毛尔盖水电站超厚型混凝土防渗墙施工

张伯夷，李清平

(中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，成都，611130)



毛尔盖水电站超厚型混凝土防渗墙施工

张伯夷，李清平

(中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，成都，611130)

毛尔盖水电站坝基防渗墙厚1.4m，最大墙深58m，工程量5070m2。本电站混凝土防渗墙目前为国内墙体最厚、孔深最深的防渗墙，在施工上无成功经验可借鉴。基于地层复杂，针对漂石、孤石架空地层进行了槽口段预注浆处理；同时为解决松散地层和强漏失地层的槽段稳定问题，在施工中通过不断实践、改进，创新了一种“平行钻进法”成槽工艺；另外，对高强度C40W12F50混凝土防渗墙的墙段连接方式，研发了“拔管扩孔法”。

毛尔盖水电站混凝土防渗墙 槽口段预注浆 “平行钻进法” “拔管扩孔法”

1 工程概况

毛尔盖水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州黑水县境内，为大(2)型混合式单一发电工程，采用混合式开发方式，首部枢纽由挡水建筑物、溢洪道、放空洞组成。拦河大坝为砾石土直心墙堆石坝，坝顶高程2138.00m，坝顶宽12.0m，最大坝高147.00m，装机容量420MW。

坝基防渗墙施工平台高程为1997.00m，墙底高程为1940.00m，轴线长194.89m。墙体材料为C9040混凝土，其技术指标为90d强度≥40MPa，弹模≤3.25×104MPa，抗渗≥W12，抗冻≥F50，最大深度57.0m，墙厚1.4m，防渗墙面积5070m2。

坝基河床覆盖层以粗粒土为主，且结构不均一，现场抽(注)水试验成果表明，总体上属中等至强透水层。坝基防渗墙施工存在以下难点：(1)毛尔盖水电站坝基地层分布为砂卵石、漂石、孤石层，并局部有架空，成槽施工中极易发生塌槽、漏浆现象，若采用传统的成槽工艺会造成成槽周期长。因此，防渗墙施工成败的关键因素取决于合理的成槽工艺；(2)由于地层的特殊性，通过前期试验证明采用常规的“钻凿法”接头,防渗墙墙体混凝土充盈系数达1.4，混凝土耗量大,施工成本增加；(3)防渗墙设计墙体混凝土C9040W12F50,强度高，若墙段连接直接采用φ1.4m接头管施工，拔管成功率低，易造成埋管事故；(4)防渗墙最大深度58m，厚1.4m，在国内属首例，无成功经验借鉴，施工工艺需探索。

2 防渗墙施工技术攻关

2.1 槽口段预处理

根据坝基防渗墙轴线地层情况分析，在防渗墙的施工过程中，槽段10m深度以内是防渗墙施工关键部位，它不仅对操作人员有很高的技术要求，同时对施工地层中的地质情况也提出了相应规定(即槽口10m深度内地层粘聚力达10KPa以上，承载力达100KPa～450KPa)。由于坝基防渗墙0～10m深度内具有松动及架空的漂石地层，在槽口浆液反复浸泡下，会造成槽口两侧坍塌，甚至导致该段导向槽整体沉降。

基于上述原因,对坝基防渗墙槽口段的地层进行了预处理。处理方案为沿防渗墙中心轴线按孔距3m预埋花管进行注浆处理。钻机采用成都哈迈YXZ-70钻机，钻孔孔径φ114mm，钻进至适宜孔深后，下入φ50mm花管，然后拔出套管后灌浆。灌浆采用全孔一次性限量法灌注，地质缺陷部位可适当缩短段长。灌浆优先采用0.5∶1的浓水泥浆开灌，若地层吸浆量小，可调整浆液浓度至1∶1，并适当加压。注浆量限制在1000L/m内，当注浆量达到1000L/m时，无论注入率大小均结束该孔注浆。

2.2 钻头改进

防渗墙最大深度58m，厚1.4m，采用常规钻头无法一次性成槽(常规钻头口径小，重量轻，施工效率低，满足不了工期需要)。基于此，针对毛尔盖水电站的地质条件和防渗墙的施工特点，仔细研究后，采用直径φ1.0m钢管加焊成直径为φ1.4m的钻头，与十字钻相比，造孔进尺快、易于控制孔斜。

改进型钻头技术要求如下：(1)在腰身加焊肋板、箍圈，以增大钻头的外切割面；(2)用材质较好的车用半轴加大管口，保证其工作时的稳定性，同时加大内切割面；(3)改装提梁和活芯，避免由于钻头重量增加后发生掉钻事故。直径1.0m钢管钻头进行加焊后，由原重3t增加至5t～6t。

2.3 成槽工艺革新

国内混凝土防渗墙成槽工艺，主要有“钻抓法”、“抓取法”和“钻劈法”等。毛尔盖水电站坝基地层分布为砂卵石、漂石、孤石层，并局部有架空，成槽施工中塌槽、漏浆现象非常严重，且成槽周期长，且浇筑时防渗墙墙体混凝土充盈系数达1.4。为稳定孔壁、加快施工进度，在施工中通过不断的实践、改进，最后在施工中摸索创新了一种“平行钻进法”成槽工艺。其施工方法为：在主孔比副孔深10m时，便开始向主孔内回填粘土，然后钻副孔和小墙，在副孔钻至主孔深度差2m时，又开始钻主孔，如此循环至槽段成槽完成。

“平行钻进法”的主要优点：(1)回填后的黄土在钻孔过程中自然形成护壁泥浆，很好地起到护壁的作用，大大减少了泥浆制备系统的投入；(2)针对特殊地层，其综合钻进工效较传统工艺有一定提高，同时最大限度地发挥了钻具对地层的挤密加固作用，可以较好地解决松散地层和强漏失地层的槽段稳定问题；(3)该成槽工艺施工的槽段质量较好，墙体混凝土充盈系数可降至1.1。

2.4 墙段连接新工艺

毛尔盖水电站坝基防渗墙较厚，墙体强度高，采用“钻凿法”或“双反弧桩柱法”施工进度慢，套接厚度不易保证。但采用“接头管法”进行墙段连接，在国内防渗墙厚1.4m的工程上尚无先例。

毛尔盖水电站坝基防渗墙设计墙体混凝土C9040W12F50，7d混凝土强度可达14MPa，若墙段连接采用常规的“钻凿法”接头，质量很难保证，如果直接加工φ1.4m接头管施工，由于混凝土强度高，无法保证拔管成功率，容易造成埋管事故。

为提高施工工效，减少接头孔混凝土用量，降低施工成本，本项目创造性地设计了“拔管扩孔法”的墙段连接方法。其施工方法为：一期槽段混凝土浇筑前下设φ1.0m接头管，待混凝土初凝后采用φ1.4m钻头对接头孔进行扩孔。

采用“拔管扩孔法”主要优点为：(1)拔管后再进行扩孔，将接头孔扩至1.4m，更易于保证接头孔质量；(2)通过试验证明，当接头孔孔深均为58.0m时，若墙段连接采用钻凿法，接头孔0～20.0m施工需要8d，20m～58.0m需17d，共计25d。而“拔管扩孔法”施工接头孔，只需7d时间，比钻凿法施工提前18d。

3 质量检查

3.1 钻孔取芯、压水

3.1.1 施工完成后根据规范要求，布置了5个检查孔(其中1个孔布置在槽段连接部位)进行钻孔取芯和压水试验。

3.1.2 检查孔取芯采用XY-Ⅱ地质钻机钻取，钻孔孔径φ150mm。各孔段混凝土芯样采取率均为100%，最长芯样达到6m，芯样表面平整、光滑、密实，无气泡、麻面等现象。

检查孔芯样抗压强度、弹性模量和抗渗试验的具体试验结果见表1。从表1中可见，墙体混凝土各项性能满足设计要求。

表1 防渗墙检查孔芯样物理性能试验成果

3.2 声波检测防渗墙声波检测主要采用跨孔波速测试，即发射换能器和接收换能器分别在相邻的两个检测孔内，同时向上移动，由于孔间距固定，因此通过超声波仪器，可以得到声波在两孔间的传播速度，从而计算出两孔间介质的波速。

墙体声波检测委托了黄河勘测规划设计有限公司测试，通过墙体内预埋管测试单元墙段内和槽段间的跨孔声波(共16个单元墙段)，检测结果平均波速为Vp=3850m/s，且各测点波速变化幅度不大，表明墙体混凝土质量良好。

4 取得的成果

4.1 毛尔盖水电站坝基防渗墙施工，使用改进后的钻头及创新的“平行钻进法”施工工艺，能有效提高施工工效，比常规施工方案节约时间3个月，少投入钻机45台。

4.2 墙体连接采用“拔管扩孔法”墙段连接方式，比单纯的“钻凿法”施工接头孔的效率高，节约接头孔混凝土600m3，同时提高了接头孔的施工质量，较单纯采用“拔管法”施工接头孔，降低了施工风险。

4.3 革新了一套超厚型防渗墙施工工艺，为超厚型防渗墙在水利水电施工中推广提供了先例。

4.4 毛尔盖水电站大坝基础防渗墙，是目前国内一次性成墙的最厚最深防渗墙。通过革新并运用上述超厚型防渗墙施工工艺，在防渗墙延迟开工近3个月的情况下，仅用100d完成了防渗墙施工，比业主调整节点工期提前10d完工。

〔1〕王 斌.地下连续墙接头管提拔时间的实验研究.价值工程.

〔2〕马国彦，常振华.岩体灌浆排水锚固理论与实践[M].北京：中国水利水电出版社，2003.

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2095-1809(2015)05-0042-03

张伯夷(1976-)，男，汉族，四川南充人，1998年毕业于四川大学，副总工程师兼项目经理，一级建造师、水利造价师。主要从事水利水电工程施工、地基与基础工程施工等方面的工作；

李清平(1981-)，男，汉族，四川成都人，2004年毕业于四川电力职业技术学院，主要从事水利水电工程施工、地基与基础工程施工方面的工作。