向家坝水电站大坝坝基防渗墙施工技术难点及对策

孟德志

（葛洲坝集团股份公司向家坝施工局，宜宾 644612）

1 工程概况

向家坝水电站位于是金沙江下游河段的最末一个梯级，位于四川省宜宾县和云南水富县交界处，电站距离下游宜宾市33km，距离水富县城1.5km。电站装机6400MW，分二期施工。左岸一期主体工程包括永久升船机与二期纵向围堰结合段、冲沙孔坝段以及左岸非溢流19个坝段组成。二期工程主要包括升船机、左岸厂房坝段，泄水坝段、右岸非溢流坝段和左岸坝后厂房及消力池等建筑物。大坝为混凝土重力坝，坝顶设计高程384m，最大坝高162m。

2 防渗墙设置

向家坝水电站大坝坝基地质条件复杂，泄水坝段上游帷幕部位分布有挠曲核部破碎带。挠曲破碎带主要为碎屑结构和碎块结构，挠曲核部破碎带结构致密、抗压强度低、遇水泥化。根据前期有关灌浆试验，挠曲破碎带结构致密，水泥灌浆效果较差，该岩体防渗和变形稳定问题突出。为解决挠曲破碎带的防渗和变形稳定问题，设计中决定采取在泄①～⑥坝段坝基适当深挖，用混凝土置换破碎岩层，在泄④～⑩坝段（后调整为泄④～⑧坝段）坝基高程203m帷幕部位先施工防渗墙，防渗墙下再接防渗帷幕的综合方案处理地质缺陷。

坝基混凝土防渗墙布置在上游高程210m防渗墙廊道和防渗墙隧洞中心线迎水侧，防渗墙自泄④～⑧坝段中心线全长88m，墙厚1.2m。坝基防渗墙顶部高程分别为203m和210m，左低右高，在泄⑥坝段内以1：0.6坡比连接，最低高程为148m，最大墙深63m，防渗墙面积约为3432m2。防渗墙布置图见图1。

图1 防渗墙立面布置图

防渗墙施工工序主要包括测量放样、轨道铺设、造孔成槽、混凝土拌制、混凝土浇筑等，详见防渗墙施工程序工艺图（图2）。其中，成槽施工、槽孔清孔、墙下帷幕灌浆预埋管下设及混凝土浇筑等工序是防渗墙施工重要工序。

图2 施工程序工艺图

（1）成槽施工。先用阶梯钻头或平底钻头施工主孔，主孔施工完毕后，再施工副孔，副孔深度由相临两主孔的深度决定。槽孔的接头采用套接法，严格控制开钻时间，确保不破坏已浇筑墙体质量。

（2）槽孔清孔换浆。对二期槽段，清孔浆前或清孔过程中用钢丝刷分段刷洗槽段接头混凝土壁的泥皮，刷子上不带泥屑，孔底淤积不再增大为止。清孔结束1h后进行泥浆性能指标检测。清孔要求：孔底淤积厚度≤10cm。使用粘土泥浆时，密度≤1.3g/cm3，500/700ml漏斗粘度≤30s，含砂量≤10%。当使用膨润土泥浆时，密度≤1.1 g/cm3，马氏漏斗粘度32s-50s，含砂量≤6%。若不能在清孔完成后4小时内开浇混凝土，则在混凝土开浇前进行二次清孔，孔底淤积厚度不能大于设计要求。

（3）预埋灌浆管。泄水坝段防渗墙墙下帷幕共布置2排，在墙体范围要求下设2排预埋灌浆钢管，预埋管孔位布置在槽孔上下游两侧，距槽边15cm，埋管孔位偏差≤±5cm。

（4）墙体混凝土浇筑。槽孔验收合格后，布置浇筑导管，混凝土浇筑采用水下直升导管法，每个槽段根据槽长分别布置2或3套导管，导管布置在其控制范围的最低处。混凝土在清孔合格后4小时内开始浇注，并连续进行。浇筑时控制各导管均匀下料，使槽内混凝土面高差<0.5m，根据混凝土上升速度和导管埋深，及时起拔导管。槽孔内混凝土面上升速度控制在2m/h-6m/h。导管埋入混凝土深度保持在1m-6m。每30min测量一次槽孔内混凝土面深度，每2h测定一次导管内混凝土面深度，并及时绘制混凝土浇筑施工进度图。

3 防渗墙施工难点及主要对策

3.1 廊道内防渗墙施工布置

（1）排污困难

防渗墙一般布置在临时围堰建筑物上，围堰防渗墙施工平台较为宽大，可在防渗墙布置一条排水沟及多个沉淀池，较好解决防渗墙成槽施工产生大量弃渣的问题。但在廊道内施工，受廊道尺寸（廊道宽×高为6×6.5m）的限制，无法布置较宽大的排水沟和沉淀池。因此，电站采用洞内和洞外两级渣浆分离的方案出渣，可以解决了洞内及时出渣的问题，保证了造孔成槽施工的连续性。

技术要点：在廊道内布置一台泥浆净化器，对废渣进行一级净化，排出的浆液经渣浆泵抽排至洞外的沉淀池进行第二次沉淀净化。洞内经泥浆净化器分离出的弃渣采用人工装编制袋，运至竖井，经固定式悬臂起重机运至洞外。

（2）设备材料运输困难

在防渗墙施工时需要转运许多设备和材料，特别是造孔成槽的冲击钻构件须依靠设备起吊，且组装大型设备也需要起吊设备。一般的围堰上施工，可以布置吊车，但在廊道内，由于空间狭小无法布置大型吊车。电站最终采用在廊道顶部安装起吊运输系统，很好地解决了廊道内设备材料运输困难的问题。

技术要点：利用廊道顶拱钢筋焊接钢板，钢板间距1.5m，通过角钢与运行轨道连接，在运行轨道上布置起重10t且可平移的电动起吊系统。

（3）设备选择受限

一般工程防渗墙成槽施工选用的设备高度范围12m-16m,但本工程在大坝廊道内施工防渗墙时，由于廊道的限制，必须慎重选择成槽设备，因此在成槽设备选择时，针对廊道的特点，造孔设备采用改造的CZF-1500冲击反循环钻机及改装的ZZ-6重型冲击钻，设备外形尺寸的长×宽×高为：4.2m×2.4m×5.6m，可以满足廊道内施工的需要。

（4）浇筑手段布置困难

防渗墙浇筑时，混凝土运输一般采用自卸汽车运输，或混凝土搅拌运输车直接送达下料导管处，灵活方便，但本工程防渗墙布置在廊道内，从坝外如何把混凝土运输到坝体基础廊道内是制约防渗墙浇筑的一个难题。

采取的措施是：在坝前布置一个竖井，竖井与基础廊道相连接，在坝前竖井布置BOX管，在廊道内布置混凝土输送泵，通过输送泵将混凝土运输至下料导管，即：混凝土搅拌车把混凝土料运输到坝前竖井口，通过竖井内BOX管将混凝土输送到竖井底部的受料斗内，受料斗的混凝土通过混凝土泵机泵送到浇筑槽段，完成浇筑工序。

3.2 基岩中防渗墙施工

（1）软弱岩体与坚硬岩体互层造成槽壁不平整

泄④～泄⑧高程203m以下挠曲破碎带基岩埋深20～60米，在泄⑥以右分为上下两支，上支埋深20～30m，下支埋深60m以上，上下支之间为厚薄不均的III类岩体，这种软硬相间的互层结构，造成槽壁不平整，偏斜度较大，影响防渗墙预埋管施工。

采取的措施：采取利用已埋设的预埋管造孔埋设第二套预埋管的措施。

（2）破碎带遇水泥化造成塌孔

需要采用防渗墙置换的挠曲破碎带岩体较松软，遇水泥化，在造孔时孔壁遇水容易塌孔，浇筑前容易塌槽，造成槽底淤积厚度较大。

采取的措施：一是造孔过程加强上游降水管井抽排，减小渗水对槽段的影响，槽内加强护壁措施。二是在防渗墙质量检查时，对发现的槽底沉淀厚度不符合要求的，采用高喷加灌浆措施处理，即，先采用双管法对槽底沉淀层进行高压喷射处理，再采用帷幕灌浆方法对防渗墙高喷处理段及以下帷幕段进行搭接灌浆，确保防渗体系上下连续无漏洞，搭接长度10m。

（3）地下水丰富影响成槽施工

防渗墙布置于基坑最低部位，地下水丰富，地下水位高程225m左右，而防渗墙施工平台高程210m。丰富的地下水对防渗墙成槽带来较大影响。

采取的措施：在防渗墙施工上游部位布置15个降水管井，降水管井孔口高程240m，设计深度80米。

4 防渗墙质量检查

（1）检查内容及指标：防渗墙槽底深度。

（2）检查方法：钻孔取芯。

表1 防渗墙各槽段穿过槽底钻孔质量检查成果统计

（3）检查情况：利用检查孔和墙下帷幕灌浆孔共检查36个孔，检查结果见表1。

检查结果表明， 钻孔检查 36个孔所揭示的槽底深度满足防渗墙图纸要求，施工质量合格。

5 结论

向家坝坝基防渗墙施工，充分考虑廊道的空间狭小的问题，利用泥浆净化器解决成槽的弃浆清理问题，利用廊道顶设置起吊设备解决设备材料转运问题，坝前布置临时通道输送混凝土确保浇筑的连续性，同时充分了解挠曲破碎带的地质特性，采取增设降水管井、高喷灌浆等措施解决挠曲破碎带的塌孔和孔底沉渣问题。通过上述技术措施，确保了防渗墙的施工质量。经质量检验防渗墙深度满足设计要求。

[1]潘江洋, 邹阳生, 范国琪, 等. 混凝土防渗墙设计[R]. 中国水电顾问集团中南设计院, 2012.

[2]曹中升. 泄水坝段坝基防渗墙施工组织设计[R]. 宜宾: 葛洲坝集团股份公司向家坝施工局, 2010.

[3]李正华, 孟达, 周志远, 等. 金沙江向家坝水电站蓄水前验收二期I标段施工报告[R]. 宜宾: 葛洲坝集团股份公司向家坝施工局, 2012.