班多水电站混凝土防渗墙施工技术

第４０卷第１２期２００９年６月　　人　民　长　江Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ　　Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．１２Ｊｕｎｅ，２００９收稿日期：２００９－０５－１０作者简介：王军辉，男，武警水电第二总队第五支队，工程师。　　文章编号：１００１－４１７９（２００９）１２－００２４－０３班多水电站混凝土防渗墙施工技术王军辉　段　琳（武警水电第二总队第五支队，江苏常州２１３０３１）摘要：黄河上游河段河床地质条件复杂，多个已建和在建水电站的围堰采用灌浆防渗施工技术，效果均不理想，因此围堰防渗技术是黄河上游修建水电站的一大难题。在河床地质条件复杂的情况下，对班多水电站主河床围堰防渗施工技术进行了有益的探索，采用混凝土防渗墙技术，取得了良好的效果，围堰渗漏量远远低于设计指标，为大坝基坑开挖创造了良好的施工条件。关　键　词：围堰防渗；防渗墙；施工技术；黄河上游；班多水电站中图分类号：ＴＶ２２３．４　　　文献标识码：Ａ１　工程概况黄河班多水电站位于青海省海南藏族自治州兴海县和同德县交界处的班多峡谷出口处，水库大坝全长３１２．５ｍ，坝顶高程２７６４．０ｍ，最大坝高７８．４５ｍ。上、下游围堰堰下基岩顶板呈“Ｕ”字形，最低高程分别为２７０２ｍ和２７０１ｍ，堰基冲积砂卵砾石层厚度一般为５～９．６ｍ，并存在漂砾和孤石，具强透水性，堰基及靠两岸的部位存在渗漏（绕渗）和渗透稳定问题，需进行有效防渗处理，防渗深度以进入弱风化基岩２～３ｍ为宜，以最大限度减少向厂坝基坑的渗流。上游围堰基岩岩性为薄层板岩夹砂岩层（Ｔ２－ＳＩ＋Ｓｓ），下游围堰基岩岩性为薄层板岩夹砂岩层及花岗岩岩脉。岩体中断裂构造发育，岩体完整性差，基本无强风化，岩体透水率以弱透水为主。２　围堰防渗墙简介主河床采用土石围堰挡水，由于河床覆盖层相对较厚，且围堰部位河道狭窄，围堰基础防渗采用截水墙方式开挖难度较大。经过比较，堰基和堰体防渗均采用混凝土防渗墙。防渗墙为从基岩至堰体浇筑的一道０．８ｍ厚的素混凝土连续墙。上游围堰堰顶高程２７４０．０ｍ，为适当降低防渗墙造孔深度，防渗墙墙顶高程为２７３２．０ｍ，最大墙高２９ｍ，面积约１３７０ｍ２（根据洪水特性，在上游侧增设粘土子堰，堰顶高程２７３６．０ｍ）。下游围堰防渗墙墙顶为堰顶高程２７２６．０ｍ，最大墙高２４ｍ，面积约１３１０ｍ２。上游围堰典型结构见图１。图１　上游围堰典型剖面（单位：高程ｍ，其余ｃｍ）　第１２期　　　王洪涛等：青草沙水库输水泵站地下连续墙施工技术３　防渗墙施工技术３．１　施工平台平整及导向槽开挖围堰填筑至防渗墙施工高程后平整场地，用振动碾碾压密实。为便于清除石渣和泥浆，场地修成大约５％坡度。根据设计图纸放出防渗墙中心线和导向槽两条开挖边线。导向槽开挖到设计高程后及时复核，整平槽底。导墙混凝土和防渗墙施工前按结构进行测量。３．２　导墙混凝土施工围堰和坝基均采用“Ｌ”型导墙，导墙深１５０ｃｍ、底边宽１５０ｃｍ，墙厚３０ｃｍ，配１６螺纹钢筋，导墙间距为１００ｃｍ，混凝土强度为Ｃ１５。导墙基础应碾压密实，两侧回填粘土并夯实。导墙结构满足规范要求。导墙分两层施工，第一层浇３０ｃｍ厚平板，第二层完成导墙浇筑。导墙混凝土浇筑后覆盖保温被保温到７５％强度拆模，同时在内墙上面分层均匀支撑１００ｃｍ长的方木，防止导墙向内挤压。导墙结构见图２。图２　防渗墙导墙及施工平台断面（单位：高程ｍ）３．３　泥浆３．３．１　制浆材料根据工程实际，采用优质的Ⅱ级钙基膨润土泥浆或优质粘土泥浆进行护壁。分散剂采用工业碳酸钠（Ｎａ２ＣＯ３），降失水增粘剂为中粘类羧甲基纤维素钠（ＣＭＣ）。膨润土或优质粘土进场前，对料源的相应指标进行检测。每批膨润土进场后取样配浆试验，如达不到护壁标准，适当调整泥浆拌制的材料用量或根据现场试验加以处理。３．３．２　泥浆制备、检验分别开挖２个长×宽×深＝８ｍ×６ｍ×２ｍ泥浆池，配置ＬＪ－４００高速制浆机。按规定的配合比配制泥浆，各种材料的加量误差不大于５％。泥浆处理剂使用前配成一定浓度的水溶液，纯碱水溶液浓度为２０％。每次泥浆的搅拌时间为３～５ｍｉｎ，并通过试验确定；泥浆站旁设膨润土泥浆试验室，按照规范检测新制膨润土泥浆的性能。３．３．３　废浆处理及净化回收在造孔过程抽出的泥浆含砂量较大，利用价值不大，直接将其通过排污沟汇入沉淀池处理。３．４　防渗墙成孔３．４．１　造孔设备根据地层渗透性较大和漂石、孤石等含量不高，岩石硬度不大的地层特点和同类型工程施工经验，钻孔设备主要采用ＣＺ－５型冲击钻机，并在冲击钻钻头刃部加焊特殊的耐磨钢材，以减少钻头的磨损，提高造孔效率。３．４．２　槽段划分及钻机就位导墙施工结束后，在导墙顶面上划出槽段线，按照图３用红漆标明单元槽段的编号，同时标出每槽墙顶标高，便于计算造孔深度。经常检查导墙的间距、整体位移、沉降，并作好记录，成槽前做好复测工作。导墙混凝土达到规范要求强度后，铺设钻机轨道，同上方法在钢轨上划分槽段，按照槽段布置钻机。图３　槽孔划分示意（单位：ｃｍ）３．４．３　造孔方法防渗墙成槽施工方法采用“四钻三劈”法，抽桶出渣。施工时先施工Ⅰ期槽孔，后施工Ⅱ期槽孔，同一期槽孔遵循先主孔钻进，后劈打副孔，最后劈打小墙（主孔与副孔之间的部分）成槽的原则。奇数孔为主孔，偶数孔为副孔。主孔长度为８０ｃｍ，副孔为１２０ｃｍ。每个槽孔由４个主孔和３个副孔组成，单个槽孔长度为６８０ｃｍ，槽孔距６００ｃｍ。３．４．４　造孔技术要求（１）槽孔壁平整垂直，孔位中心允许偏差不大于３ｃｍ，孔斜率不大于０．４％，含孤石、漂石的地层及基岩面倾斜度较大等特殊条件下，孔斜率不大于０．６％。任意深度的槽孔套接厚度不小于设计墙厚的２／３。（２）孔斜满足要求，根据测斜结果采用定向聚能爆破等措施及时纠偏，保证孔斜率符合设计要求。孔深、孔型，槽孔中任意高程水平断面应符合设计要求，不应有梅花孔、探头石和滤浪形小墙等。槽孔进入基岩的嵌入深度符合设计要求，并采用岩芯取样法确定基岩面的分布高程。（３）造孔过程中孔内泥浆面应始终保持在导墙顶面以下３０～５０ｃｍ，严防塌孔。３．４．５　出渣采用抽桶出渣的方法将渣料提出，倒在倒浆平台上，浆液由排污沟排到排污池固化。３．４．６　清孔换浆（１）清孔验收标准。槽孔终孔验收合格后，进行清孔换浆工作。槽孔清孔换浆结束后１ｈ要达到标准：孔底淤积厚度不大于１０ｃｍ、泥浆比重小于１．１０ｇ／ｃｍ３、泥浆粘度小于３０ｓ、泥浆含砂量小于１０％。Ⅱ期槽在清孔换浆结束前，用刷子钻头清除Ⅰ期槽孔端头混凝土孔壁上的泥皮。结束标准为刷子钻头上不再带有泥屑，刷洗过程中孔底淤积不再增加。在清孔验收合格后４ｈ内浇筑混凝土。如不能按时浇筑，则按上述规定重新检测，达不到要求可重新换浆清孔。（２）清孔方法。清孔采用抽桶出渣的方法。清孔同时向槽内不断补充新鲜泥浆。清孔时还可下钻头不断搅动孔底沉积物，以彻底有效清除沉渣。一个单孔清孔完毕后，移动钻机逐孔清孔。如单元槽段内各孔孔深不同，清孔秩序为先浅后深。３．５　墙体混凝土浇筑３．５．１　水下混凝土浇筑前准备工作混凝土最终浇筑高程上游围堰为２７３２．０ｍ，下游围堰为２７２６．０ｍ。（１）检查上道工序后，对一期槽段在接头板外侧先用沙袋或粘土填堵密实，防止混凝土浇筑时绕流。５２　　人　民　长　江２００９年　（２）吊放浇筑架，下放导管，在导管内放入隔水球胆或隔水塞。采用两根导管浇筑，导管用丝扣连接，丝扣之间用橡胶密封圈密封。导管下设要求为：一期、二期浇筑均采用两组导管，一期槽导管距孔端或接头管间距为１００～１５０ｃｍ，二期槽导管距孔端为１５０ｃｍ；当槽底高差大于２５ｃｍ时，将导管置于控制范围的最低处，导管底口距槽底距离为１５～２５ｃｍ。（３）在槽口吊放泥浆泵，接好泥浆回收管路。混凝土的性能指标：入槽塌落度为１８～２２ｃｍ，保持１５ｃｍ以上时间不小于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；胶凝材料用量不小于３５０ｋｇ／ｍ３；混凝土密度不小于２．１ｇ／ｃｍ３；水灰比小于０．６５。３．５．２　混凝土浇筑工艺准备工作结束后，要求混凝土供应能力在４０ｍ３／ｈ左右，来料均匀连续，和易性良好，混凝土到达现场后按要求测试坍落度。开浇前现场混凝土满足开浇阶段混凝土量的需要，确保导管埋入混凝土中不小于１ｍ，并做好施工记录。开浇后，开动泥浆泵回收泥浆，污染泥浆抽入废浆池。采用直升式导管法进行泥浆下的混凝土浇筑。浇筑时导管埋入混凝土１００～６００ｃｍ，保持槽孔内混凝土面均匀上升，上升速度应不小于２００ｃｍ／ｈ，每隔３０ｍｉｎ测定一次混凝土面的深度，保证混凝土面高差控制在５０ｃｍ范围内；浇筑过程中孔口设盖板，防止人和杂物掉入。当混凝土不畅通时，可将导管上下提动，提动幅度在３０ｃｍ左右。混凝土供应如因故中断，中断时间不得超过４０ｍｉｎ。３．５．３　墙段连接工程墙段连接采用“钻凿法”施工，即Ⅰ序段和Ⅱ序段重叠一个孔位。４　结语４．１　结论防渗墙施工结束后进行基坑抽水，至基坑开挖结束，此期间对基坑实际渗漏量进行了３次测试，测出上游围堰渗水平均值大约为１８０ｍ３／ｈ，主要为坝肩右岸与岸坡相接部位和龙口两处，下游围堰基本没有渗水。４．２　经验（１）为防止截流合龙时戗堤进占抛投料进入防渗体部位，造成防渗墙施工困难，截流戗堤应布置在上游围堰中心线下游的适当位置，混凝土防渗墙布置在戗堤上游。（２）围堰培厚过程中，对防渗墙部位的填料粒径应加以严格控制，防止粒径４０ｃｍ以上大块石进入防渗墙体部位。（３）根据截流特点和经验，由于大块石多，龙口防渗难度最大，防渗墙施工过程中应特别重视造孔质量，必须进行取芯确认造孔进入基岩的合适深度，并请地质工程师进行鉴别，防止误判。（４）浇筑防渗墙混凝土前，应做好各项准备工作，配足混凝土运输车，保证混凝土连续供应。（编辑：刘忠清櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅）（上接第１６页）　　（１）与核子密度仪相比，无核化是无核密度仪的最大优势，购买前不需要申请辐射许可证及进行环境评价报告。（２）若试验检测中具备一步法操作条件，与环刀法等方法相比其检测速度能大为提高。从围堤填筑检测应用情况来看，无核密度仪一般５～８ｍｉｎ完成１个测点的检测工作，检测速度完全能够满足土方填筑连续施工的要求。（３）环刀法等传统破坏性检测方法在检测后会留下大小不等的试坑，且扰动周边压实面。虽然规范对这些试坑的回填要求进行了详细说明，但在施工中试坑的回填质量控制一直是个被忽视的环节，往往成为质量隐患。无核密度仪属于无损性检测，对原有已压实面不造成破坏，不会影响填筑质量。虽然ＭＤＩ无核密度仪的先进性毋庸置疑，但由于研制时间较短且目前工程实例不多，故同时也存在以下局限性。（１）ＭＤＩ密度仪本身的测试精度有待提高，其标称含水率误差±１％之内，干密度误差±３％之内。施工中水库粘性土轻型击实最大干密度一般介于１．６０～１．７５ｇ／ｃｍ３，若以干密度作为施工质量控制指标，其试验误差达到±０．０５ｇ／ｃｍ３，有可能出现实际碾压结果合格，但试验结果不合格的现象。（２）使用无核密度仪需要确定电介质常数和土体电导率两个常数，大型水利工程土质情况都较为复杂，各类土壤相互生成，每一种土料需要确定对应的两个常数。目前一般施工单位未配备专职地质人员，就算有专职地质人员，仍需要通过试验进行土料的分类，现场凭肉眼很难正确区分，尤其是外观较为接近的土料。以围堤填筑检测的结果来看，对于均匀Ｑ３－２粉质粘土，碾压后使用无核密度仪检测的干密度结果与环刀法检测的结果较为接近；但按照Ｑ３－２粉质粘土所试验得出的常数，对于含有少量夹砂的Ｑ３－２粉质粘土，使用无核密度仪检测的干密度存在明显的失真现象，导致不能采纳无核密度仪的检测结果。（３）条件许可时，采用一步法确实能提高检测速度，但对于复杂且不易简单分辨的土质，实际检测时采用两步法较多。此种条件下无核密度仪的检测速度比环刀法快，但相比核子密度仪２ｍｉｎ左右检测１个点的速度则慢得多，达不到加快检测速度的目的。４　结语科技的进步推进了社会的发展，试验检测技术已经从“破坏性检测”发展到“