長(zhǎng)河壩水電站大壩圍堰防滲墻造孔施工技術(shù)

宋 慶 杰，　張 雪 平

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司 長(zhǎng)河壩施工局，四川 康定　626001)

長(zhǎng)河壩水電站大壩圍堰防滲墻造孔施工技術(shù)

宋 慶 杰，張 雪 平

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司 長(zhǎng)河壩施工局，四川 康定626001)

摘要：長(zhǎng)河壩水電站大壩圍堰基礎(chǔ)防滲墻座落在河床深厚覆蓋層上，據(jù)鉆孔資料顯示，河床覆蓋層厚達(dá)82.23 m，主要由漂(塊)卵礫石層、砂層等構(gòu)成，地質(zhì)條件復(fù)雜，透水性較強(qiáng)；兩岸為陡坡?tīng)罨叮罎B墻按設(shè)計(jì)要求需嵌入基巖1 m。在陡坡?tīng)罨鶐r中造孔，由于鉆具在下落沖砸基巖時(shí)容易溜鉆，不僅鉆進(jìn)效率極低，嵌巖不好也會(huì)嚴(yán)重影響防滲墻質(zhì)量。敘述了在漂卵礫石層和陡坡?tīng)罨鶐r中的防滲墻造孔施工技術(shù)，對(duì)防滲墻入巖深度值進(jìn)行了分析探討。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)河壩水電站；基礎(chǔ)防滲墻；造孔施工技術(shù)

1工程概述

長(zhǎng)河壩水電站大壩上、下游圍堰基礎(chǔ)防滲均采用混凝土防滲墻，上游防滲墻施工平臺(tái)高程為1 490m，設(shè)計(jì)成墻厚度為100cm，最大處理深度約為83.23m，沿防滲墻軸線長(zhǎng)度為126.08m，防滲墻工程量約為7 804.2m2；下游圍堰混凝土防滲墻施工平臺(tái)高程為1 480m,墻體厚度為100cm，最大處理深度約為78m，沿防滲墻軸線長(zhǎng)度為170m，防滲墻工程量約為10 048.5m2。

2工程地質(zhì)情況

上游圍堰基礎(chǔ)防滲墻座落在河床深厚覆蓋層上，堰基處覆蓋層自下而上(由老至新)分為3層：第一層為漂(塊)卵(碎)礫石層，分布在河底部，厚度和頂部埋深變化較大，厚度為18～25m，漂(塊)石粒徑為25～42cm，含量約為30%～35%，卵石粒徑為6～12cm，少量為16～18cm,含量約為20%～25%，礫石粒徑為2～5cm，少量為0.5～2cm,含量約為20%～25%，中細(xì)砂含量約為10%～15%，鉆孔揭示該層中含有塊徑1～8m不等的孤塊石且局部集中；第二層為含泥漂(塊)卵(碎)礫石層，厚度為35～42m，漂(塊)石粒徑為20～32cm，含量約為20%～25%，卵石粒徑為6～15cm，含量約為30%～35%，礫石粒徑為2～5cm，少量為0.5～2cm,含量約為20%～25%，中細(xì)砂含量約為10%～15%，在該層中上部有厚約1.7m的砂層，鉆孔揭示該層中隨機(jī)分布有塊徑1～5m不等的孤塊石；第三層為漂(塊)卵礫石層，厚度為7～20m，漂(塊)石粒徑為20～25cm，含量約為5%～10%，卵石粒徑為6～12cm，少量為15cm，含量約為40%～45%，礫石粒徑為2～5cm，少量為0.5～2cm,含量約為20%～25%，中細(xì)砂含量約為5%～10%。

綜上所述，上、下游圍堰基礎(chǔ)覆蓋層結(jié)構(gòu)層相似，其允許承載力[R]=0.4～0.65MPa,變形模量E0=35～60 MPa,，可滿足基礎(chǔ)承載變形要求，覆蓋層具中等～強(qiáng)透水性，允許滲透坡降J=0.1～0.15，局部架空為J=0.07；上、下游圍堰的左右岸接頭均為強(qiáng)卸荷巖體且具有強(qiáng)透水性，需做好防滲處理工作。

3覆蓋層施工的難點(diǎn)及施工措施

3.1覆蓋層施工中遇到的難點(diǎn)

根據(jù)勘探試驗(yàn)資料及以往的經(jīng)驗(yàn)分析，防滲墻施工存在以下技術(shù)難點(diǎn)：(1)孤石、漂石過(guò)多；(2)架空層堵漏；(3)墻段連接；(4)墻下預(yù)埋灌漿管。

3.2漂卵石和孤石鉆進(jìn)

漂卵石和孤石巖性堅(jiān)硬，沖擊鉆鉆進(jìn)工效低，漂卵石和孤石形狀不規(guī)則，易斜孔，修孔時(shí)間長(zhǎng)，從而影響進(jìn)度和工期。采取的主要對(duì)策有：

(1)鉆孔預(yù)爆。槽段施工前，根據(jù)需要報(bào)監(jiān)理人批準(zhǔn)在漂卵石和孤石密集帶布設(shè)鉆孔，在漂卵石和孤石部位下設(shè)爆破筒進(jìn)行爆破，可顯著提高沖擊鉆進(jìn)效率。鉆孔預(yù)爆必須由專業(yè)炮工在安全員的監(jiān)督下進(jìn)行。

(2)槽內(nèi)鉆孔爆破。在防滲墻造孔中遇漂卵石、孤石時(shí)，可采用SM-400型全液壓工程鉆機(jī)或XY-2地質(zhì)鉆機(jī)跟管鉆進(jìn)，在槽內(nèi)下置定位器進(jìn)行鉆孔，鉆到規(guī)定深度后，提出鉆具，在漂卵石、孤石部位下置爆破筒，提起套管、引爆。爆破后漂卵石、孤石被破碎，加快了鉆進(jìn)速度。爆破筒內(nèi)的裝藥量按巖石段長(zhǎng)設(shè)定為2～3 kg/m，如系多個(gè)爆破筒則安設(shè)毫秒雷管分段爆破，以避免危及槽孔安全。因SM-400型全液壓工程鉆機(jī)采用風(fēng)動(dòng)潛孔錘沖擊鉆進(jìn)，其在硬巖中的鉆進(jìn)速度可達(dá)1.5 m/h，可快速穿透漂卵石、孤石。該方法節(jié)省鉆孔工程量，爆破效果亦好。槽內(nèi)鉆孔爆破由專業(yè)炮工在安全員的監(jiān)督下進(jìn)行。

(3)槽內(nèi)聚能爆破。聚能爆破：在漂卵石、孤石表面上置聚能爆破筒進(jìn)行爆破，爆破筒聚能穴錐角為55°～60°，將裝藥量控制在3～6 kg，最大為8 kg。在二期槽孔內(nèi)則采用減震爆破筒，即在爆破筒外面加設(shè)一個(gè)屏蔽筒，以減輕沖擊波對(duì)已澆筑墻體的作用。槽內(nèi)聚能爆破方法簡(jiǎn)便易行，與防滲墻施工干擾很小，有時(shí)還用于修正孔斜處理故障等，應(yīng)用較多。槽內(nèi)聚能爆破由專業(yè)炮工在安全員的監(jiān)督下進(jìn)行。

(4)在處理孤石及漂卵石的同時(shí)加強(qiáng)固壁泥漿的檢測(cè)與控制，通過(guò)添加各種增黏劑盡量提高泥漿比重、黏度，保證泥漿的固壁效果，避免塌孔事件的發(fā)生。

(5)鉆頭鑲焊耐磨耐沖擊高強(qiáng)合金刃塊。一般沖擊鉆頭強(qiáng)度低、磨損快、補(bǔ)焊頻繁、純鉆工效低、輔助時(shí)間長(zhǎng)，有時(shí)因鉆頭供應(yīng)不上還造成停工。而在沖擊鉆頭上加焊耐磨耐沖擊高強(qiáng)合金刃塊可克服上述缺陷，提高工效15%左右。

3.3漂卵石、孤石架空區(qū)的堵漏

漂卵石、孤石架空區(qū)是主要的滲漏通道，造孔時(shí)泥漿會(huì)大量漏失，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生槽孔坍塌事故，危及人員及鉆機(jī)安全，延誤工期。為此采取的對(duì)策有：

(1)預(yù)灌濃漿。槽孔造孔前，根據(jù)需要報(bào)監(jiān)理人批準(zhǔn)在漂卵石和孤石架空區(qū)布設(shè)灌漿孔，對(duì)架空區(qū)灌注水泥粘土漿或水泥粘土砂漿，以封閉架空區(qū)的滲漏通道，為防滲墻造孔創(chuàng)造有利條件。預(yù)灌濃漿與鉆孔預(yù)爆結(jié)合進(jìn)行。

(2)投擲堵漏材料。造孔時(shí)發(fā)生漏漿，應(yīng)立即將鉆頭提出孔口并迅速組織人力、設(shè)備向槽內(nèi)投入粘土、碎石土、鋸末、水泥(易污染槽內(nèi)泥漿)等堵漏材料，及時(shí)向槽內(nèi)補(bǔ)漿，以避免塌槽事故的發(fā)生。

3.4墻段連接

本工程墻段連接采用拔管法，其不僅接頭質(zhì)量好，而且節(jié)約混凝土和鉆孔時(shí)間。

3.5墻內(nèi)下設(shè)預(yù)埋灌漿管

預(yù)埋灌漿管采用定位架和桁架結(jié)構(gòu)固定預(yù)埋管的方法進(jìn)行下設(shè)，該方法能夠滿足設(shè)計(jì)要求的預(yù)埋管偏斜率的控制要求。在墻體內(nèi)預(yù)埋灌漿管的下設(shè)直接影響到后續(xù)施工的進(jìn)度和質(zhì)量。預(yù)埋灌漿管下設(shè)對(duì)孔形及孔斜要求比較嚴(yán)格，另外，由于下設(shè)預(yù)埋管需花費(fèi)一定的時(shí)間，在此過(guò)程中，孔底淤積可能超標(biāo)，因此，在測(cè)定后若超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，則采取氣舉反循環(huán)法進(jìn)行二次清孔換漿，以保證成槽的質(zhì)量。

4高陡坡基巖防滲墻嵌巖施工中的難點(diǎn)及施工措施

4.1嵌巖的施工難點(diǎn)

地質(zhì)資料揭示，防滲墻下基巖呈近90°左右的陡坡，防滲墻按設(shè)計(jì)要求需嵌入基巖1 m，在陡坡?tīng)罨鶐r中造孔，由于鉆具在下落沖砸基巖時(shí)容易溜鉆，嵌巖很困難，不僅鉆進(jìn)效率極低，而且鉆進(jìn)效果極差，如處理不好，將嚴(yán)重制約防滲墻工期，嵌巖不好也會(huì)嚴(yán)重影響防滲墻質(zhì)量。

4. 2不同巖層和不同入巖深度功效分析

4.2.1基巖和覆蓋層施工功效的分析

根據(jù)本工程防滲墻槽段施工進(jìn)度綜合表看，基巖施工功效比覆蓋層中的施工功效低幾倍甚至十幾倍。原因是基巖為花崗巖，巖石硬度較高，而且底部基巖是一個(gè)完整的整體，鉆頭沖擊破碎巖石很困難。在基巖中施工時(shí)，鉆頭造孔2～5 h就需要補(bǔ)焊一次；而在覆蓋層施工時(shí)，鉆頭造孔12～24 h才需要補(bǔ)焊一次。在施工中，每個(gè)槽段主孔在基巖中施工時(shí)難度相對(duì)較小，但是副孔與小墻施工時(shí)難度極大。

覆蓋層段的造孔功效見(jiàn)表1。

巖石段的造孔功效見(jiàn)表2。

從表中可以看出，在基巖中施工最快的是SY-03#槽段，功效為0.62 m/臺(tái)·d；而在覆蓋層中施工最快的是SY-13#槽段，功效是4.46 m/臺(tái)·d，在兩個(gè)地層中進(jìn)行功效對(duì)比分析可以得出，覆蓋層施工最快的槽段是在基巖中施工最快槽段的7.19倍；反之，在基巖中施工最慢的是SY-05#槽段，功效是0.06 m/臺(tái)·d，而在覆蓋層中施工最慢的是XY-13#槽段，功效是2.14 m/臺(tái)·d。 在兩個(gè)地層中進(jìn)行功效對(duì)比分析可以得出，覆蓋層施工最慢的槽段是在基巖中施工最慢槽段的35.67倍。

表1　防滲墻覆蓋層段施工工效統(tǒng)計(jì)表

表2　防滲墻基巖段施工工效統(tǒng)計(jì)表

4.2.2基巖不同入巖深度功效的對(duì)比分析

在基巖中施工時(shí)，不同深度也影響著施工進(jìn)度。例如，在以下三個(gè)槽段基巖中的完成情況見(jiàn)表3。

表3　防滲墻基巖層段不同深度施工功效統(tǒng)計(jì)表

從表3中可以看出，在SY-3-3#槽段中，(0～0.5 m)和(0.5～1 m)之間相差1 d，(0～0.5 m)和(1～1.5 m)之間相差5 d，那么，基巖深度在(0～0.5 m)的功效是(1～1.5 m)段功效的2.67倍。SY-5-5槽段(0.5～1 m)段的功效是(1～1.5 m)段功效的2倍。XY-5-1槽段(0.5～1 m)段的功效是(1～1.5 m)段功效的2.33倍。

對(duì)三個(gè)槽段進(jìn)行綜合分析可以得出：基巖深度在(0～0.5 m)段和(0.5～1 m)段中功效差別不大，但是在(1～1.5 m)段中功效嚴(yán)重降低1倍有余。由此可見(jiàn)，基巖深度與施工功效大體成正比例關(guān)系。

4.3入巖深度的要求及判定

4.3.1設(shè)計(jì)對(duì)入巖深度的規(guī)定

應(yīng)當(dāng)從防滲和結(jié)構(gòu)兩方面要求來(lái)考慮墻底的入巖深度。防滲墻嵌入新鮮完整基巖一般為0.3～1.2 m。嵌入基巖太深，對(duì)防滲雖有好處，但會(huì)給施工帶來(lái)很大的困難，同時(shí)增加了基巖對(duì)墻體的約束，這對(duì)墻體的應(yīng)力并不利。

對(duì)于風(fēng)化程度高、裂隙發(fā)育的巖石，一種是穿過(guò)破碎巖石伸入到新鮮巖石，另一種則是伸入一定基巖深度后接帷幕灌漿處理。近年來(lái)的工程實(shí)踐表明，設(shè)計(jì)越來(lái)越傾向于防滲墻本身的柔性化，墻底約束程度也趨于減弱。

根據(jù)長(zhǎng)河壩圍堰工程地質(zhì)情況進(jìn)行綜合分析，設(shè)計(jì)要求防滲墻墻底基巖面入巖1 m即可。

4.3.2基巖面的判定與鑒定

防滲墻的入巖深度和基巖面的判定準(zhǔn)確性是影響整個(gè)防滲墻質(zhì)量的關(guān)鍵，也是制約工期的重要因素。長(zhǎng)河壩混凝土防滲墻基巖面的判定是利用沖擊鉆機(jī)鉆孔，結(jié)合鉆孔進(jìn)尺、施工功效、鉆頭磨損及現(xiàn)場(chǎng)抽取巖樣等，在施工單位初步判定為基巖面后，業(yè)主、設(shè)計(jì)安排用XY-Ⅱ型地質(zhì)勘探鉆機(jī)鉆孔15 m取芯，巖芯完整、連續(xù)，新鮮的基巖、巖芯采取率達(dá)到85%以上的巖芯所對(duì)應(yīng)的深度才能被認(rèn)定為入巖深度。每個(gè)槽段布置不少于1個(gè)先導(dǎo)孔，待各槽段先導(dǎo)孔定好基巖面后，其它主孔利用沖擊鉆機(jī)現(xiàn)場(chǎng)取巖渣，巖渣中新鮮巖粒達(dá)到80%以上再結(jié)合先前判定好的先導(dǎo)孔基巖面深度綜合判定該孔基巖面。槽段副孔的基巖深度判定是結(jié)合各工程的施工經(jīng)驗(yàn)，原則上按照相鄰兩個(gè)主孔深度差的2/3來(lái)初步判定，若遇特殊情況，地質(zhì)條件變化比較大時(shí)，則用XY-Ⅱ型地質(zhì)勘探鉆機(jī)鉆孔取芯鑒定。為了準(zhǔn)確定出入巖基準(zhǔn)面，成立了基巖鑒定小組，只有經(jīng)鑒定小組一致通過(guò)，才能認(rèn)定達(dá)到基巖面和入巖深度。

基巖面深度的準(zhǔn)確鑒定，是保證整個(gè)防滲墻嵌巖深度的關(guān)鍵。由于地質(zhì)條件復(fù)雜，槽孔鉆進(jìn)過(guò)程中可能會(huì)遇到與該段基巖礦物成分類似或完全相同的漂石且體積較大，有時(shí)誤以為已到基巖面，其穿過(guò)以后還是覆蓋層，從而造成防滲墻中“吊簾”現(xiàn)象的發(fā)生，形成滲涌通道而影響墻體質(zhì)量。如果基巖面深度的鑒定太過(guò)于保守，又會(huì)導(dǎo)致施工工期的增加及投入增加。國(guó)內(nèi)外很多病險(xiǎn)水庫(kù)很多就是因?yàn)榍稁r深度的取值影響了水庫(kù)的使用壽命，有的甚至直接影響人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，因此，基巖面的判定非常重要。

4.3.3實(shí)際入巖深度值的確定

長(zhǎng)河壩水電站基礎(chǔ)防滲墻入巖深度取值結(jié)合實(shí)際分為兩種情況：一種為兩岸陡坡淺槽段，入巖深度定為1 m；另一種為主河床深槽段，采取巖芯完整連續(xù)、巖芯采取率高，入巖深度定為0.5～1 m不等。

4.4高陡坡基巖防滲墻嵌巖施工措施

嵌巖施工可以采取孔內(nèi)進(jìn)行定向爆破和鉆孔爆破的措施進(jìn)行處理，其方法是：先施工端孔，用沖擊鉆機(jī)鉆進(jìn)，穿過(guò)覆蓋層至基巖陡坡段，然后在孔內(nèi)下置定位器和爆破筒，將爆破筒定位于陡坡斜面上，經(jīng)爆破后，使陡坡斜面產(chǎn)生臺(tái)階或凹坑，然后在臺(tái)階或凹坑上下置定位管(排渣管)和定位器(套筒鉆頭)，用SM-400型全液壓工程鉆機(jī)鉆爆破孔，下置爆破筒，提升定位管和定位器進(jìn)行爆破，爆破后用沖擊鉆頭進(jìn)行沖擊破碎，直至終孔。

5結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)河壩水電站大壩圍堰防滲墻地質(zhì)條件非常復(fù)雜，工期緊張，在施工中采用了爆破等施工措施，既可以保證工程質(zhì)量，又可以提高功效，加快了施工進(jìn)度，節(jié)約了成本。

宋慶杰(1984-)，男 ，內(nèi)蒙古赤峰人，助理工程師，從事水電工程施工技術(shù)與管理工作；

張雪平(1987-)，男 ，四川南部人，助理工程師，從事水電工程施工技術(shù)與管理工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

安谷電站左岸庫(kù)尾放水閘廊橋上部結(jié)構(gòu)完工

日前，由中水五局五分局承建的安谷水電站左岸庫(kù)尾放水閘廊橋順利完成上部結(jié)構(gòu)主體施工，贏得了業(yè)主、監(jiān)理的一致好評(píng)。安谷水電站左岸庫(kù)尾放水閘工程上部廊橋結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為水工結(jié)構(gòu)，建筑面積6 113.04 m2，共有6層，總高度27 m,室內(nèi)外高差1.2 m，建筑外裝修以面磚石材和仿木為主，為現(xiàn)代仿古風(fēng)格建筑。工程于2014年6月1日開(kāi)工建設(shè)。安谷水電站工程建設(shè)兼顧濕地生態(tài)等河壩環(huán)境的保護(hù)與修復(fù)，水電站和當(dāng)?shù)厥姓ㄔO(shè)融為一體，左岸庫(kù)尾放水閘隱藏在一座像橋的建筑之下，古香古色的建筑風(fēng)格，成為樂(lè)山市一道新的風(fēng)景線。在整個(gè)廊橋施工過(guò)程中，由于仿古建筑物施工的特殊性，在工期緊、業(yè)主要求高、并且出現(xiàn)較大的設(shè)計(jì)變更的情況下，為確保工程施工質(zhì)量，安谷項(xiàng)目部多次組織技術(shù)人員到附近的在建仿古建筑施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)。深入研究施工方案，為取得較好的外觀質(zhì)量，項(xiàng)目部在經(jīng)多方案比選后，采用光潔度好的竹膠板做梁，模板選用定制鋼模板做圓形柱模板，針對(duì)有較多特殊造型的懸挑梁，由于其造型的獨(dú)特性，使用傳統(tǒng)的模板施工根本無(wú)法達(dá)到預(yù)期的效果。在對(duì)設(shè)計(jì)藍(lán)圖進(jìn)行分析之后，采用木模板和PVC管裁剪、拼接成型的方法取得了良好的施工效果，工程建設(shè)質(zhì)量受到各方好評(píng)。

收稿日期:2015-05-05

文章編號(hào):1001-2184(2015)03-0048-04

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

中圖分類號(hào):TV7;TV543;TV551;TV52

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