金沙江龙开口水电站深槽上游防渗墙嵌岩成槽方法

胡 斌 徐燕燕 黄晓勇

(中国水电基础局有限公司 天津 301700)

1 工程简介

龙开口水电站坝址位于云南省鹤庆县朵美乡境内，是金沙江中游河段规划的第6个梯级电站。

水库正常蓄水位1298.00m，死水位1290.00m，水库总库容5.58亿m3，正常蓄水位库容5.07亿m3，调节库容1.13亿m3，电站共装5台360MW机组，总装机容量1800MW。

坝址区坝基岩体以二叠系玄武岩组中段致密块状玄武岩(P2β2-3)为主，两岸坝基高程部位分布玄武岩组上段致密块状玄武岩(P2β3)和层间凝灰岩夹层。坝址区地震基本烈度为8度。

2010年10月29日，对河槽覆盖层钻探发现11号坝段(溢流坝段)存在深槽(见图1)，其覆盖层厚度超过19m，明显深于原1184.00m建基面高程，超出设计预期。

经审批的处理方案为钢筋混凝土板洞挖全置换方案，即上部坝体施工与深槽处理同时进行。

坝基设置跨深槽的13m厚钢筋混凝土承载板，宽度20～35m，下游延伸出坝面10m。为保证承载板底部砂卵砾石层开挖在干地施工，并综合考虑深槽上游防渗、边坡支护和上游围堰渗水抽排的需要，在坝前设置防渗体，防渗体框格呈“井”字形结构，即在深槽上游横河向设两道1.2m厚钢筋混凝土防渗墙，上、下游防渗墙间顺河向设置两道1.2m厚8m高钢筋混凝土支撑墩，防渗墙嵌入基岩2m，底部入岩3m。(见图2)

方案的关键项目为承载板两侧支撑平台开挖支护、承载板混凝土浇筑及上游防渗体施工等。而防渗墙的施工关键是深槽两侧的嵌入基岩成槽问题。笔者仅对本工程防渗墙的“嵌岩”成槽方法作简要讨论。

图1 11号坝段深槽(向下游望)

图2 钢筋混凝土防渗墙位置示意图

2 防渗墙施工区的工程地质条件

a.防渗墙施工区深槽形态呈不对称“U”形，岩壁局部存在倒悬现象。基岩为二叠系上统玄武岩组(P2β)，呈暗灰、灰紫色致密块状玄武岩，局部含少量杏仁，致密块状构造，微风化，无断层等结构面发育，回弹值 Ra=50～60，Vp=5000～5000m/s。

b.根据地质剖面揭示:深槽内覆盖层中砾石层占20%、卵石层占60%、漂石层占20%。

c.在防渗墙施工前对槽形进行了详细的地质复勘，推测防渗墙施工区的地质形态见图3。

图3 龙开口深槽地质与防渗墙位置示意图

3 防渗墙“嵌岩”成槽的方法确定

3.1 施工机具的选择

虽然造孔深度不大(最深35.5m)，因地质条件和成墙的要求，造孔成槽只能采用“钻劈法”成槽工艺，即槽段先使用冲击钻机钻进主孔至设计孔深，然后劈打副孔，直至设计要求的终孔深度。考虑到墙厚与岩体的硬度，造孔选择CZ—5型冲击钻机，钻头选用3t十字钻、5t平底钻。

3.2 槽段的划分

槽段划分采用“一期、二期”，即一期先造孔浇筑混凝土成墙后施工二期，槽段连接为“接头管法”，防渗墙段划分见图4。

图4 深槽防渗墙槽段划分

4 造孔前的准备工作

深槽侧壁基岩形态复杂，起伏较大，存在倒悬现象，勘探孔揭示的倒悬最大水平距离为5.6m，见图5。这种现象在冲击钻造孔“嵌岩”过程中存在滑偏、高陡坡入岩、孔斜难纠偏、钢筋笼下设不到位等难题，极易造成质量事故，工期延长。为此，在防渗墙造孔成槽前必须做必要的准备工作。

图5 深槽内的倒垂现象

深槽两侧“嵌岩”的槽段使用CM—315潜孔机打梅花孔破坏岩体的完整性，降低冲击钻的凿岩难度。

梅花孔的布设方式:深槽两侧的“嵌岩”槽段按排距0.6m，孔距0.5m，孔径110mm，孔深入岩3m布设。中间槽段的覆盖层中含孤石及漂石，并且入岩3m，在槽段中心线上也布设了孔距0.5m，孔径110mm，孔深入岩3m的钻孔，见图6。在钻孔的施工中由于下游的辅助固结灌浆还没完成，不允许爆破，无法进行“预爆破”。为防止冲击钻造孔时大量钻渣填实梅花孔，钻孔完成后用黏土球投入孔中填满。

图6 防渗墙槽段梅花孔布设示意图

5 造孔成槽施工

虽然，深槽两侧岩体的完整性被坏破，毕竟岩体本身的硬度高，为防止防渗墙造孔过程中钻头打溜，一期槽未浇筑前，二期槽不能开(包括中间的主孔);槽段端部主孔未入底部基岩前中间主孔不能开。

造孔过程中使用优质的膨润土浆固壁，“十字钻头”与“平底钻头”配合使用。造孔设备固定稳固，“嵌岩”主孔钻凿过程中控制钻进速度，每2m测一次孔斜。发生超标的偏斜，及时修正。“嵌岩”槽段劈副孔时“平打”避免出现片状岩体小墙无法劈打致使成槽失败。

6 特殊情况的预防与处理

6.1 漏浆

深槽覆盖层内地层较松散，几乎不含黏性土，砂砾石、大漂石等中存在架空现象，在钻凿过程中存在少量漏浆现象。处理措施:向孔底投放黏土、水泥、砂、碎石、黏土球等堵漏材料，并用钻头捣实并挤入漏浆孔洞。

6.2 钻头卡在槽孔内

由于在钻进过程中极为谨慎，通过及时补焊钻头，避免钻头直径变化过大，钻头卡在槽孔内的情况只现出过一次。处理措施:先用反冲击再下加重杆振动的简单方法处理。

6.3 孔斜

预防措施:冲击钻进时要开好孔，轻重适当，勤放绳、少放绳，使钻头能左右旋转。在钻凿右岸“嵌岩”槽段主孔时，因左上游侧岩体内局部含杏仁状致密块状构造，致使孔内上游18m位置凸出约20cm的光滑岩壁，严重影响孔斜，防碍钢筋笼的下设安装。处理措施:先用常规方法回填坚硬的块石重打纠偏，未达到目的;后再回填高标号混凝土重打修正也没达到目的;在槽孔内对该部位实施钻孔爆破，由于岩体坚硬光滑，造孔即使套管固定也不能在该部位成孔。最终的处理措施:在凸出部位的槽孔壁外15cm处用潜孔钻钻孔，孔深18.5m，下爆炸物至孔内18m深，将凸出岩体邻空爆破，清除。见图7。

图7 槽孔外处理孔斜示意图

7 效果

a.经过精心的造孔前准备工作和成槽过程的严格控制，龙开口水电站深槽上游防渗墙顺利施工完成。

b.因梅花孔已将岩体的完整性破坏，“嵌岩”槽孔在保证孔斜的情况下钻凿工效可达0.8～1.0m/台班，比未打梅花孔的底基岩钻凿工效高1倍多。

c.成槽后所有的槽段的钢筋笼均一次下设成功，水下混凝土浇筑顺利。

8 结语

本工程受场地狭小的限制，不能使用“重锤”等辅助钻凿机具;因工期的要求没有进行“预灌浓浆”;钻梅花孔时由于工序的约束未能“钻孔预爆”，是不满意之处。在成槽施工前的策划和准备工作是工程顺利实施的先决条件，钻凿过程中的严格控制是工程成功完成的必要条件。

防渗墙的“嵌岩”成槽一直是个棘手的施工问题，本工程的成槽方法希望能对类似的防渗墙施工有所借鉴。■