庫什塔依水電站瀝青心墻壩壩基快速高效灌漿施工技術(shù)

劉逸軍

（中國水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司，陜西 西安 712000）

1 工程概述

庫什塔依水電站壩頂高程1 307.60 m，建基面高程1 216.50 m，最大壩高91.1 m。壩頂寬度為10 m，壩長439 m。灌漿座落在大壩心墻基座上，基座座落于弱風(fēng)化基巖上限，下設(shè)固結(jié)灌漿及帷幕灌漿，分為正常基巖段壩基灌漿、斷層處理段灌漿和左岸卸荷帶灌漿。

施工期自 2010年 9月25日～2011年10月 20日。施工完成工程量：大壩基座固結(jié)灌漿3 295.22 m，帷幕灌漿14 209.06 m；左岸卸荷帶固結(jié)灌漿1 286.54 m，帷幕灌漿4 672.58 m。

2 施工環(huán)境

灌漿施工在基座混凝土澆筑尚未全部完成時已開展，施工次序由低向高，由河床向兩岸推進(jìn)。基座混凝土基礎(chǔ)開挖后，出露巖層較差，考慮到后期大壩運(yùn)行安全，除個別區(qū)域外，將壩0+303以左混凝土寬度由4 m調(diào)整成8 m，灌漿工程量隨之增加。灌漿自2010年9月底開始施工，因受混凝土澆筑的影響，工作面未能全面展開。因為很快要進(jìn)入冬季施工，按照大壩填筑總工期要求，河床段必需進(jìn)行越冬施工。

河床及緩坡段灌漿完成后進(jìn)入陡坡段灌漿時，壩基填筑及瀝青混凝土施工業(yè)已開始。因此，如何合理地安排施工計劃，規(guī)避因交叉作業(yè)所帶來的質(zhì)量和安全方面的隱性問題，始終是貫穿整個施工過程的首要任務(wù)。

因心墻灌漿與大壩填筑、瀝青混凝土施工同步進(jìn)行，施工臨建的布設(shè)及灌漿過程中的取水排污也需要通盤考慮，以避免后期對大壩填筑和瀝青混凝土施工產(chǎn)生不利影響。

3 施工措施

針對庫什塔依水電站瀝青心墻灌漿的施工現(xiàn)狀和施工特點，以期讓投入資源發(fā)揮最大效率，按照施工計劃順利落實生產(chǎn)任務(wù)，就需要在現(xiàn)場施工組織和施工技術(shù)上精心安排，并對施工過程存在的問題及時收集整理，隨時進(jìn)行調(diào)整。

3.1 施工組織

精心組織施工是落實生產(chǎn)計劃最關(guān)鍵的步驟，也是貫穿整個施工過程的重要工作。灌漿施工伊始，針對心墻灌漿施工特點，編制符合工程現(xiàn)狀的 《瀝青混凝土心墻壩基礎(chǔ)灌漿施工組織設(shè)計》，并加以實施。在施工過程中，根據(jù)現(xiàn)場實際情況隨時做出調(diào)整。

3.2 資源利用

心墻灌漿于2010年9月開始施工，先期進(jìn)入6臺套鉆機(jī)及配套灌漿設(shè)備，施工區(qū)域僅為0+283～0+303的f54斷層帶共20 m工作區(qū)，施工機(jī)械無法發(fā)揮其應(yīng)有的效率。隨著基座混凝土澆筑的全面開展，投入設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足施工要求，根據(jù)項目年度和月度計劃逐步進(jìn)行調(diào)整。施工高峰期每月完成鉆灌任務(wù)近3 000 m，按照每臺鉆機(jī)日完成10 m計算，并考慮機(jī)械故障等因素的影響，最高峰時投入14臺鉆機(jī)，做到了有工作面就有合理的機(jī)械投入，為保證灌漿與瀝青混凝土施工同步進(jìn)行打下了基礎(chǔ)。

施工先期考慮選用XY-2型地質(zhì)鉆機(jī)配合金剛石或硬質(zhì)合金鉆頭造孔。由于壩區(qū)巖層多為灰?guī)r和凝灰?guī)r，巖石硬度較高，鉆孔進(jìn)尺緩慢，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度，經(jīng)常出現(xiàn)鉆機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，但無孔可灌的現(xiàn)象。在施工過程中，淺孔改成100B風(fēng)動鉆機(jī)造固結(jié)孔，地質(zhì)鉆機(jī)結(jié)合沖擊式無心合金鉆頭造帷幕灌漿20 m以內(nèi)的孔，大大地提高了造孔速度。

3.3 現(xiàn)場策劃

現(xiàn)場施工灌漿區(qū)的規(guī)劃基本按照施工組織設(shè)計進(jìn)行了布置。隨著工程的逐步推進(jìn)，許多施工方面的問題也凸顯出來。由于基座混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在混凝土中線設(shè)置有一道垂直于基座混凝土的銅止水，給鉆灌施工區(qū)的機(jī)械搬遷和設(shè)備操作帶來了一定的難度。針對這一問題，在水平段施工時，銅止水上、下游分別配置合理資源，盡量減少因設(shè)備搬遷帶來的破壞，并在止水兩側(cè)對銅止水進(jìn)行保護(hù)，但仍對止水產(chǎn)生了一些不必要的破壞。

進(jìn)入陡坡段后，按照施工組織設(shè)計加工了鉆機(jī)平臺，給銅止水加工了止水保護(hù)罩，鉆機(jī)平臺由倒鏈和卷揚(yáng)機(jī)牽引。由于下部有瀝青混凝土和壩體填筑施工，施工過程中安全問題突出，而且鉆機(jī)移位較費(fèi)時間，影響施工效率。經(jīng)過對現(xiàn)場勘查、討論后，迅速進(jìn)行了調(diào)整，對鉆灌工程量和投入設(shè)備較少的右岸陡坡段采用單機(jī)鉆機(jī)平臺，并在施工時加強(qiáng)安全檢查；左岸卸荷帶及左岸壩基斜坡段由于灌漿孔數(shù)較多，孔深較深，用鋼架管搭設(shè)3.5 m高平臺，鋪設(shè)3 cm木板，平均每個單元搭設(shè)1～2個平臺，每個平臺可投放4臺地質(zhì)鉆機(jī)，解決了因為鉆機(jī)頻繁移動對銅止水產(chǎn)生破壞，確保了施工區(qū)域機(jī)械的正常投入，大大地提高了施工效率。

進(jìn)入斜坡段施工后，鉆灌污水的排放成為另一項工作重點。為避免由于排放不及時對瀝青混凝土造成污染，產(chǎn)生不必要的資源投入，隨著施工的推進(jìn)，在搭設(shè)的平臺底部砌建污水池，用污水泵全天對施工棄水集中收集，統(tǒng)一排放，在改善了施工環(huán)境的同時，也保證了瀝青心墻的正常施工。

3.4 技術(shù)調(diào)整

按照施工技術(shù)要求和施工規(guī)范，灌漿施工按單元劃分施工，單元內(nèi)依照先固結(jié)后帷幕的施工次序。固結(jié)和帷幕灌漿施工時，則按照先下游排、后上游排、再中間排的施工順序，排內(nèi)按Ⅰ、Ⅱ序和Ⅲ序逐級加密的原則施工。

隨著施工的逐步開展，投入進(jìn)各單元的設(shè)備受工序影響，無法發(fā)揮其應(yīng)有的效率。針對這一問題，對灌漿施工參數(shù)與灌漿受灌區(qū)的地質(zhì)情況和混凝土蓋重進(jìn)行了綜合分析，對施工工序進(jìn)行了及時調(diào)整。在保證灌漿質(zhì)量、灌區(qū)巖石結(jié)構(gòu)和蓋重混凝土安全的前提下，按照先下上、下游排，后中間排的施工次序，但施工時遵循先下游、后上游的開孔灌漿次序，從而大大地提高了施工進(jìn)度。

工程施工進(jìn)度需要施工質(zhì)量來保駕護(hù)航，而優(yōu)質(zhì)的工程質(zhì)量得益于合理的施工設(shè)計。本工程灌漿試驗采取生產(chǎn)性試驗。固結(jié)灌漿設(shè)計灌漿壓力第一、二段及以下各段分別為 0.3、0.5 MPa和 0.5～1.0 MPa；帷幕灌漿設(shè)計灌漿壓力第一、二段及以下各段分別為0.5、1.0 MPa和1.0 MPa。

設(shè)計灌漿水灰質(zhì)量比為 1∶1、 0.8∶1和 0.5∶1 等 3個比級。灌漿試驗成果分析表明，設(shè)計開灌比級較濃，嚴(yán)重影響灌漿過程中漿液在巖石裂隙中的擴(kuò)散。通過與設(shè)計方溝通后，在保持原設(shè)計壓力不變的情況下，開灌水灰比調(diào)整成2∶1。雖然影響了工程進(jìn)度，卻保證了工程質(zhì)量。

進(jìn)入左岸卸荷帶后，由于地質(zhì)條件的影響，2∶1的開灌水灰比遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足灌漿要求。考慮到左岸卸荷帶地質(zhì)條件較差，在壓力不變的情況下，對鉆孔孔距和灌漿水灰比進(jìn)行了調(diào)整。孔距由設(shè)計的2 m調(diào)整成1.5 m；水灰比調(diào)整后為 3∶1、 2∶1、 1∶1、 0.8∶1 和 0.5∶1。

隨著施工工序的調(diào)整，也暴露出了一些問題。比如，左岸卸荷帶和座落在風(fēng)化巖層上的混凝土施工段基座混凝土出現(xiàn)了裂縫，雖然抬動觀測未超出設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，但究其原因與兩排灌漿孔同時施工有直接關(guān)系。在加強(qiáng)抬動觀測的同時，嚴(yán)格按照規(guī)范要求，對相鄰各次序孔高差保持15 m做出硬性要求，減少了類似事件的發(fā)生。對已出現(xiàn)裂縫的基座混凝土，采用聚氨酯化學(xué)漿液進(jìn)行灌漿處理。

4 結(jié)語

通過對庫什塔依水電站瀝青心墻壩壩基灌漿施工的精心安排，工程順利按期完成，也確保了瀝青心墻和大壩填筑如期封頂。要想提高心墻灌漿施工效率，必須結(jié)合工程實際情況，制定切實可行的施工計劃，并順時對因施工環(huán)境發(fā)生改變而產(chǎn)生的不利影響進(jìn)行綜合分析，及時對施工方案進(jìn)行調(diào)整，確保投入的設(shè)備資源能發(fā)揮其最佳效率，才能產(chǎn)生最大的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］ 孫釗.大壩基礎(chǔ)灌漿［M］.北京：中國水利水電出版社，2004.

［2］ 龔曉南.地基處理手冊［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000.

［3］ 夏可風(fēng).水利水電工程施工手冊—地基與基礎(chǔ)工程［M］.北京：中國電力出版社，2004.