四川大渡河黄金坪水电站大坝防渗墙施工技术

四川大渡河黄金坪水电站大坝防渗墙施工技术

四川大渡河黄金坪水电站大坝防渗墙施工技术杜鹏赵先锋中国水电基础局有限公司［摘要］四川大渡河黄金坪水电站大坝防渗墙覆盖层主要为漂（块）卵（碎）砾石层，地层中含有大孤石多，墙体需嵌入基岩lm。墙厚1.2m，最大深度129m,具有墙厚、槽深、地质条件复杂的特点。木文重点介绍了在槽孔砼防渗墙施工中，进行特殊处理技术措施，保障槽孔施工的情况。［关键词］黄金坪水电站；槽孔於防渗墙；施工1工程概况黄金坪水电站位于大渡河上游河段，系大渡河干流水电规划“三库22级”的第11级电站，上接长河坝水电站，下游为泸定水电站。坝基覆盖层采用全封闭防渗墙防渗形式，防渗墙厚1.2m，最大深度约129m，防渗墙施工平台高程1401m，防渗墙墙顶设计高程为1397.5m，为确保防渗墙墙顶质量，浇筑墙顶高程I期槽达到1400m,II期槽达到1398.5m。防渗墙下进行墙底帷幕灌浆处理基岩渗漏问题2工程地质条件工程区基岩地层岩性主要为晋宁〜澄江期斜长花岗岩（γ02（4））、石英闪长岩（δ02（3））,岩体间呈焊接式接触关系，局部穿插有辉绿玢岩岩脉，岩石致密坚硬，浅表层多弱风化。据勘探资料，左岸厂房部位边坡岩体强卸荷水平深度约28m，弱卸荷水平深度约105m,弱风化水平深度约190m;右岸引水发电建筑物E强卸荷水平深度约22m,弱风化、弱卸荷水平深度约120m。工程区河谷覆盖层厚度一般33〜133m,自下而上（由老至新）可分为3层：第①层漂（块）卵（碎）砾石夹砂土（fglQ3）,第②层漂（块），砂卵（碎）砾石层（alQ41）,第③层漂（块）砂卵（碎）砾石层（alQ42）。3工程设计指标n(1)大坝防渗墙墙顶高程1397.5m，I期槽段终浇高程达到1400m，II期槽段终浇高程达到1398.5m,墙底进入基岩不少于lm。(2)防渗墙墙体材料物理力学指标要求：1)抗压强度≥35MPa;2)弹性模量≤35GPa;3)抗渗等级：W10；4)抗冻等级：F50；入槽坍落度为18〜22cm;扩散度为34〜40cm;毎1落度保持15cm以上的吋间应不小于lh;初凝吋间不小于6h;终凝时间不大于24h;砼密度不小于2.4g/cm3；4主体工程施工工艺4.1造孔工艺考虑到本工程特有地质情况、墙体深度、设备能力等，采用“钻劈法”施工。即：主孔采用特A、ZZ-6A等冲击钻机造孔，抽桶出渣。(1)钻具主孔通常采用空芯钻头。当遇到孤石或钻打漂卵石地层吋改用十字钻头施工;副孔采用空芯钻头，以提高造孔工效；小墙采用特制圆型或方型冲击钻头，确保孔形及槽孔质量。(2)出渣防渗墙施工中的一个重要课题是出渣方式及相应机具，并直接影响着施工工效。本工程主孔施工采用抽简出渣，副孔采用接渣斗。4.2槽段划分综合考虑本工程地层、墙体深度、设备能力等，槽孔分两期施工，先施工一期槽孔，后施工中间的二期槽孔。墙段连接采用液压拔管机冷拔接头管方法施工。槽段划分原则如下：10月23tl提前开钻的部位的槽段划分不进行调整，后期平台加高后幵钻的槽段大于100m孔深的I期槽段调整为4.4m,II期槽段调整为7.0m。其余按照I期槽三主两副布置，长度7.0m，II期槽三主两副布置，长度7.4m;边坡槽段的n槽长适当做调整。4.3护壁泥浆本工程将使用一种新型浆液一MMH正电胶，该高性能泥浆己于田湾河仁宗海水电站工程进行了试验并取得了巨大成功，并且在泸定水电站工程的超百米防渗墙施工工程中也运用了该高性能固壁泥浆，经过长河坝项0推广应用，在黄金坪围堰防滲墙该高性能泥浆得到进一步改善。泥浆的固壁、悬浮效果非常明显，所以本工程施工中，继续采用该高性能泥浆，提高固壁效果，保证了深墙的顺利施工。4.3.1泥浆配合比根据以往施工经验和相应的技术标准拟定的新制正电胶泥浆初步配合比如下表：表1正电胶泥浆配合比表5大坝防渗墙施工中特殊情况处理黄金坪大坝防滲墙施工深度超过100米，墙厚1.2米，防渗墙施工经历了深槽段施工平台二次加高、2012年12月14日基坑被淹、3个深槽段接头管抱管、底部出现软弱断层带、2013年汛期水位涨高引起二期槽段塌孔等困难，经过冇效技术管理措施，上述困难一一都得到了解决。5.1深槽段施工平台二次加高5.1.1情况介绍在2012年10月24日进行第三段导向槽幵挖吋，开挖基础底面发生较大涌水，经及吋采用潜水泵抽水，发现导向槽内严重积水（水位1398.8m）,并高于此部位上游侧排水沟内水位1397.8m，虽增加排水设备，效果不明显，槽内积水水面未有下降，无法继续进行临建施工。此外，（坝）0+260〜（坝）0+160部位防渗墙槽段中，6个槽孔施工开始即发现不同程度的涌水现象，造成冋填粘土无法护壁，两个槽段刚刚开孔就已经发生了塌孔掉块现象，造孔至8米孔深也己无法继续施工。同吋在日常巡查中发现，n己经开钻的槽段在轴线上有3处集中涌水点，且在该部位之间，发现导向槽砼出现多条垂直于坝轴线的纵向裂缝。期间，大坝防滲墙深槽段己经超过110m,施工难度极大，当前开工的部位为最深槽段，地下涌水造成槽段内造孔过程中无法正常护壁，考虑到防渗墙施工安全，暂时全面停止防渗墙造孔施工。5.1.2原因分析鉴于基坑及防滲墙施工部位涌水现象严重，结合大坝基坑所处地质条件、上下游围堰防渗体系以及相关构筑物之间关系，经初步分析，基坑涌水主要来源于如下几个方面：(1)主河道河水自上、下游围堰防渗墙底部绕渗。本工程所处部位覆盖层深度超过130m,而上、下游围堰防渗墙为悬挂式防渗墙，最大深度分别为60m和52.1m，底部高程为1366.5m和1366m。由于基坑上、下游河道水位与基坑水位差，河水自防渗墙底部绕渗后，形成地下承压水上涌。(2)下游方向泄洪洞出口与下游围堰左堰端头防渗真空带渗水。泄洪洞出U所处覆盖层地质，侧边墙开挖坡比为1:0.5,采用砼衬砌浇筑形成。边墙顶部(1418m,与下游围堰防渗墙顶部同高)距下游围堰左堰端头米，且其间并未采用任何防渗处理，该部位形成为下游河水滲流通道(另注：在下游溢洪道消力池开挖至1403m高程吋，消力池开挖底部已经出现涌水)，形成下游方向渗水。(3)左右岸堰间绕渗和层间裂隙水渗流。工程所处左右岸均为弱风化、强卸荷花岗岩的地质条件，发育中、小断层、岩脉破碎带和一套节理裂隙系统。边坡岩体较完整，主要呈次块状或镶嵌结构，断层带、挤压破碎带、岩脉破碎带和裂隙密集带附近岩体为块裂、碎裂或碎块状结构。上、下游围堰两侧虽分别进行部分帷幕灌浆处理，但仍不可避免地形成河水绕滲，加之山体裂隙发育，随基坑开挖下降，层间裂隙水形成局部渗流。5.1.3处理方案及效果为解决0前人坝防滲墙施工平台涌水而造成的超深防滲墙无法正常施工现n象，采用施工平台从1399m冋填碾压至1401m再进行防滲墙施工的技术措施。后期基坑被淹中整个基坑水位达到了1400.5米，平台的加高避免了基坑进水中施工平台被水淹没的风险，同样也保证了大坝防渗墙的顺利完工。5.2基坑进水中防渗墙的保护处理基坑进水事件发生后，随着基坑内水位的逐渐加高，停止了大坝防渗墙的施工，并将防渗墙造孔槽段发生塌孔的可能性及时分析，对防渗墙造孔槽段进行了粘土冋填，因当吋浆站高程在1399米，己经被水淹没，无法进行制浆，只能利用冋填粘土进行护壁和抬高槽段的浆面。基坑水位最高吋离施工平台仅仅50cm,造成防渗墙6天吋间无法施工，通过采取冇效的保护措施，只是发生了少量塌孔现象，但是避免了更大损失的发生，也为后续防渗墙正常进行打下了基础。5.3汛期二期槽段大规模塌孔的处理2013年5月底大渡河水位涨水较快，5月30日绝大多数槽段大规模塌孔，具体情况如下：5.3.1塌孔事件经过DB-32#槽段在2013年5月26日施工接头孔时1#孔与3#孔发生塌孔迹象，DB-38fr槽段在2013年5月28日中午接头孔刷洗准备浇筑吋整个槽段发生塌孔，DB-36fr槽段在2013年5月29日下午2#孔施工时1#孔、2#孔与3#冋吋发生塌孔。因DB-38#槽段已经成槽并且在即将进行清孔之前发生了塌孔，立即重新造孔成槽并且加快施工进度，争取快速浇筑完成该槽段。对正电胶浆液浓度进行调整，采取浓度超过45s（普通浆液32s即认为可满足造孔要求）的浆液进行护壁。但因大渡河水位涨高较快，2013年5月30日大部分槽段全部发生了塌孔漏浆现象。最开始塌孔的槽段是DB-16fr槽段，此槽段最深孔为125米，塌孔时两台钻机正在劈打副孔至110米，塌孔发生后两个钻头全部被埋孔内。DB-34#槽段正在进行接头孔冋填造孔至79米位置，发生塌孔后钻头被埋。此时所冇槽段都己不同程度的发生了塌孔漏浆现象。几乎所有槽段都发生大规模塌孔，并伴随严重渗浆现象。而且在浇筑完成的DB-25#槽段已经扫孔到基岩的一根预埋管内发现了返水现象，说明冇渗漏通道通n过基岩裂隙到达预埋管底部。其中DB-36#与DB-42#槽段塌孔特别严重，因此进行了CIO低标号砼浇筑回填，防止钻机平台发生坍塌下沉。5.3.2塌孔原因分析大规模塌孔事故发生后，经分析认为主要原因有两点：(1)最近几天大渡河水位迅速涨高，水位的迅速涨高造成了II期槽段渗流流速的增加，对槽段孔壁已经形成的泥皮形成极大的破坏压力，造成了槽段普遍发生塌孔现象。(2)前期防渗墙槽段造孔过程中已经形成的孔壁泥皮能够在造孔施工中与槽段外的滲透水压力形成平衡，但是随着上游区域填筑施工的加高，原奋上游部位的几条排水明沟被填平，导致上游的水流有部分通过二期槽段导向槽之下向下游方向渗流，造成了槽段内原冇的内外平衡状态被打破，造成了槽段普遍发生塌孔现象。5.3.3采取的特殊处理措施(1)鉴于塌孔漏浆形势比较严峻，暂停防渗墙造孔，膨润土进场充足后再进行施工。(2)经过调查分析大部分槽段塌孔漏浆的位置可能在10m〜30m左右，因此处理措施中最快最节约成本的方法是尽量调整浆液性能指标，增加浆液粘度、比重、堵漏和护壁效果。采用单向压力封堵剂、重晶石粉、石灰、鋸末等堵漏材料。(3)DB-36#与DB-42#槽段塌孔现象比较严重，采取浇筑低标号砼的措施迅速处理该槽段。(4)被埋钻头使用打捞工具尽快进行打捞处理。5.3.4处理结果最终塌孔后被埋的钻头全部处理起来。塌孔严重槽段通过冋填低标号砼，苏他槽段通过改善正电胶浆液性能指标，浆液粘土造孔吋控制在了50s以上，最终塌孔得到了解决，剩余的14个II期槽段陆续全部顺利浇筑完成。n5.4部分防渗墙槽段底部出现软弱断层带的处理施工中在DB-15#槽段首先发现了软弱断层段，因前期勘探资料没有显示，最终设计要求断层带全部打穿嵌入新鲜基岩1米，由于DB-15#槽段软弱断层带厚度近15米，此槽段最终用1个月时间完成了断层带15米的造孔施工。断层带分布槽段主要在DB-15#〜27#与DB-31#〜35#两个部位。6工程进度和主要工程量大坝砼防渗墙轴线长度为277.27m,共划分为49个槽段。施工临建于2012年9月底进场施工，2012年10月23日开钻，由于基坑地下涌水现象造成防渗墙二次施工临建，最终防渗墙于2012年11月20日正式开钻，第一个槽段于2013年1月11日开始浇筑，深槽墙段于2013年7月16日全部完工。共完成造孔工程量22992.77m2,浇筑砼35828m3。7防渗墙质量分析与评价7.1各工序质量检测数据施工过程中严格按照设计要求和规范执行，孔斜率、孔位偏差、砼上升速度、孔底淤积厚度、泥浆各项性能指标等全部满足要求才进入下道工序。完工后开展了检查孔钻孔压水取芯检查，检查孔压水试验数据满足设计要求。各槽段砼试块的抗压、弹模、抗渗全部满足设计要求。防渗墙砼钻孔取芯率较高，岩心比较完整，砼没有蜂窝、麻面，取芯孔已经做完抗压试验，抗压强度满足设计指标。7.2墙体声波无损检测防渗墙墙体的声波检测工作自2013年8月中旬开始至2013年9月底完成，总共完成单孔声波检测13个孔，跨孔声波检测86组，均满足设计要求。7.3质量分析结论施工过程中防渗墙各项检测数据全部满足设计与规范要求，砼抗压试块满足设计要求，检查孔压水取芯满足设计要求，防渗墙总体质量控制情况良好，单元工程优良率为93.88%。8结语n(1)防渗墙施工作为大坝的控制性工程，是整个大坝防渗结构的组成部分，对大坝的稳定起到关键作用。防渗墙施工属于地下隐蔽工程，受汛期及地质条件影响大，合理的施工技术措施及科学决策对人坝防渗墙施工具冇非常重要的作用。节点工期0标关系到整个大坝填筑，因此工期非常紧迫，黄金坪大坝防渗墙比合同工期提前2个半月完工，为大坝后续填筑施工争取到了宝贵吋间。(2)施工规范要求防渗墙槽孔内浆面高程必须高出地下水位2m,在实际施工中，若有条件，施工平台高程宜高出地下水位尽量多一些。(3)MMH正电胶高性能泥浆在超百米防渗墙施工工程中对提高固壁、悬浮效果，保障深墙的顺利施工起到了很好的作用。参考文献[1】高钟璞，《大坝基础防渗墙》中国电力出版社[2】《水利水电工程混凝土防渗墙施工规范》DL/T5199-2004中国电力出版社作者简介：杜鹏：男，工程师，中国水电基础局有限公司，40岁；赵先锋：男，高级政工师，中国水电基础局有限公司，43岁。