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深厚覆盖层河床围堰防渗墙施工技术要点

摘 要：枕头坝水电站二期上下游围堰防渗墙修建于地质条件复杂且有夹砂层、覆盖层深厚的河道上，如何有效保证防渗墙的质量，是施工技术研究重点。通过分析和研究防渗墙的受力特性、深厚覆盖层的地质特性，从防渗墙造孔成槽、泥浆固壁施工技术、槽段连接等重、难点技术上，合理优化施工方案，保证防渗墙的成墙质量。
关键词：防渗墙;施工方案;成墙质量
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2019.21.080
1 前言
随着水电施工技术的发展，在深厚覆盖层上建坝已经非常普遍。就渗流方面考虑，由于覆盖层地质结构松散，渗透系数比较大，因此深厚覆盖层成为整个大坝工程的主要渗流通道。对此控制坝基的渗漏成为首要问题。当前，对于深厚覆盖层有效的防渗设施主要有两种方法分别是水平防渗和垂直防渗，水平防渗的措施为铺设复合土工膜或设置上游水平铺盖，垂直防渗问题通常考虑采用防渗墙形式。其中防渗墙造孔成槽、泥浆固壁、槽段连接等施工技术是影响防渗墙质量的重要因素。
2 工程概况
枕头坝水电站坐落于四川省乐山市金口河区，为大渡河干流水电递级规划的第19个梯级电站。大坝坝址位于大沙坝～月儿坝河段，距离成都市约260km，大坝控制流域面积为73057km2，多年平均流量1360m3/s。电站开发任务以发电为主，且兼顾下游用水，堤坝式开发，厂房是河床式。大坝最大坝高86.5m，正常蓄水位624m，电站装机容量720MW，多年平均发电总量为32.90亿kW·h[1]。
枕头坝一级水电站二期围堰由上下游围堰、纵向混凝土围堰组成。上下游横向围堰采用土石围堰，土工膜心墙作为堰体防渗，混凝土防渗墙为堰基防渗。围堰防渗墙轴线总长393m，总计17240㎡，上游围堰防渗墙最大槽深58.3m，一般槽深41m，下游围堰防渗墙最大槽深52m，一般槽深47m。混凝土防渗墙墙厚1m，入岩深1m。
3 覆盖层地质特性
围堰地基主要由河床含漂砂砾石层组成，平均厚35～50m。地基表层有大孤石分布，主要分布在靠近岸坡处，最大孤石块径达5.0m以上。河床砂卵砾石层中，漂石块径大小为20～70cm，卵砾石成分复杂，且一般粒径为4～9cm，主要由白云岩、砂岩、玄武岩及灰岩组成，磨圆度中等～较差，呈次圆状。局部段由中粗砂及少量细砂充填，见有草绿色、灰色中粗砂或细纱层3层比较连续的砂层分布。覆盖层上部结构中等密实，下部结构呈现密实状态，分析统计河床砂卵砾石层，发现卵砾石约占总量的70%～90%，砂粒约占30%～10%[2-3]。
围堰下伏地层岩性为玄武岩，顶面高程548～533m，裂隙中等～较发育，一般状态为弱风化层，基岩表面呈中等透水性，岩性总体坚硬。与两岸相接的堰基岩性仍为玄武岩，且堰肩岩体水平向渗透性较大，因受裂隙及风化卸荷的影响，并且地下水位低平。下游围堰600m高程以下全部为覆盖层，覆盖层物质组成主要为碎块石及阶地砂卵砾石层构成，粘土含量较少，透水性较强[2-3]。
4 槽孔建造
（1）槽段划分。槽孔划分成Ⅰ序槽和Ⅱ序槽，两序间隔施工。Ⅰ序、Ⅱ序槽长为5m，槽内分为3个主孔、2个副孔。上游围堰分为16个Ⅰ序槽段和15个Ⅱ序槽段施工，下游围堰分为23个Ⅰ序槽段和22个Ⅱ序槽段。
（2）造孔成槽方法。防渗墙成槽施工方法采用保定ZZ-5型冲击钻机，先将槽段内的主孔冲击钻进到设计深度后，再钻、劈副孔。因覆盖层中有砂层分布，正常钻进时多投粘土、多抽浆、勤放、少放钢绳。
（3）造孔质量控制。严格控制槽段主孔的偏斜率，保证主孔偏斜率在3.0‰内。造孔过程控制原则为勤测斜、勤补钻机、勤记录，发现孔斜超出标准，及时采取措施纠偏，根据具体情况选用的纠偏措施为清扫钻孔、回填块石、下放纠偏仪器、爆破清除等。孔斜部位的纠偏合格标准必须达到要求，在主孔不合格的状态下不能施工副孔，副孔的孔斜率不得大于4‰，其中含漂石块球体的情况，副孔孔斜率控制在5‰内，槽孔孔壁平整无梅花孔、探头石、波浪形小墙等。
5 清孔验收
为了保证清孔质量满足要求，采取常规的抽筒换浆法清孔，在换浆时及时补充新浆，确保孔壁不塌陷、掉块。清孔换浆满足技术要求：泥浆比重<35s，含砂量<5%。泥浆取样位置距孔底0.5～1.0m。Ⅱ序槽清孔换浆前，首先使用刷子钻头清除接头孔壁上的泥皮。清孔合格后4h内浇筑混凝土。
6 槽段连接
防渗墙段连接采用钻凿套接法，这种接头方法简便，适合枕头坝围堰覆盖层的地质特性。施工方法是在一序槽混凝土终凝24h内，将钻机对准原孔位下钻，钻至原孔深，一二期槽孔套接孔的两次孔位中心线的任意偏差值保证搭接墙厚95%的要求。经验收合格，施工二序槽，最终连通成墙。
7 水下浇筑混凝土
根据覆盖层地质特点以及满足围堰堰体沉降变形，防渗墙混凝土主要物理性能指标为入槽坍落度18～22cm，坍落度保持15cm以上的时间不小于1h，扩散度34～40cm。混凝土初凝时间不小于6h，终凝时间不大于24h。
防渗墙混凝土浇筑采用水下直升导管法。槽孔清孔验收后，下设2套φ250mm钢制导管，导管为螺纹连接。导管安装采用钻机，2套导管间距不得大于3.5m，一期槽孔两端的导管中心距槽孔边缘不大于1.5m，二期槽孔两端的导管中心距孔端不大于1.0m。采用球塞式隔水栓，導管距孔底的距离大于球赛的直径。首罐料浇筑时，先在浇筑漏斗内注入适量的水泥砂浆，并准备足够的砼，以使导管内砼面上升速度不小于2m/h，导管埋深不小于1m，不大于6m，每30min测量一次砼面，每2h测定一次导管内砼面，使砼面均匀上升，高差控制在0.5m内;砼终浇高程，高出设计顶面高程0.5m以上。
8 特殊地质部位采取的措施
上、下游围堰防渗墙槽段下部基岩钻孔取芯和基岩压水试验，取芯为防渗墙以下3m。上游围堰防渗墙取芯岩性为灰色玄武岩，弱风化，陡倾裂隙比较发育，岩芯较破碎，钻孔渗水量为160L/s，钻孔附近有明显破碎带，因此上游防渗墙下部基岩存在渗水通道。下游防渗墙取芯岩性为灰白色花岗岩，弱风化，裂隙属张性裂隙中等发育，岩芯完整性较差，多呈短柱桩，孔渗水量为0.2L/s，根据施工经验分析下游防渗墙墙底存在裂隙渗漏区域。针对裂隙渗漏区域的处理方案，进行精确勘察，并进行专家头脑风暴，最终决定在上下游围堰防渗墙下增加帷幕灌浆处理以确保防渗效果。帷幕灌浆上下游钻孔总量为3519.3m，上下游同时施工，按照分序加密的原则，分二序施工，灌浆段深入基岩约8m，灌浆后基岩渗透系数小于5Lu。
帷幕灌浆施工完成后，发现17#～21#帷幕灌浆孔下的基岩相当破碎，存在渗漏现象。经补充勘察，基岩存在大的贯穿性孔洞，虽然灌注了砂浆或混凝土，但在水头差作用下水泥颗粒在砂浆或混凝土未初凝前被带走，留下砂石骨料。经研究，采用辅助措施化学灌浆方法进行快速堵漏处理，灌浆材料选用油溶性聚氨酯灌浆材料9105、水溶性LW+HW聚氨酯浆液。灌后渗漏水现象消失。
9 防渗墙质量检测
枕头坝一级水电站上下游围堰防渗墙质量检测由第三方进行，综合物探检测方法主要有钻孔取芯、孔内摄像、声波CT等方法对防渗墙深度、缺陷、均匀性及渗透性等检测。检测结论为，防渗墙墙体质量较好，渗透系数为4.96×10-8～10.01×10-8cm/s。攝像成果表明混凝土局部存在不密实、小蜂窝的现象，但整体满足设计要求。
10 结语
枕头坝水电站二期上下游围堰防渗墙是在深厚覆盖层进行的，覆盖层地质特性复杂且有夹砂层，为了保证防渗墙质量、工程进度，施工中探索了一套适合该区域防渗墙施工工艺。但在施工过程中，特殊地质部位发生渗漏现象，施工过程中采取了增设帷幕灌浆、化学灌浆的方法有效的解决了渗漏问题。应当指出，深厚覆盖层修建防渗墙的施工技术仍需继续积累经验。
参考文献：
[1]徐晓峰，王涛旭，姚新月.枕头坝一级水电站二期上游围堰基础渗漏通道堵漏处理[J].水利水电施工，2013-06-15.
[2]刘道文，崔鹏飞，张林.枕头坝二期围堰防渗墙施工工艺和质量控制[J].人民长江，2012-07-28.
[3]刘儒.枕头坝一级水电站二期围堰设计及优化[J].四川水利，2015-02-15.

-全文完-