆堆，水上坡度設為1:1.7。第二部分為EL442m至EL447m高程，該層采用級配石灰巖混合石碴填筑，用粘土心墻進行防滲，坡面設為1：1.7。
　　3 圍堰的施工
　　下游圍堰在上游截流戧堤合龍后在靜水中施工，首先填筑至灌漿平臺442m高程，再進行防滲墻施工，在基坑閉氣結束后利用黏土、級配料填筑加高到447高程。
　　3.1土石圍堰的填筑
　　下游圍堰的施工分兩部分進行，第一部分為442米以下，填筑時，中間先填含泥級配料，兩邊用大中塊徑石碴護面；第二部分為EL442m至EL447m高程的施工，該層采用級配石灰巖混合石碴填筑，用粘土心墻進行防滲。第一部分的填筑施工，在上游截流戧堤合龍前作部分進占。在上游圍堰截流后，從右到左在相對靜水中填筑。填筑料在棄碴場和尾水邊坡開挖中選用；防滲墻區域采用粒徑小于30cm的混合料，采用端進法填筑，自卸汽車運料至圍堰工作面卸料后，由推土機將渣料推趕至水中，水上部分渣料分層填筑，分層碾壓，兩側坡面按1:1.7的坡度進行控制，水下部分堰體的兩側坡比按水中碴體自然堆坡，下游側坡面用40cm至100cm的大塊石進行護面。
　　3.2下游土石堰體442高程以下部分的防滲
　　圍堰442高程以下部份的防滲，先對壩肩開挖落碴層進行處理；用MY-60鉆機跟管造孔，自流注漿的方法進行處理后，再對圍堰進行帷幕灌漿，帷幕灌漿自上而下進行。
　　（1）施工材料及灌漿漿液
　　水泥采用普通硅酸鹽水泥，水泥標號不低于32.5級。在壩肩開挖落碴層的處理中使用水玻璃，其參量按水泥漿水泥用量的15%～30%控制。各種外加劑的質量須符合DL／T 5l48 的有關規定，其摻量通過室內試驗和現場試驗確定。
　　灌漿漿液一般采用純水泥漿液，根據施工實際情況需采用其它漿液或加摻合料時，經批準并經試驗確定，純水泥漿液擬定水灰比為0.5:1。
　　（2）壩肩開挖落碴層的處理
　　①土石圍堰442高程以下部份填筑完畢，進行防滲軸線施工放樣，沿防滲軸線兩側各距軸線75cm錯位布置兩排灌漿孔，孔距1米，采用MY-60鉆機跟管造孔，孔徑Ф120mm，待鉆孔穿過壩肩開挖落碴層后用Ф100PVC花管下插到底，取出套管。
　　②采用雙管注漿，雙管同時伸入孔內隨注入的漿液上升而上升，其中一管注0.5:1的水泥漿，另一管注水玻璃，孔內采用自流的方式，注漿的同時在孔口直接加入細砂；直到漿液注到孔口為止。
　　（3）圍堰防滲帷幕的施工
　　壩肩開挖落碴層的處理結束后，進行圍堰防滲帷幕的施工。圍堰防滲帷幕從442高程防滲處理平臺開始從上向下按5米一層進行；施工中采用地質鉆，孔徑Ф91mm，孔間距1米、孔排距1.5米，孔間錯位布置，施工時先對防滲帷幕進行軸線放樣，根據放樣軸線將地質鉆機就位，下游圍堰的防滲工程施工采用6臺地質鉆及相應配套灌漿設備同時作業，第一層按5m深造孔，孔成形后下Ф80mmPVC花管護壁，對第一層5米深孔灌漿；第一層5米深帷幕做完，進行第二層5米深帷幕造孔、灌漿，依次鉆孔灌漿直至伸入基巖0.5～1米。第二、第三…層帷幕鉆孔時，上層已形成帷幕部份孔不再用PVC花管護壁。
　　按排將帷幕灌漿孔分為兩序，靠下游排為第一序孔，靠上游排為第二序孔，對一層帷幕的施工，先鉆孔灌漿一序孔，后鉆孔灌漿二序孔；層間采用自上而下分層施工的順序；灌漿采用純壓式灌漿工藝。漿液配合比根據設計及試驗確定。灌漿壓力一序孔擬定灌漿壓力為0.2～0.5MPa，二序孔灌漿壓力為0.5～1.0MPa，對單個孔的灌漿，灌漿壓力采用先恒定后加壓的施法，并根據灌漿試驗情況進行確定。結束灌漿，當灌漿注入率不大于1.0L/min或每米耗灰量（水泥）達2000kg時結束灌漿。
　　每個灌漿孔結束灌漿后，采用濃水泥漿將鉆孔回填密實。在漿液終凝干縮后，自原孔位掃孔至干縮漿液頂面，采用原配比漿液進行回填，防止鉆孔上部會出現脫空現象，確保防滲帷幕與上部結構物的連接及防滲效果。
　　（4）特殊情況處理
　　施工中河床覆蓋層如遇粉砂層，采用高壓注漿泵注水泥漿將砂層切割沖破，再進行灌漿。
　　鉆孔過程中，如遇大塊石和孤石，做好詳細記錄，當地層孔隙大，漏水嚴重時，在灌漿前，先回填礫石、砂、粘土及灌摻速凝劑的水泥砂漿，再反復灌漿，直至達到結束標準。
　　灌漿過程中如遇吸漿量大，采用間歇灌漿的方法處理。
　　3.3下游土石圍堰442m以上部分的防滲
　　下游圍堰堰體442m以上采用粘土心墻防滲，粘土在尾水邊坡開挖中取用，心墻呈“等邊梯形”型上升，填筑時粘土先填，兩側堰體交替上升，分層厚度50cm。
　　4 質量檢查和驗收
　　塑性灌漿施工完成后，一般采用鉆孔取芯和壓水試驗的方法進行檢查，并采用指定的其它檢查方法以及對指定的項目進行檢查。
　　防滲工程完工后，將施工記錄、各項檢查監測資料和施工報告申請驗收，對于驗收中提出的問題，按監理人批準的方法處理直至通過驗收。