梅州凯达水电站二期围堰防渗墙施工及质量控制

钟明山

【摘 要】本文主要介绍梅州市凯达水电站围堰砼防渗墙施工过程及质量控制，为其它类似工程的围堰防渗工作提供借鉴。

【关键词】围堰；防渗墙；施工

1.工程概况

梅州凯达水电站是一座以发电为主，兼顾灌溉的低水头径流式水电站枢纽工程。二期导流主要任务是在2008年1月至2009年2月期间，完成主厂房、右岸4孔拦河水闸交通桥以下部位所有砼浇筑及右岸土坝等项目施工。因此防渗墙的成功与否直接影响到整个二期工程能否按期完工的关键。

二期围堰地下连续墙为二期施工上、下游围堰的防渗措施，其中上、下游连续墙的长度分别约为280m和260m，墙厚为800mm，上游顶高程21.21m，底高程按地质情况走向，最底处为-2.14m，平均墙深约22m，下游防渗墙顶高程19.60m底高程按地质情况走向，最底处为-2.14m，平均墙深约20.5m，设计要求墙体进入不透水层1m，墙体采用水下C25素混凝土构成。为方便施工，我部拟将连续墙进行分段分序施工，按5m一个槽段进行划分，上游53个槽段，下游53个槽段，共106个槽段，连续墙总长540m。

2.施工技术方案

2.1 施工流程

本工程的地下连续墙的施工工艺流程如图所示。

2.2 成槽

（1）成槽的顺序：本工程槽段形式均为一字形。施工时采用跳段开挖的方法，先施工1、3、5……槽段（称为一期槽段），后施工2、4、6……槽段（称为二期槽段）。

（2）成槽的方法：

①成槽采用“抓冲结合”的方法。根据本工程地层地质结构特点，土层、砂层、强风化层采用液压抓斗成槽；部分强风化岩、全风化岩、二期槽段接头管位置及较大卵石、孤石采用冲桩机成槽。

②导向孔施工。为保证一期槽段位置的准确和成槽垂直度，在使用液压抓斗成槽前先在槽段两端各施工一个直径为800mm的导向孔。

③达到设计深度后，再用特制方锤在槽内上下来回多次切削修整，使槽壁垂直平整。成槽过程中根据不同地层变化及时提取岩样。

（3）成槽的检验：槽段开挖完毕，清槽结束，经现场技术人员验收合格后，方可吊放接头管、浇注水下砼。

（4）单元槽段内抓斗开挖的顺序为：

2.3 槽段接头处清刷

本工序为针对二期槽段施工。清刷混凝土接头面的工作应在清槽换浆前进行，用特制的钢丝刷紧靠接头面上下移动清刷，直到钢丝刷不带泥屑为止。由于接头面是保证连续墙接头质量的关键，需配专人监督实行。

2.4 清槽

第一阶段：成槽过程中清渣

（1）在成槽过程中清渣，用泥浆循环法，将输浆管通向孔底泵进新泥浆，使已冲开的泥渣上浮；

（2）在成槽过程中，对于含砂率大，沉渣厚的槽孔需采用空气吸泥法进行清底，从皮管内压入空气通向槽底的吸泥装置，泥砂吸上，并同时补充新鲜泥浆，保持所要求泥浆液面标高的相对稳定和槽壁稳定；

第二阶段：最终清孔

最后清孔时，采用空气吸泥反循环清槽，与第一阶段（2）相同，确保清槽后槽底沉渣厚度满足要求。空气吸泥法是用4寸管从管下压入6-8kg/cm2空气，使管内产生真空差吸取泥渣。操作是沿槽段管口在槽底缓慢移动，抽吸槽底沉渣，而在面上不间断地补充新泥浆，控制槽内的泥浆液面不低于导墙顶的0.5m，清槽后，泥浆符合控制指标，才能安放接头管。

在清槽后及灌注混凝土前，槽底沉碴厚度不大于100mm。清槽后，槽底以上0.2～1m处的泥浆比重应小于1.2，含砂率不大于8%，粘度不大于28s。

2.5 灌注水下混凝土

浇注水下砼是连续墙施工控制质量的一道关键工序。地下连续墙混凝土按水下混凝土的要求配制以及浇注。浇注混凝土前须清孔，置换泥浆和清除沉渣，并应将接缝面的泥土杂物清刷干净。

（1）按照混凝土的设计指标及施工工艺的要求进行混凝土的配合比试验，确定混凝土的配合比，塌落度控制在18～22cm。

（2）接头管吊装位后，经现场技术人员对该槽段进行隐蔽工程验收，然后报监理工程师进行最终验收，验收合格后及时灌注水下混凝土。

（3）一个槽段内一般同时使用两根导管灌注，其间距不大于3m，导管距槽段接头端不大于1.5m。两根导管同时开塞灌注混凝土，并保证两导管处的混凝土表面高差不大于0.3m。浇注导管埋入混凝土深度宜为1.5～6m。

（4）每一槽段灌注混凝土前，混凝土漏斗及集料斗内应准备好足够的预备混凝土，以便确保开塞后能达到0.3～0.5m的埋管深度，并连续浇灌。

（5）隔水栓用预制混凝土塞，开始灌注时，隔水栓吊放的位置应临近泥浆面，导管底端到孔底的距离应以能顺利排出隔水栓为准，一般为0.3～0.5m。

2.6 槽段接头施工

圆弧形砼接头是本工程连续墙的连接方式，即通过在一期槽段施工时形成凹弧接口面。接头管在吊装之前上黄油，接头管安装时使用吊机吊放，吊放时应紧贴槽壁对准位置垂直、缓慢沉放，不得碰撞槽壁和强行入槽。起拔时使用吊机和拔管器。

本连续墙墙体无配筋要求，接头管不能借助钢筋网来稳定，当接头管放置符合要求后，接头管与导墙上设置的型钢架固定。

一期单元槽段清槽完成后于槽段的端部用起重机放入接头管。在开始灌注的混凝土初凝后（3～4小时），开始拔提接头管。此后约每隔20～30min提拔一次，每次上拔50mm-100mm左右。接头管不宜停在初凝的混凝土内0.5h以上，应在混凝土浇筑结束后4～5小时以内将接头管全部拔出。其施工过程如图所示。

3.技术措施

3.1 连续墙的成孔和清孔应符合的要求

a、导墙中心与槽段中心的偏差不得超出规范的要求，保证成槽位置的准确。

b、制作护壁和排碴用的泥浆：循环泥浆比重应控制在1.1～1.3；施工过程中应经常测定泥浆比重和粘度。

c、成槽的垂直度：施工时要经常检查抓斗的垂直度，并随时调整，尤其是地面至地下10m左右的初始挖槽精度，对以后的整个槽壁精度影响很大，必须慢速均匀掘进。保证成槽垂直度满足要求。

3.2 防止槽壁坍方的措施

根据土质选择泥浆配合比，保证泥浆在安全液位以上并无地下水流动，在施工期间如发现有漏浆或跑浆现象，应及时堵漏和补浆；减少地面荷载；防止附近的车辆和机械对地层产生振动。

当挖槽出现坍塌迹象时，迅速补浆以提高泥浆液面和回填黄泥，待所填的回填土稳定后再重新开挖。

3.3 混凝土浇注

a、 水下混凝土必须具有良好的和易性，其配合比应通过试验确定，坍落度宜为18～22cm（以孔口检验的指标为准）。

b、 水下混凝土的浇灌：接头管安放完毕后，应及时灌注水下混凝土，其间歇时间不得超过4小时，灌注前应复测沉碴厚度。导管的埋管深度保持1.5～6m，不得大于6m，并不得小于1m，严禁将导管底端提出混凝土面；监理人员及施工技术人员随时监测检查砼浇灌量及拨管高度的情况，如发现有提管过快立即叫停，重新插管到1m以下，然后才重新浇灌。每槽段的留置试块不得少于一组。

c、在灌注混凝土过程中，若发现导管漏水、堵塞或混凝土内混入泥浆，应立即停灌并进行处理。

4.质量控制

（1） 质检人员应对槽孔建造、泥浆配制及使用、清孔换浆、混凝土浇筑等质量进行检查与控制。监理人员对每个槽段终孔验收后，进行泥浆比重及粘度的抽检，发现不符合设计要求，则不同意其开仓浇灌砼。立即调整泥浆各参数，达到设计要求后才开仓。

（2） 槽孔的终孔验收包括下列内容：

a.孔位、孔深、孔斜、槽宽；

b.基岩岩样与槽孔嵌入基岩深度；刚入岩时测量一次槽孔深度，最终按超抓20cm（1200cm）来控制终孔深度；

c.一、二期槽孔间接头的套接厚度。

（3） 槽孔的清孔验收包括下列内容：

a.孔内泥浆性能；

b.孔底淤积厚度；

c.接头孔壁刷洗质量。

（4） 混凝土浇筑验收包括下列内容：

a.导管间距；

b.浇筑混凝土面的上升速度及导管埋深；

c.混凝土的终浇高程；

d.混凝土原材料的检验。

（5）塌孔处理

12月5日上游防渗墙5#1序槽段发生塌陷事件，经现场分析此次塌方有两个原因：

A、此处正是交通要道旁，所有砼灌车都是从此处2米远的路上经过，成孔是有较大的振动；

B、泥浆比重不够、粘性也没达到要求，上游水位由于上游电站放水造成水位较高，造成水压较大，也是造成此处塌孔的原因。

事后，立即采取措施在泥浆池增加膨润土，增加泥浆比重等措施，防止再出来塌孔。以后基本每个槽段的泥浆都加入适量的膨润土来增加泥浆的粘性。

5.总施工工期

连续墙施工从施工准备2007年11月22日到整个施工结束2008年1月31日历时70天。

6.实施效果

二期围堰采用混凝土连续墙作为土石抛填堰体部分的防渗结构，（一期围堰采用高喷防渗墙，摆喷板墙厚度大于200mm，一序孔与二序孔间距为1500mm，摆喷角度为25 度，上游顶高程20.34m，底高程按地质情况走向，最底处为-8.29m，平均墙深约26m，下游防渗墙顶高程19.60m底高程按地质情况走向，最底处为-8.42m，平均墙深约25.1m，）达到了二期工程施工基坑稳定防护、基坑渗水控制的设计要求，其技术、经济、安全效果比一期围堰显著。一期围堰日抽水量为25000m3（晴天），二期围堰日抽水量仅为1800m3（晴天），防渗效果显著。为二期工程的顺利进行打下坚实的基础。