溪洛渡水电站上游围堰防渗墙施工技术研究

张文萍，童优良，黄理军

（1.湖南农业大学工学院，湖南长沙 410128；2.水电八局溪洛渡大坝施工局，湖南 长沙410007）

混凝土防渗墙是在松散透水地基中连续造孔,以泥浆护壁,往孔内灌注混凝土而成墙的防渗建筑物.混凝土防渗墙施工进度快、安全可靠、检测手段成熟，是一种稳妥、实用的基础处理方法,广泛应用于水利水电、城建、航运等建筑物的施工[1].

溪洛渡水电站上游围堰位于大坝上游约285 m处，堰体防渗采用碎石土斜心墙，心墙最大高度58.0 m；堰基覆盖层（包括堰体填筑料）防渗采用塑性混凝土防渗墙，防渗墙施工平台高程384.00 m，混凝土防渗墙最大深度52.0 m，厚度1.0 m，防渗轴线长度为120.23 m，防渗面积为4 296.12 m2.基岩防渗采用帷幕灌浆，墙下帷幕灌浆采用在混凝土防渗墙内预埋灌浆管方法施工，防渗墙下基岩灌浆帷幕深度进入q≤10 Lu岩层以内[3].

为减少围堰填筑和防渗墙施工间的相互干扰，将上游围堰防渗墙轴线再次上移了5.0 m，且由于厂房进水口和导流洞进口开挖时大量石渣滚入金沙江内，使原围堰部位的覆盖层分布、厚度和结构都发生了明显的变化，靠近两侧岸边石渣厚度较大，且以大孤石为主，架空严重，防渗墙施工难度极大.本文重点对水电站上游围堰混凝土防渗墙施工技术进行探讨，以期为今后防渗墙施工提供一定技术依据.

1 工程地质条件

根据坝区钻孔资料分析，由下至上大致可分为3层，第1层透水性较强，抽、注水试验测得K=10-1～10-2cm/s[3]，第 2 层架空现象比较明显，厚度变化大，一般厚7～12 m，第3层属强透水层.

防渗轴线部位河床地面高程约357 m，基岩顶板高程最低点约336 m，基岩面起伏较大，一般在5 m左右.防渗线附近的X95钻孔揭示2~3层间错动带分布高程为 310.64 m.P2β2、 P2β3层的层内错动带较发育，多集中分布在2~3层间附近，但规模较小，钻孔内表现为缓裂密集带，错动类型以裂隙岩块型为主.河床基岩透水性较强，从钻孔压水试验来看，2~3层间及其以上岩体Lu值均大于10 Lu,属中等透水；2~3层间以下岩体Lu值均小于10 Lu,属弱透水[3].

上游围堰两岸大部分基岩裸露，局部由3～8 m厚的崩坡积块碎石层覆盖，自然边坡稳定，基岩为 P2β4、 P2β5、 P2β6层玄武岩和角砾集块熔岩.3~4、4~5、5~6层间错动较强，分布较连续，以裂隙岩块型为主.P2β4、 P2β5、 P2β6层内错动带较发育，破碎带宽0.05～0.20 m，由碎裂岩、角砾岩和岩屑组成，随机分布.上游围堰堰肩裂隙发育，一般延伸短小，裂隙面起伏粗糙.两岸岩体风化卸荷较强，弱风化上段 （弱卸荷）水平深度达60～70 m,垂直深度40～50 m，弱风化下段水平深度80～100 m，垂直深度50～60 m.受结构面及风化卸荷的影响，堰肩岩体较破碎，渗透性较强.

2 防渗墙施工临建

2.1 导墙与施工平台

现场施工平台主要包括钻机平台、倒浆平台.施工平台沿防渗墙轴线通长布置，上游围堰钻机平台布置在轴线下游侧，钻机平台宽6.0 m；倒浆平台布置在轴线上游侧，宽9.45 m，外侧为排浆沟，宽×高=0.5 m×0.5 m.钻机行走轨道由4道钢轨组成，其下按50～70 cm的间距铺设15 cm×15 cm×450 cm的枕木，钢轨固定于枕木之上.枕木铺设前对场地进行平整和夯实，并与防渗墙轴线平行埋设3道卧木，经测量平整度满足要求后，方可铺设；倒浆平台和排浆沟用C20混凝土浇筑，倒浆平台厚度为15～20 cm，从槽口至排浆沟为3%的斜坡，以便于浆液自流.

导墙采用直角梯形断面、现浇配筋混凝土结构.导墙基础修筑在稳固的地基上，对松散地基土进行加密处理.

2.2 泥浆系统

根据防渗墙造孔工艺、施工高峰用浆量和场地条件,上游围堰设置一个供浆及回收浆液系统,在浆池部位架设2台3PN型泥浆泵，利用直径150 mm钢管送浆,混凝土浇筑时，用3PN泥浆泵及软管向回收池进行泥浆回收,经充分膨化的新鲜泥浆作为改善槽内泥浆性能和清孔换浆时使用.

2.3 混凝土拌合系统

防渗墙采用商品塑性混凝土，拌好的混凝土采用8 m3混凝土搅拌车运至现场入槽浇筑.

3 施工方案

（1）导墙采用 “直角梯形”断面，浇筑C20混凝土，中间及底部布设受力钢筋，以增强导墙的抗弯性能，加大接头管起拔时导墙荷载能力.

（2）防渗墙施工时沿防渗轴线每个一期槽内布设一个先导孔 (10 m左右)，以判定防渗墙轴线部位基岩的顶板高程，确保防渗墙每个部位的嵌岩均达到设计标准.先导孔结合防渗墙主孔施工进行，利用冲击钻机钻到设计基岩面附近时，改用SM-400全液压钻机下设地质套管，然后换XY-2型地质钻机进行钻孔取芯.

（3）对覆盖层中漏失地层布设灌浆孔预灌浓浆，孔位布置在每个槽孔的副孔中心位置，钻孔采用跟管钻进，静压灌注水泥粘土浆，浆液中可掺加水玻璃和膨润土等.

（4）防渗墙成槽施工采用 “钻劈法”，槽孔分为一、二期槽，其中一期槽为二主一副，二期槽为三主二副.

（5）固壁泥浆.防渗墙造孔施工以膨润土浆液为主、遇漏失地层要多填粘土和碎石渣，用冲击钻进行挤压密实.清孔换浆采用膨润土泥浆，确保浇筑质量；气举式反循环清孔，确保浇筑前孔内淤积不超标.

（6）槽段分一、二期施工，墙段连接采用“接头管法”和 “钻凿法”.

（7）灌浆预埋管下设采用直径114 mm钢管，直径22 mm钢筋制作保持架，焊接为一整体桁架.每段桁架高度应根据槽孔孔深分段制作.吊车起吊，孔口连接，整体下设.根据槽长调整钢筋保持架的长度.确保相邻的灌浆管间距为1.5 m,并随时注意调整一期槽孔与二期槽孔端头部位相邻两灌浆管的间距为1.5 m.

上游围堰防渗墙施工共进行了27个孔的预灌浓浆，灌浆深度一般为30m，灌入水泥85268.Okg， 膨润土 167173.3 kg.

4 特殊情况处理

4.1 漏浆、塌孔处理

（1）造孔过程中，如遇少量漏浆，则采用加大泥浆比重，投堵漏剂等处理，如遇大量漏浆，单孔采用回填粘土钻进处理，槽孔采用投锯末、水泥或高水速凝材料等进行堵漏处理，并用冲击钻挤实钻进，确保孔壁、槽壁安全.

（2）塌孔处理：由于覆盖层级配不均，结构松散，造孔中出现多次塌孔.发现有塌孔迹象，首先提起施工机具，根据塌孔程度采取回填粘土、或低标号混凝土等处理；如孔口塌孔，采取布置插筋、拉筋和架设钢木梁等措施，保证槽口的稳定.

4.2 漂石、孤石钻进

本工程防渗墙内漂石、孤石含量大，钻进工效低、易产生孔斜，针对这一难点采取了以下措施处理：

（1）槽内爆破.在防渗墙造孔中遇漂卵石、孤石时，可采用SM-400型全液压工程钻机跟管钻进，在槽内下置定位器进行钻孔，钻到规定深度后，提出钻具，在漂卵石、孤石部位下置爆破筒，提起套管，引爆.爆破后漂卵石、孤石被破碎，加快了钻进速度.爆破筒内装药量按岩石段长2～3kg/m，如系多个爆破筒则安设毫秒雷管分段爆破，以避免危及槽孔安全.因SM-400型全液压工程钻机采用风动潜孔锤冲击钻进，其在硬岩中的钻进速度可达1.5m/h，可快速穿透漂卵石、孤石，为爆破做好准备.该方法节省钻孔工程量，爆破效果也好，但应注意槽孔安全.

（2）聚能爆破.在漂卵石、孤石表面下置聚能爆破筒进行爆破，爆破筒聚能穴锥角为55～60°，装药量控制在3～6 kg，最大为8 kg.在二期槽孔内则采用减震爆破筒，即在爆破筒外面加设一个屏蔽筒，以减轻冲击波对已浇筑墙体的作用.槽内聚能爆破方法简便易行，与防渗墙施工干扰很小，本工程在孔深30 m以下碰到孤石时采用了多次聚能爆破处理.

（3）钻头镶嵌耐磨耐冲击高强合金块.用耐磨耐冲击高强合金块作钻头或重锤的冲击底刃，可增强破岩效果，减小钻头磨损，增长钻头的使用寿命，大大节约焊钻头时间，纯钻工时利用率高，钻进工效有显著提高.

4.3 孔斜的处理

因本工程防渗墙内孤、漂石较多，导致孔斜经常出现超标现象，当槽孔施工发生孔斜时，将使墙体的有效厚度减少以及影响墙体的连续性，因此，孔斜的控制尤为重要，施工中采取了以下措施：

（1）改变钻头规格、形状.冲击钻机施工中要勤测量，及时掌握孔形情况，如发现偏斜，可在钻头上加焊一圈钢筋，扩大钻头直径，扩孔改变孔斜；或在孔斜的相反方向加焊耐磨块进行修孔.

（2）回填石料修孔.冲击钻机造孔中如果发生孔斜，可用10～50 cm石料回填至偏斜段顶部，重新进行该段造孔，并加大造孔过程中的测斜密度，严加控制进行修孔.

（3）定位、定向聚能爆破处理探头石.造孔过程中遇到探头石极易发生孔斜，可采用定位、定向聚能爆破炸掉探头石后继续钻进.

4.4 混凝土浇筑堵管的处理

混凝土的浇筑质量是防渗墙施工成败的关键环节.防渗墙的浇筑应严格按照规范的规定执行.有效地控制混凝土的搅拌质量及按规定掌握导管的埋深，是避免发生堵管的关键措施.

浇筑中一旦发生堵管，则利用吊车上下反复提升导管进行抖动，疏通导管，如果无效，可在导管埋深允许的高度下提升导管，利用混凝土的压力差，降低混凝土的流出阻力，达到疏通导管的目的.

4.5 陡坡段基岩中造孔

本工程围堰基岩边坡局部呈陡坡状，防渗墙按要求需入岩0.5 m以上，在陡坡状基岩中造孔，由于钻具在下落冲砸基岩时容易溜钻，嵌岩很困难，施工中极易发生孔斜，不仅钻进效率极低而且钻进效果极差，如处理不好，将严重制约防渗墙工期，嵌岩不好会严重影响防渗墙质量，施工中采取了以下措施进行处理：

先施工端孔，用冲击钻机钻进，穿过覆盖层至基岩陡坡段，然后在孔内下置定位器和爆破筒，将爆破筒定位于陡坡斜面上，经爆破后，使陡坡斜面产生台阶或凹坑，然后在台阶或凹坑上，下置定位管和定位器 （套筒钻头），用SM400型全液压钻机钻爆破孔，下置爆破筒，提升定位管和定位器进行爆破，爆破后用冲击钻头进行冲击破碎，直至终孔.

施工结果表明，先进行过预爆和预灌浓浆的部位，在进行防渗墙造孔时，漏浆、塌孔情况大大减少，工效明显超过未进行预爆和预灌浓浆的部位，故防渗墙施工前进行预爆和预灌浓浆的措施，取得了较好的效果.

防渗墙施工完成后，在往上接高混凝土前，对槽段墙顶进行了开挖，清除表层浮浆和质量欠佳的混凝土，直至设计高程，结果表明混凝土防渗墙浇筑质量可靠，墙段之间接缝咬合紧密，无任何缝间夹泥现象，且防渗墙墙顶高程全部大于设计高程，均满足设计要求.

[1]杨福强.混凝土防渗墙技术在某水电站上下游围堰上的应用[M].北京:化学工业出版社，2009：39-41.

[2]DL/T5148-2001.水电水利工程混凝土防渗墙施工规范[G],2004.

[3]SL31-2003.水利水电工程钻孔压水试验规程[G],2003.