黃河拉西瓦水電站上下游圍堰塑性混凝土防滲墻施工

摘 要:黃河拉西瓦水電站采用摻膨潤土的混凝土防滲墻對上、下游圍堰及堰基覆蓋層進行了防滲處理，取得了良好效果，該防滲墻工程首次采用了高低式梯形斷面施工導墻，以適應大型沖擊鉆機在松散圍堰堰體中造孔的需要。該工程在施工中采取適當措施成功解決了孤石、漂石密集，嚴重漏漿以及因塌孔埋鉆引起的墻體欠澆等困難問題。

關鍵詞:黃河拉西瓦水電站圍堰膨潤土混凝土防滲墻施工

中圖分類號:TV62文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(a)-0036-02

1工程概況

1.1 樞紐概況

黃河拉西瓦水電站是黃河上游最大的水電站，主要任務是發電，樞紐建筑物由砼雙曲拱壩、壩身泄洪系統、壩后消力塘及右岸引水、發電系統等組成，電站裝機容量4200MW。壩址區位于青海省貴德縣與貴南縣交界處，左岸為貴德縣境，右岸為貴南縣境。壩址上游32.8km處為龍羊峽水電站，壩址下游75.8km處為已建的李家峽水電站。黃河拉西瓦水電站壩址區河道狹窄，岸坡陡峻，最大相對高差700m，正常蓄水位以上邊坡高度約450m，天然坡度60°～70°。

上游圍堰軸線位于壩上游400m處。該處河谷相對狹窄，河水面寬50m，主流靠左岸，水流湍急。左岸基巖裸露，坡度50°～60°;右岸高程2290m以下由崩積物覆蓋，坡度約30°，堰頂高程處谷寬110m。

下游圍堰位于壩下游740m處，該處河道順直，貧水期水面寬60m，堰頂高程處谷寬73m，主流靠右岸。左岸高程2270m以下至河邊基巖裸露，坡度70°。右岸砂板巖基巖陡坡，坡度近75°。

1.2 地質概況

黃河拉西瓦水電站上下游圍堰上部地層為圍堰填筑砂石混合料，回填層厚15-25m，下部河床覆蓋層主要為河床沖積漂卵礫石層、崩積塊石(含)及碎石土，覆蓋層厚11-12m，最大厚度達40m。上游圍堰基巖為中粗粒花崗閃長巖;圍堰防滲墻頂高程2252.00m;下游圍堰基巖為三迭系下統變變質砂巖，圍堰防滲墻頂高程2239.00m。

1.3 防滲墻設計技術指標

混凝土防滲墻墻體厚度為80cm，槽段連接采用套打法;

墻體入巖深度為0.50m;

墻體材料為Ⅰ級配膨潤土混凝土，混凝土指標為:上游圍堰C10W6，下游圍堰C7W6;

墻體滲透系數K<5×10-7cm/S。

2 混凝土防滲墻施工

2.1 施工臨建

2.1.1 導墻及施工平臺

防滲墻導墻為鋼筋混凝土結構，防滲墻鉆機平臺布置在防滲墻軸線下游側，按常規方法鋪設道軌，澆筑平臺布置在防滲墻軸線上游側。導向槽開挖過程中發現圍堰上部地層較為疏松，而造孔用CZ-30型沖擊鉆機自重及所配置鉆頭重量較大，為保證施工中人員設備安全、防止因導墻原因影響施工進度，采用了高低式梯型斷面導墻，且增加了鉆機施工平臺側導墻深度及鋼筋下設數量。

2.1.2 施工用水、用電

下游圍堰水泵站布置在防滲墻軸線上游側，上游圍堰水泵站布置在防滲墻軸線下游基坑內，各選用1臺額定流量75m3/h，揚程80m的多級離心泵為供水泵，通過φ75mm鋼管將水從取水泵站輸送至施工平臺的供水管路中通過φ100mm鋼管將水輸送至各施工機組。施工用電從業主提供的兩臺1250kVA和800kVA的變壓器中引線至各用電設備。

2.1.3 泥漿系統

在上游圍堰布置一個膨潤土制漿站及兩個容積為200m3的儲漿池，安裝兩臺G600型旋流式高速攪拌機;在下游圍堰布置一個膨潤土制漿站及一個容積為170m3的儲漿池，安裝一臺G600型旋流式高速攪拌機。選用甘肅金昌膨潤土有限責任公司生產的“紅泉”牌鉆井液用膨潤土作為造漿材料，其主要性能指標滿足《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規范》要求(SL 174-96)，并采用當地優質黃土作為造漿輔助材料。膨潤土漿液用泥漿泵通過φ100mm管路送至各槽孔。

2.2 槽段劃分

黃河拉西瓦上下游防滲墻工程共劃分了17個槽段，考慮到地層實際情況及混凝土澆筑導管的下設Ⅰ期槽段槽長為6.50m，布置4個主孔、3個副孔;Ⅱ期槽段槽長為8.00m，布置5個主孔，4個副孔。

2.3 成槽工藝

黃河拉西瓦上下游圍堰防滲墻均采用“鉆劈法”成槽。成槽時先鉆進主孔，后劈打副孔。槽段間連接采用“套打一鉆”法。為控制墻體入巖深度，在每個Ⅰ期槽各施工一個勘探孔(先導孔)，當沖擊鉆鉆進至基巖面時，采用XY-2型工程地質鉆機進行取樣，鉆孔孔徑為φ76～φ91mm，先導孔深入基巖5.0m。由監理工程師及地質工程師對該孔基巖面進行鑒定，并填寫基巖面鑒定表，以勘探孔確定的基巖面深度參考沖擊鉆機取樣作為主副孔終孔的依據。

2.4 混凝土澆筑

混凝土用JS-500型混凝土攪拌機拌制，由6m3混凝土攪拌車運至現場后采用泥漿下直升導管法澆筑。混凝土控制特性指標為:入孔時坍落度18～22cm，擴散度34～40cm。混凝土的基本配合比見表1。

3特殊問題處理

3.1 嚴重漏漿的預防及處理

因上下游圍堰人工回填層較為疏松，河床部分孤石、漂石含量較高，且地層架空嚴重，造成孔漏漿頻發，嚴重漏漿的主要預防及處理措施如下:

(1)針對施工中漏漿嚴重的現象，在現場準備足額的堵漏材料(鋸末、黏土、速凝劑)當槽孔出現漏漿時，將鋸末、黏土、豆石與速凝劑拌制后自孔口投入，并在鉆進過程中控制抽砂。

(2)對上部未漏漿段提前處理，采用干鉆法，回填塊石及級配料擠密槽壁，使造孔漿液能夠在孔壁上形成泥皮，從而起到護壁和防止漏漿的作用，取得較好效果。

(3)對漏漿孔段澆筑高流態混凝土，用鉆頭輕打后，待凝至24～48h后繼續鉆進。

3.2 孤石、漂石處理

在上游圍堰7號槽4號孔內對孤石采用自制炮筒定向聚能爆破方法處理。因孤石所在孔深較淺，藥量控制在2kg以內，爆破后槽孔出現輕微坍塌現象。后采用重錘沖砸(重量2.8～3.0t的空心鉆頭)的方法處理，取得較好效果。

3.3 底部欠澆墻段的處理

B3-04-009號槽孔是下游圍堰防滲墻工程的合攏段槽孔，成為下游圍堰唯一過水通道。由于上游圍堰沒有形成，在施工工程中由于連續暴雨天氣使基坑內水位多次上漲淹沒槽孔，造成槽孔大面積坍塌，5號及7號單孔埋鉆，經過20天的處理，收效甚微，考慮到繼續處理鉆頭可能加大槽孔施工難度，且多雨天氣及基坑水位連續上漲，槽孔時刻有坍塌的危險，后經研究決定并報監理批準采用對5～9號單孔已完成造孔部分深度澆筑混凝土，對未澆筑混凝土段采用孔口封閉孔內循環方法進行灌漿處理，灌漿壓力為0.5MPa，結束標準為注入率小于0.2/min·m時，灌漿持續30min結束。灌漿孔入巖0.5m，1～4單號孔仍按照設計要求入巖0.5m。灌漿結束后及時對灌漿成果進行了整理匯總，經各方分析認為:灌漿效果良好，達到預期目的。灌漿孔布置見圖1。

4 質量檢查

4.1 檢查孔取芯、壓水試驗

為了檢查防滲墻體連續性和防滲性能，防滲墻體混凝土齡期達到28天后按監理工程師指示在墻體不同位置布置了4個檢查孔進行了鉆孔取芯和壓水試驗檢查。檢查孔鉆進雖然采用了單動雙管鉆具，但巖心采取率較低，作者認為與塑性混凝土的早期抗壓強度較低有直接關系。

壓水試驗按照設計要求采用0.3MPa壓力，每5.0m進行一次，在進水管路上測量壓水流量，在回水管路上測量壓水壓力。壓水試驗成果計算和表示方法按SL62-94規定執行，根據滲透系數與呂容值的關系換算出壓水段的滲透系數，12段壓水試驗的滲透系數K值全部滿足設計要求值5.00×10-7cm/s，滿足設計要求，防滲性能良好

4.2 混凝土試塊檢驗

按照設計要求在Ⅰ期槽上、中、下部和Ⅱ期槽中部進行抗壓試件取樣，每5個單元槽段取一組抗滲試件。本工程共取抗壓試件32組(抗壓29組、抗拉3組)，下游圍堰防滲墻最低組抗壓強度為7.8MPa，平均強度9.31Mpa，離差系數為0.106，混凝土強度保證率為99.06%;上游圍堰防滲墻最低組抗壓強度為11.1MPa，平均強度為12.75MPa，離差系數為0.059，混凝土強度保證率為99.98%。上下游圍堰防滲墻體砼抗滲試件取樣4組，檢測數據全部滿足設計要求;取C10W6混凝土試件一組，彈性模量為16000MPa，強度等級C10已超出了塑性混凝土的強度適用范圍，屬于黏土混凝土類型。本工程墻體混凝土的彈性模量與抗壓強度的匹配關系基本正常。

4.3 工程質量評定

黃河拉西瓦水電站上、下游圍堰混凝土防滲墻工程共完成18個施工單元。工程結束后，監理單位根據混凝土試塊檢測結果、檢查孔取心、壓水試驗及對原始資料匯總成果對該工程進行了客觀的質量評定:在完成的18個單元中，合格單元18個，其中優良單元17個，單元工程合格率100%，優良率94.44%。

5結語

綜上所述，黃河拉西瓦水電站上下游圍堰混凝土防滲墻工程采用“鉆劈法”施工工藝在孤、漂石含量較高、漏漿頻繁的地層以優質泥漿(采用當地優質黃土輔助造漿)護壁成槽，澆筑塑性混凝土成墻是成功的，從各項檢測數據來看，防滲墻的各項技術指標均滿足設計要求，墻體質量優良，達到了在圍堰及堰基中起截滲作用的目的。以后需要注意的是，在嚴重漏失地層中成槽或槽孔可能被淹沒時，槽孔的劃分不宜過長，特別是合攏段宜安排在地質條件穩定的地段并采用小槽孔，以免發生塌孔埋鉆事故。

參考文獻

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