1、水库工程防渗墙施工 周晓磊 中国水电基础局有限公司 摘 要： 防渗墙是一种修建在松散透水地层或土石坝 (堰) 中起防渗作用的地下连续墙。青海省贵南县东吾羊水库工程属于新建水库, 砂砾石覆盖层采用防渗墙处理, 该工程地质条件复杂, 稳定性差, 砂砾石层存在漏浆现象, 为防渗墙成槽施工带来很大困难。文章阐述了工程概况、地质条件、施工难点、施工方法及针对存在问题所采取的技术措施。关键词： 防渗墙; 两钻一抓; 槽孔护壁; 混凝土浇筑; 水库; 作者简介：周晓磊/男, 1982 年出生, 助理工程师, 中国水电基础局有限公司, 从事水利水电工程设计与施工工作。收稿日期：2017-09-07Receiv
2、ed： 2017-09-071 工程概况东吾羊水库工程位于青海省贵南县境内的过马营镇多石嘴沟上, 多石嘴沟系黄河支流沙沟的上游分支。多石嘴沟坝址以上集水面积 39.3 km, 河长 11.8 km, 河道平均比降为 55.1。河流主要靠降水、融冰雪水补给。坝址处多年平均径流速为 0.085 m/s, 多年平均径流量 26710m。东吾羊水库工程为等小 () 型, 由拦水坝、泄洪洞、导流放水洞等组成, 为土工膜斜墙砂砾石坝。坝顶高程 3 516.90 m, 最大坝高 28.14 m, 坝顶长415.16 m。水库总库容 132.110m, 死库容 4510m, 兴利库容 62.010m, 防洪库
3、容 25.110m;死水位 3 507.78 m, 正常蓄水位 3 513.95 m, 设计洪水位 3 515.10 m, 校核洪水位 3 515.71 m。大坝基础防渗采用混凝土防渗墙和帷幕灌浆结合方案, 防渗轴线总长 654 m。其中 0+277.340+704.64 段砂砾石覆盖层直接采用混凝土防渗墙处理, 墙厚0.6m, 深入基岩 1 m, 墙下基岩部分接帷幕灌浆, 帷幕深入透水率为 5 Lu 基岩, 单排布置, 孔距 2 m;0+123.960+277.34 段基岩部分采用帷幕灌浆处理, 帷幕深入透水率为 5 Lu 基岩, 单排布置, 孔距 2 m;0+50.590+123.96 段
4、设灌浆平洞, 基岩部分采用帷幕灌浆处理, 帷幕深入透水率为 5 Lu 基岩, 单排布置, 孔距 2 m。工程属河谷型水库, 两岸山体雄厚, 封闭条件相对较好, 不存在邻谷渗漏问题;右岸台地蓄水后存在少量浸没问题;库岸稳定性较好, 蓄水后局部存在小范围塌岸, 由于库区两岸分布有风积砂, 岩体风化较强, 存在悬移质和推移质淤积问题, 诱发地震的可能性较小, 具备建库条件。库区河谷呈“U”型, 总体呈西北向, 河谷宽窄变化较大, 下游近坝址区和库尾河谷较宽, 河谷谷底宽约120150 m;库区中游河谷较窄, 最窄处仅 60 m 左右, 河流坡降约 4.0%。坝址区基岩为一套三叠系下统浅变质岩, 岩性
5、为灰-深灰色砂岩、板岩, 表部强风化层, 岩体完整性较差, 岩体透水性较强为强透水性。2 防渗墙设计技术要求墙体混凝土主要物理学性能指标 (28 d) :抗压强度 15 MPa, 整体渗透系数110cm/s;出机口坍落度 2024 cm, 保持 15 cm 以上应不少于 1 h;入槽扩散度 3440 cm;拌和析水率3%;熟料初凝时间不少于 6h, 终凝时间24 h;密度2 100 kg/m。3 防渗墙施工方案根据以往的施工防渗墙经验和已有的地质资料揭示, 本工程地质条件相对较为复杂, 原始地层中漂卵砾石含量较多且地层渗透性强, 综合考虑施工干扰、提高功效保证工期等因素, 采用“两钻一抓法”成
6、槽, 优质膨润土泥浆护壁, 泥浆下直升导管法浇筑混凝土, 各墙段采用“接头管法”进行连接。3.1 施工工序槽段分两期施工, 先施工期槽段, 再施工期槽段。同一槽段中, 分主副孔, 先施工主孔, 后施工副孔。两个相邻的期墙段浇筑 24 h 后, 再施工中间的期槽孔。槽段连接采用接头管法, 期槽孔的端孔混凝土拔管后形成期槽孔的端孔, 其余部分成槽与期槽孔相同。期槽孔清孔换浆结束之前需洗刷接头。3.2 防渗墙槽段划分防渗墙期槽段和期槽段长度均为 7.6 m, 见图 1。图 1 防渗墙槽段划分 下载原图3.3 防渗墙成槽方法充分发挥液压抓斗机械化优势, 对于上部较松散的砂砾石覆盖层, 采用纯抓法;对于
7、较密实的砂砾石覆盖层和基岩层采用“两钻一抓法”成槽。一般安排 2 台钻机同时在一个槽孔施工主孔, 主孔施工时, 应随时注意孔内的地层变化情况, 尤其在预计的地层分界部位, 以指导以后的副孔的钻孔施工;在砂卵石地层中, 可能会遇有少量的漂石、大块的孤石, 应标明其孔深位置等, 研究专门的措施 (如孔内聚能爆破、钻孔预爆等) 进行处理。期槽孔的成槽施工先钻进主孔至终孔深度, 再劈打副孔, 再找小墙, 最后清孔和浇筑混凝土。实际施工过程中未遇到大块的孤石, 有一定数量漂石、探头石, 冲击钻机适应能力强, 适合各种地层钻进, 本工程漂石、探头石等问题, 主要通过冲击钻机钻劈解决。3.4 槽孔防塌漏措施
8、及特殊情况处理在松散砂砾石覆盖层进行防渗墙施工, 槽孔护壁方案至关重要, 直接关系造孔成败。1) 根据前述地层特点, 其极不利于防渗墙槽孔孔壁的稳定, 往往发生泥浆漏失现象。造孔过程中, 要求具体分析漏失机理, 采取合理有效的堵漏措施。在大量漏浆地层成槽时, 适当加大泥浆密度并向槽内投入粘土、水泥、锯沫等材料, 然后利用钻头冲击挤密地层, 每挤密一层后, 再正常钻进。如此循环, 直至穿过漏失地层, 这样施工既可以保证槽孔安全, 又有利于提高成槽工效。如果采用以上方法仍堵不住漏浆, 可用自凝灰浆进行堵漏。在一般漏失地层采用泥浆加粘土方法进行堵漏, 预防为主。2) 塌孔处理。防渗墙造孔过程中, 可
9、能会出现塌孔现象, 因此, 施工过程中应格外注意。一旦出现塌孔, 采取措施及时处理。倘若塌孔严重, 必要时可对槽孔回填粘土挤密后重新造孔, 也可以采用塑性混凝土或自凝灰浆填筑处理。同时, 采用预灌方法进行施工也是有效地进行堵漏和预防塌孔的措施。3) 孔斜的处理。由于多种原因, 槽孔施工时会发生孔斜。若孔斜过大, 可使墙体的有效厚度减少。因此, 当孔斜超过规定的指标时, 应及时进行修孔。接头孔部位孔斜一旦超标, 一般需回填后继续造孔。回填材料一般为块石, 回填之后应按照要领缓慢重钻, 进行纠偏。4) 对漏浆严重地段采用预灌浓浆加固处理。对于覆盖层特别松散、漏浆特别严重地段, 极易造成塌孔事故。为
10、保证工程顺利进行, 事先对该部位进行预灌浓浆加固处理。5759 槽孔部位上下游两侧各布置两排预灌孔, 孔距、排距均为 1 m, 孔深 6 m。钻孔以全液压钻机施工, 孔径为 110 mm, 全孔一次成孔。灌浆采用自下而上分段孔口封闭式灌浆法, 灌浆段长 23 m, 灌浆压力 0.31 MPa, 灌浆压力视浆液注入量情况而定, 浆液采用混合浆液 (水泥膨润土水=11.22) , 当灌浆压力达到 1 MPa 时, 灌浆注入率10 L/min, 即可结束灌浆。通过以上处理措施, 在整个施工过程中未发生严重的槽孔坍塌事故, 只是 50 槽孔施工时对地层情况考虑不全面, 发生局部塌孔事故, 对塌孔处理主
11、要采取了回填粘土石渣, 重新造孔。通过回填粘土石渣重新砸凿, 进一步将堆积层挤压密实, 从而起到阻止塌孔漏浆的作用, 进而确保槽孔造孔施工安全。3.5 基岩面鉴定防渗墙设计要求入岩 1 m, 项目地质条件复杂, 地勘资料不是十分详细, 基岩鉴定工作难度大。结合防渗墙造孔工艺特点, 防渗墙孔底基岩鉴定以地质钻孔取芯的方法进行。防渗墙轴线每 5 m 设置一个先导孔, 抓斗抓取上部覆盖层后, 由 XY-2 地质钻机进行钻孔取芯, 现场确定基岩面实际深度, 从而确定防渗墙终孔深度。3.6 混凝土浇筑混凝土由混凝土罐车运至现场, 直接放入溜槽内, 再经分料斗分流进入 2 根导管内。开浇前, 储备足够数量
12、混凝土, 一次性将导管底部埋住。浇筑过程中, 注意导管埋深并保证混凝土面均匀上升, 特别是由于防渗墙槽段设有预埋灌浆管, 应严格控制混凝土浇筑的上升速度和混凝土面的高差。混凝土浇筑过程严格按照施工规范进行控制, 确保防渗墙浇筑过程符合规范要求, 同时现场每车抽检混凝土技术指标如塌落度、扩散度等并随机进行抗压、抗渗试块取样, 保证混凝土拌制质量符合设计技术要求。4 质量检查4.1 混凝土取样检查防渗墙共分 63 个槽段, 按规范要求进行混凝土随机取样 70 组, 其中抗压试块63 组, 抗渗试块 7 组。试验检测结果:混凝土试块抗压强度合格, 抗渗等级均为 W6, 全部满足设计技术指标要求。4.
13、2 墙体注水试验检查根据施工规范要求, 按规范要求现场布置 4 个墙体检查孔进行钻孔取芯和注水试验。钻孔取芯检查结果表明:墙体均匀、完整、密实, 无夹泥、混浆现象, 墙体质量优良。注水试验结果:4 个墙体检查孔共进行 19 段注水试验, 试验结果渗透系数最大 8.3210cm/s, 最小 3.5710cm/s, 因此各检查孔段的渗透系数均110cm/s, 表明墙体防渗效果满足设计要求。5 结语东吾羊水库工程地质条件复杂, 施工难度大, 防渗墙施工质量对整个水库建设有着重要影响, 也是该项目进度控制的重要节点。施工前通过详细了解防渗墙的设计要求, 对施工条件和施工难度进行了全面、认真的分析, 制定了科学合理的施工方案并在实际施工过程中进行合理优化调整。由于施工技术措施具有针对性, 施工过程中严格执行技术要求, 严格控制施工质量, 避免了严重塌孔事故的发生, 保质保量的按要求完成施工任务, 为整个水库工程建设奠定了良好的基础, 为周边地区类似工程积累了宝贵的施工经验。参考文献1SL 1742014, 水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范S. 2高钟璞.大坝基础防渗墙M.北京:中国电力出版社, 2000.
