围堰复合式防渗墙关键技术应用

第２８卷　云南水力发电　第３期　ＹＵＮＮＡＮ　Ｗ．ＡＴＥＲ　Ｐ０ＷＥＲ　９５　围堰复合式防渗墙关键技术应用　陈道春，李斌，徐岿东　（长江设计公司阿海水电站工程建设监理部，云南丽江６７４１００）　摘要：阿海水电站截流采用了大量的块石和钢筋石笼，在上游防渗墙施工过程中，因成槽部位地层结构复杂导致卡钻且处理困　难，围堰无法闭气。经研究，采用了高压旋喷灌桨技术进行了缺陷部位的防渗处理，其钻孔施工和浆材的调整与组合具有先进性。　施工完成后，防渗墙已经过两个汛期的运行，证明防渗效果满足工程需要，为同类工程基础的施工积累了经验。　关键词：围堰；缺陷修补；防渗处理；高压旋喷；防渗墙　中图分类号：ＴＶ５４３　８　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—３９５１（２０１２）０３—００９５—０３　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—３９５１．２０１２．０３．０２８　１概述　渣见图１。　阿海水电站坝址位于云南省丽江地区玉龙　县（右岸）与宁蒗县（左岸）交界的金沙江中游河段，　＿——　为金沙江中游河段规划的第四个梯级。电站正常蓄　麓　荽　蕾　　０，‘　‘：；ｊ　．一＇　　Ｉ　．，＿　：　－　．矗：　乏　＋　．　‘　水位１　５０４．００　ＩＴＩ，相应库容８．０６×１０Ｂ　，具有日调　～。。　一　：　ｔ　墨　、‘　节性能。最大坝高１３８　ｉｎ，装机容量２　０００　ＭＷ（５×　耄　４００　ｕｗ）。　Ｚ　。　：　。工程采用一次围堰断流、左岸隧洞导流、大坝基　眨笔　溪　●　坑全年施工的导流方式。上、下游围堰形式为土石　』琨璇土　／　一　围堰，上部采用土工膜心墙防渗，下部均采用混凝土　图１钻头卡钻位置及底部集渣图　防渗墙防渗，防渗墙体厚度为０．８０　ｍ。上游围堰混　凝土防渗墙共划分２７个槽段，墙厚０．８　ｎｌ，墙顶高程　２高喷防渗墙处理方案　为１　４２０　ｍ，墙高约２６　ｍ，面积约为４０７０　１１１２。上游围　２．１孔位布置　堰挡水设计洪水标准为Ｐ＝５％，流量９　８００　ｒｎ３／ｓ，调　对存在渗漏的槽段清理后先进行混凝土浇筑，　洪后上游水位１　４６１．９９　ｍ，堰顶高程１　４６５　ｍ。　然后沿防渗墙顶上游侧布置高喷灌浆孔。因卡入槽　上游围堰截流期间，戗堤进占使用了大量的块　段内的钻头影响槽段清理效果，从而影响混凝土防　石和钢筋石笼护脚，上游围堰防渗墙１４号、ｌ５号槽　渗墙浇筑质量，故高喷墙顶高程需与混凝土防渗墙　段（河床中心）施工过程中，由于漏浆、塌孔等原因导　顶高程一致，即高程１　４２０　１ＴＩ，钻孔深度以进入基岩　致前述槽段内不同位置钻头卡钻，卡钻深度为防渗　０．５　ＩＴＩ控制。　墙顶面以下ｌ７．３～１９．５　ｍ，现场采用各种措施均不　考虑防渗墙汛期须承受一定水头压力，为控制　能成功打捞钻头。由于防渗墙工期紧，为了保证围　围堰渗漏量满足基坑开挖及混凝土浇筑要求，降低　堰施工进度，经业主、设计、监理、施工单位共同研　施工期排水难度，要求高喷防渗墙成墙厚度不小于　究，确定了对槽段清孔至钻头顶部后直接浇筑混凝　０．８　ｍ。因此高喷防渗墙按双排孔布设，下游排孔距　土（卡人孔内的８个钻头埋入槽段），钻头底部和四　混凝土防渗墙０．５　ｍ，孑Ｌ距０．８　ｉｎ，排距０．７　ＩＴＩ，双排　周可能形成的渗漏通道，增加高压旋喷形成防渗幕　孔成梅花型布置，高压旋喷套接成墙，高喷灌浆按照　墙的方式对存在渗漏的槽段已浇筑混凝土至基岩面　先下游排后上游排的顺序施工，同一排内按先一序　部位进行处理的补救方案。钻头卡钻位置及底部集　后二序再三序，逐渐加密的原则进行施工。　收稿日期：２０１２—０４—０９　作者简介：陈道春（１９７３一），男，湖北宜昌人，工程师，主要从事水利水电施工技术。　云南水力发电　２０１２年第３期　１４号、１５号槽段上游侧共布设４１个高压旋喷　孔位，与相邻槽段搭接宽度为２　ｍ。下游排共布设　２１个孔，上游排共布设２０孔。高喷防渗墙布孔平　面布置见图２。　选用德国ＫＲ８０５—１全液压履带式钻机造孔，　起拔套管采用ＢＧ一６０液压拔管机，集中制浆，采用　ＺＪＢ，ＢＰ９０变频高压注浆泵供浆，ＸＬ一５０型旋喷机灌　浆，寿力９００ＸＨ空压机供风。　２．２工艺流程及参数选择　兽　、、　１６号槽段　）　下游排　墨　、　ｌ５号槽段　（）　ｌ４号槽段　（　１３号槽段　厂Ⅲ、　厂Ｔ、　一序孔　二序孔　三序孔　①　⑩　⑩　图２高喷防渗墙布孔平面布置图　２．２．１喷射方法　比重、返浆比重、喷浆压力、旋喷管回旋和提升速度　采用两管法喷射施工。　２．２．２工艺流程　均选取较为保守的施工参数，再结合现场生产性试　验确定了按下表１中的工艺参数进行施工。　采用德国ＫＬＥＭＭ全液压钻机造孔，孔径　为　１４６　ｍｉｄ，钻孔深入基岩０．５　ｍ，跟人套管护壁，终　孔后强风清孔，下入特制ＰＶＣ管，拔管机起拔套管，　高压旋喷机就位，下喷管至孔底开始高压喷射灌浆，　当孔口返浆达到设计要求后正常提升喷管，喷灌过　程中定时检测原浆、返浆比重，合理控制风压、浆压、　浆量。灌浆采用纯水泥浆液。　钻孔工艺流程：移机就位一跟管钻人岩石５０　３关键处理技术　３．１钻孔施工　渗漏槽段块石层造孔是本工程施工的难点，怎　样保证孔壁稳定和提高单位时间内造孔进尺是保证　围堰能否按期闭气的关键。　钻孔施工采用ＫＲ８０５—１全液压钻机跟管钻　表１旋喷防渗墙施Ｔ－Ｉ＂艺参数表　ｃｎ　强风清孔一下人ＰＶＣ管一起拔套管一孔口保　护一终孔。　高压喷射工艺流程：高喷台车就位一孔口试　喷一下入喷管一送风、浆一喷射提升一孑Ｌ口凹陷回　灌一高喷结束。　２．２．３施工参数　渗漏槽段位于河床中心，事故钻头埋深１７．３～　１９．５　ｍ，钻头至基岩面高度最大约７．２　ｍ，槽宽１３　ｍ，渗漏槽段的处理进度和成墙质量直接影响围堰　闭气时间，并将影响到工程的安全度汛。由于基坑　尚未闭气，渗漏槽段部位在围堰截流后沉积了大量　的块石，从而导致地下渗流紊乱且流量较大，合理确　定喷浆压力是关键，对经济性和施工质量均有较大　影响。喷浆压力过大，浆液扩散范围大但可能随地　下渗流损失，喷浆压力过小则浆液扩散范围小，又达　注：水泥采用Ｐ．０３２．５普通硅酸盐水泥。　不到设计的成墙厚度指标。通过综合考虑，对进浆　陈道春，李斌，徐岿东围堰复合式防渗墙关键技术应用　进。钻孔直径均为≠１４６　ｎｌｍ，造孔效率可达６．０　ｍ／　ｈ。钻机就位后，用水平尺校正机身，使钻杆轴线垂　直对准灌浆孔中心位置，孔位偏差不大于５　ｅｍ。回　填层、覆盖层砂卵石钻进进尺比较快，每小时进尺６　ｍ左右。在遇到块石、鹅卵石和基岩时，钻杆出现受　力偏心时控制钻进速度，更换冲击钻头钻进并及时　投入粘土进行泥浆固壁。　护壁：造孔结束，将钻杆提出，下设底端用透水　无纺布包扎的声１２０ＰＶＣ护壁管，进行成孔护壁，护　壁套管接头用塑料密封带连接。护壁套管下至孔底　后，采用ＢＧ一６０液压拔管机将套管分节拔出。　３．２高压喷射注浆施工　１）喷射灌浆必须在机长的统一指挥下进行，依　次低压送水、送浆、送气，而后再提高至设计值，在孔　底静喷１～３　ｍｉｎ，等孔口回浆比重达到设计值后，再　按设计要求进行由下而上的喷浆作业。在高喷灌浆　过程中，出现过压力突降或突升、孔口回浆浓度或回　浆量异常等情况，应及时查明原因并进行处理。在　孔内出现严重漏浆时，根据地层情况分别采取了以　下措施：降低喷射管提升速度或停止提升；降低压　力、流量，进行原地灌浆；在浆液中掺加适当的水玻　璃（速凝剂）。　个别孔高喷时不回浆，先进行了注浆，待凝固后　再扫孔进行旋喷灌浆。钻进无回水时向孔内投入粘　土进行了泥浆固壁。在施工时有１０多个孔无回浆，　采用向孔内掺入粘土和水玻璃，既保证了质量，又确　保了工期。　２）在喷射过程中发生串浆时，填堵被串孔，待　灌浆孔高喷灌浆结束后，应尽快进行串浆孑Ｌ扫孔、灌　浆或继续钻进。　河床及回填层回浆量减少，有少量浆液漏失，回　填层填筑的开挖料存在很大不均匀性，河床覆盖层　结构松散，空隙较大，很多孔段高喷施工开喷时孔口　无回浆，向孔内填人粘土，在浆液中掺入水玻璃，加　量为水泥重量的３％，孔口回浆量恢复正常。　４施工质量控制　高压旋喷造孔施工过程中，对孔斜率、入岩深　度、清孔效果进行检查，均满足工艺参数控制指标。　工序孔造孔时，孔内返水量大，且携带有大量泥砂　物，钻进速度较快；造Ⅱ序孔时，孔内基本不返水，钻　渣为水泥与碎石的结合物，进尺相对较慢。旋喷施　工过程中，经常检测水泥浆液的进浆和回浆比重，当　与设计水灰比的浆液比重误差超过０．１时，应停止　作业，重新调整浆液水灰比。若因供风、水、电中断　或拆卸注浆管不能连续喷灌时，重新进行高喷灌浆　的搭接长度不应小于０．５　ｍ，若中断超过３０　ｍｉｎ时，　恢复作业时搭接长度应大于１　１１１。　施工过程中将进浆比重、返浆比重、压缩空气与　喷浆压力、旋喷管回旋和提升速度作为质量控制重　点进行观察和检测，高压旋喷施工参数全部达到了　工艺参数表推荐值。　由于缺陷处理部位处于防渗墙顶面以下，采用　常规的钻孔压水检查须至少待凝１４　ｄ，而围堰填筑　必须在５月３１日达到设计挡水高程１　３８０　Ｉｌｌ，工期相　当紧张。为尽快开始围堰填筑施工，上述高压旋喷　处理部位未能进行渗漏检查即开始进行防渗墙盖帽　混凝土施工。　大坝工程于２００９年５月２日开始基坑抽水，随　后开始基坑开挖，基坑开挖最低点高程１　３８０．０　ＩＴＩ，　最大开挖深度４０　ｍ。围堰自２００９开始挡水至今，已　正常运行两年。２００９年８月１５日最大洪峰流量约　７　１７０　ｒｎ３／ｓ，实测上游水位１　４３７．４２　ｍ，下游水位　１　４２４．６３　１１１。当时实测上、下游基坑总渗量约２　１００　ｒｎ３／ｈ（其中上游围堰渗水量１　１００　Ｉｌ１３／ｈ）。经过两个　汛期的考验，表明围堰安全、稳定、状况良好，复合防　渗墙防渗满足施工要求，存在渗漏的槽段采用高压　旋喷技术处理方案是可行可靠的。　５结语　随着我国水电站工程的大量建设，高压旋喷灌　浆作为水电站围堰防渗技术已日趋成熟并广泛应　用。但要达到预期的防渗效果，为基坑开挖创造良　好的施工环境，必须认真对待高喷灌浆的设计与施　工，不同的地层结构在很大程度上直接影响施工效　果。根据地层正确选择施工设备和施工技术参数是　保证工程质量的关键。　参考文献：　［１］蒋振中．《三峡工程二期围堰混凝土防渗墙施工》［Ｊ］．水力发　电．１９９９．１１：６—９．　［２］张慧卿．《高压旋喷灌浆施工技术在工程中的运用》［Ｊ］．陕西水　利．２０１０．４：８６—８７．　［３］胡应德．《高喷注浆技术在围堰防渗墙施工中的应用》［Ｊ］．水电　工程研究．１９９８．３：２５—３０．