淺談奇臺縣中葛根水庫圍堰基礎防滲方案比選

□代興艷（葛洲壩新疆工程局（有限公司））

1 工程概況

中葛根水庫位于新疆奇臺縣半截溝鎮中葛根河出山口處，是一座以灌溉為主兼顧防洪的中型水利樞紐工程，樞紐由攔河大壩、岸邊開敞式溢洪道、泄洪放水兼導流洞組成，水庫總庫容1364.84萬m3，工程等級為三等（中）型工程。攔河大壩為混凝土面板砂礫石壩，壩頂高程為1594.03 m，最大壩高81.86 m，壩頂長度為230 m，壩頂寬度為8 m；左岸設開敞式正槽溢洪道，全長175 m；導流、放水隧洞位于右岸，放水隧洞洞身全長336 m。

圍堰基礎防滲工程，原設計為高壓旋噴灌漿防滲，工程量為900 m2。通過對本水庫工程地質情況分析，圍堰基礎為卵礫石地層，不適宜采取高噴灌漿的方式進行防滲處理。通過以往工程經驗，圍堰防滲多采取槽孔混凝土防滲墻及控制性水泥灌漿方案，這兩種方案施工工藝都比較成熟，且防滲效果均優于高噴灌漿。現將三種方案的施工工藝及在本工程中存在的問題進行分析，從技術上和經濟上進行對比分析，以確定最優的防滲方案。

2 防滲方案

2.1 方案一：高壓旋噴防滲墻

2.2 方案二：槽孔混凝土防滲墻

槽孔混凝土防滲墻厚度：800 mm；槽孔混凝土防滲墻深度：墻頂高程為1533.50 m，處理深度為深入基巖1.00 m；最大墻深30 m。防滲墻混凝土：采用塑性混凝土，C10、W6；施工工藝：采用“鉆劈法”成槽，泥漿下混凝土澆筑。

2.3 方案三：控制性帷幕灌漿

防滲帷幕厚度：≧1.00 m；防滲帷幕深度：頂高程為1532 m，處理深度為深入基巖1.00 m；灌漿材料：42.50普通硅酸鹽水泥、水玻璃及控制液；灌漿壓力：0.20～0.50 MPa；防滲標準：10Lu；施工工藝：采用HM90型地熱源鉆機，偏心跟管鉆進成孔，自下而上分段起拔套管灌漿。

3 施工工期及進度

3.1 高壓旋噴防滲墻施工工期及進度

高壓旋噴灌漿工程量為900 m，根據同類工程的施工經驗，本工程凈施工工期約需30 d。

3.2 槽孔混凝土防滲墻施工工期及進度

根據圍堰軸線長度，結合圍堰基礎地質情況，圍堰防滲墻共劃分7個槽段，每個槽段長8.80 m(含接頭孔)。根據施工現場的過流及交通條件，施工設備不能沿軸線一字排開，只能單槽獨立施工。

根據同類工程的施工經驗，工程凈施工工期約需140 d。

3.3 控制性帷幕灌漿施工工期及進度

按原設計高壓旋噴灌漿相同工程量計算，共計控制性帷幕灌漿900延米。

根據同類工程的施工經驗，工程凈施工工期約需20 d。

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4 工程造價

高壓旋噴防滲墻工程造價：工程量900 m×單價850元/m=合價765000元。

槽孔混凝土防滲墻工程造價：工程量900 m×單價1700元/m=合價1530000元。

控制性帷幕灌漿工程造價：工程量900 m×單價1400元/m=合價1260000元。

5 方案比選

5.1 技術方案比較

通過對方案一、方案二和方案三進行施工技術比較，結合施工現場的場地利用情況分析：

5.1.1 技術可行性分析

5.1.1.1 本工程防滲方案不宜選擇方案一（高壓旋噴防滲墻），其原因為：第一，高噴加固原理：高壓噴射灌漿技術是通過在地層中的鉆孔內下入噴射管，用高壓射流（水、漿液或空氣）直接沖擊、切割、破壞、剝蝕原地基材料，受到破壞、擾動后的土石料與同時灌注的水泥漿或其它漿液發生充分的摻攪混合、充填擠壓、移動包裹，至凝結硬化，從而構成堅固的凝結體，成為結構較密實、強度較高、有足夠防滲性能的構筑物，以滿足工程需要的一種技術措施。工程圍堰基礎為卵礫石地層，高壓射流對卵石、漂石及孤石的切割效果較差，若采用此法施工，對防滲體的整體性和連續性難以保證。第二，高噴適用范圍：高壓噴射灌漿防滲和加固技術適用于軟弱土層，如第四紀的沖（淤）積層、殘積層以及人工填土等。我國的實踐證明，砂類土、粘性土、黃土和淤泥等地層均能進行噴射加固，效果較好。對粒徑過大的含量過多的礫卵石以及有大量纖維質的腐殖土地層，一般應通過現場試驗確定施工方法。對含有較多漂石或塊石的地層，應慎重使用。

對于地下水流速過大噴射漿液無法在噴射管周圍凝固、無填充物的巖溶地段、永凍土和對水泥有嚴重腐蝕的地基，不宜采用高壓噴射灌漿。第三，旋噴樁凝結體形狀：在均質土中，旋噴的圓柱體比較均稱。在非均質或有裂隙土中，旋噴的圓柱體不均稱。而防滲體是采用連環樁形成防滲墻，施工中不易控制。第四，河床地基存在強透水或暗流：圍堰基礎為原河流出山口處的高流速沉積層，以卵石和漂石為主，存在強透水和流速較大的暗流。旋噴施工時水泥漿極易被稀釋并被水流帶走，不易成樁、成墻，對圍堰防滲不利。

5.1.1.2 方案二（槽孔混凝土防滲墻）施工工藝均較成熟，施工質量易控制，且在新疆多座大型工程均得至成功的應用，在施工場地及工程工期允許的條件下可選擇方案二。

5.1.1.3 控制性帷幕灌漿是在砂礫石灌漿的基礎上發展起來的用于砂礫石基礎防滲的一種新技術，近年來已在我國多個水利工程中成功應用。

第一，控制性帷幕灌漿的防滲機理：是通過地熱鉆機，偏心跟管鉆進成孔；以水泥漿為灌漿基液，通過單液滲入性灌漿和雙泵雙液控制性灌漿，封堵帷幕軸線≥1 m范圍內的所有滲水通道，達到防滲的目的。

第二，控制性帷幕灌漿的適用范圍：控制性灌漿適用于砂層、砂礫石層、漂卵石層、碎石層及爆破料填筑層，并適用于有地下水流的各種地層的堵漏灌漿。

第三，控制性帷幕灌漿凝結體形狀：根據控制性灌漿的防滲機理，其凝結體形狀如血管狀，即通過水泥結石填充原地層中的所有空隙，使原地層充分密實，與原地層形成一個整體防滲結構。同時，灌漿過程中可通過灌漿壓力及注入量的大小，隨時調整控制液的摻量，既可保證漿液的擴散半徑，又可避免漿液的過度擴散。

根據同類型的圍堰防滲工程經驗，此類地層中采用高噴灌漿防滲，效果大多較差，基坑排水量將大大增加，將嚴重影響主體工程的進度和質量；而方案二（槽孔混凝土防滲墻）和方案三（控制性帷幕灌漿）兩種方案施工工藝均較成熟，施工質量均易控制，且在國內多座大型工程均得至成功的應用，方案二（槽孔混凝土防滲墻）和方案三（控制性帷幕灌漿）在技術上都是可行的。

方案二（槽孔混凝土防滲墻）和方案三（控制性帷幕灌漿）在技術上優于方案一（高壓旋噴防滲墻）。

5.1.2 施工組織性分析

方案二（槽孔混凝土防滲墻）受施工場地和施工交通的影響，施工不能全面展開，施工組織較困難；方案一（高壓旋噴防滲墻）和方案三（控制性帷幕灌漿）受施工場地影響較小，施工組織較易。

方案一（高壓旋噴防滲墻）和方案三（控制性帷幕灌漿）在施工組織上優于方案二（槽孔混凝土防滲墻）。

5.2 工程工期比較

通過對兩方案的施工工期進行比較，方案一（高壓旋噴防滲墻）和方案三（控制性帷幕灌漿）在工期上優于方案二（槽孔混凝土防滲墻）。

5.3 工程經濟比較

通過對三個方案的工程造價進行比較，方案一（高壓旋噴防滲墻）造價最低，方案二（槽孔混凝土防滲墻）造價最高。

6 防滲方案確定

通過對以上圍堰防滲的三個方案進行技術、工期和經濟比較，結合主體工程的工期、質量和造價進行總體分析，控制性帷幕灌漿無論在技術上、施工組織上還是在經濟上都比較合理。從主體工程施工進度及質量保證出發，工程圍堰基礎防滲優先選擇方案三（控制性帷幕灌漿）。

[1]林丹，李方平.大崗山水電站圍堰基礎防滲墻施工[J].人民長江，2012（22）.

[2]李志斌.小灣水電站下游圍堰可控性灌漿施工技術[J].四川水力發電，2011（01）.