头水电站坝基混凝土防渗墙施工技术

关红俊

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

头水电站位于平顺县北耽车乡北耽车村上游约400m的浊漳河干流上，控制流域面积10458km2。工程规模为小（一）型，枢纽工程等别为Ⅳ等。主要建筑物由左右岸挡水坝段、水闸段和左岸坝后引水式电站组成。该水电站的建设，可有效调节径流量，削峰填谷，提高下游水电站保证率，延长发电时间，增加电站收入，减轻大电网压力，促进当地工农业生产发展。

2 施工方案

根据工程地质条件及工期等要求，综合考虑本工程的度汛压力，确定混凝土防渗墙施工方案为：防渗墙基岩以上采用“纯抓法”快速成槽，以下采用“钻劈法”施工；采用优质膨润土泥浆护壁；泥浆下“直升导管法”浇筑混凝土；采用YGB-1200型液压拔管机进行“接头管法”墙段连接，节约混凝土及接头钻凿工时，可以最大限度地保证接缝质量；钢筋笼采用特制钢桁架定位下设。

3 施工布置

防渗墙宽0.6m，深入基岩面2.0m，防渗墙顶部为3m高的C20钢筋混凝土，3m以下为C20素混凝土，抗渗等级W6。工程防渗墙混凝土总量2197.4m3，在防渗墙轴线上游侧设一个拌和站，架设2台JS-750型强制式混凝土搅拌机，生产能力25m3/h。混凝土采用HBT60混凝土泵从拌和站输送至工作面，再经储料仓和溜槽入仓。

3.1 防渗墙施工平台及导向槽

防渗墙采用机械化施工，设备放在加固的场地上。在防渗轴线上游布置抓斗施工平台，混凝土施工平台和场内临时交通采用碎石铺垫。轴线下游布置冲击钻机施工平台以及水、浆管和电缆。

冲击钻机施工平台上铺设间距70cm的方木，上铺轻轨作为钻机施工平台；浇筑施工平台布置在防渗墙轴线的上游侧，宽5m，铺设20cm厚C15混凝土。排浆沟断面40cm×40cm。

防渗墙施工平台总宽度12.65m，为C20钢筋混凝土导向槽，抓斗施工平台为碎石路面示。

3.2 泥浆系统

膨润土制浆站布置在防渗墙作业面外，采用ZJ-1500高速搅拌机制浆。在防渗墙轴线上游临时施工道路旁建造制浆站，建造100m3的回浆池、储浆池、供浆池各1个。供浆管路采用直径100mm的铁管，从制浆站铺设到防渗墙轴线位置。

4 施工过程

4.1 成槽工艺

防渗墙施工分两期进行，先施工Ⅰ期槽孔，后施工Ⅱ期槽孔。

本工程防渗墙上层基岩以上部分采用“纯抓法”施工，下层基岩采用“钻劈法”施工。首先抓取两端的Ⅰ期槽孔至基岩，再施工中间副孔至基岩，抓斗转移施工下一槽段，冲击钻钻劈基岩。Ⅱ期槽孔先抓取中间再抓取两段孔至基岩，冲击钻钻劈基岩，搭接采用“接头管法”。Ⅰ期槽孔的端孔混凝土拔管后形成Ⅱ期槽孔的端孔，待Ⅱ期槽孔两侧相邻的Ⅰ期槽孔施工完后再施工Ⅱ期槽孔。根据多处防渗墙的施工经验，采用“跳槽法”施工，Ⅰ期槽及Ⅱ期槽段长度设计为7.6m。

4.2 造孔控制

单孔中心位置控制在防渗墙的中心线上，其误差上、下游方向小于3cm范围内。

槽孔壁面应平整垂直，防止偏斜，槽孔两端主孔孔斜率不大于3‰，其他槽孔孔斜率不大于4‰，且保证相邻槽段偏斜方向一致及槽孔孔壁平整。

防渗墙穿过河床覆盖层，入岩2.0m。根据防渗墙施工前的先导孔钻取芯样，指导每个槽孔基岩面的深度。同时，根据观察连续不断抽出的钻渣判断槽孔岩面位置。抽出来的钻渣应取样保存，报监理工程师核实，确定终孔深度。

在大坝两岸岩面陡坡段，每个槽孔底线采用2～3个阶梯坎型式。在大坝中间部位岩面平缓地段，每个槽孔的底线应尽量水平。

4.3 泥浆固壁

根据地质资料及工程实际情况，采用膨润土泥浆护壁，分散剂采用通用的工业碳酸钠，降失水增粘剂采用中粘类羧甲基纤维素钠，施工用水从水库内抽取。泥浆拌制选用低噪音、高效的高速回转搅拌机。搅拌时间3～5min，新制膨润土浆存放12h，充分水化溶胀后使用。

4.4 槽段连接

考虑到在河道内施工工期紧、施工强度高的实际，防渗墙墙段连接采用“拔管法”。“拔管法”为目前混凝土防渗墙施工接头处理较为先进的施工技术，具有防渗墙接头质量可靠、施工效率高等特点。

4.5 钢筋笼制安

本工程防渗墙仅在上部3m下设钢筋笼，重量约1.2t，钢筋笼采取单节加工。

抗剪钢筋、插筋与竖向主筋之间采用10d单面搭接焊。竖向主筋连接采用点焊，水平筋连接采用10d单面搭接焊。竖向筋与水平筋焊接前先用点焊焊牢，交叉点焊数不得少于总数的50%。主筋与笼体四周棱边横筋及各加强筋的交叉点处全部焊接。

钢筋笼吊点均匀设在主筋上，各吊点采用4根抗剪钢筋加固，钢筋笼顶部纵向主吊点采用加强钢板制作加固，防止吊装时发生变形。

钢筋笼采用25t汽车吊一次起吊下设安装。

4.6 墙体浇筑

混凝土采用混凝土泵车输送至各个浇筑点，经溜槽输送至浇筑面，浇筑导管采用快速丝扣连接的直径250mm的钢管，浇筑导管均匀下料，浇筑导管布设前需进行配管设计，配管设计应符合相关规范要求。

导管按照配管设计图依次布设，每个槽段布置2～3根导管，导管安装要求包括：一期槽端距导管不大于1.5m；二期槽端距导管不大于1.0m；导管间距不大于4.0m；当孔底高差大于25cm时，导管中心应放在该导管控制范围内最深处。

混凝土浇筑采用常规的“压球法”。浇筑前先在导管内注入水泥砂浆及混凝土，直至隔离球塞被挤出，同时保证导管底端深埋混凝土内。混凝土浇筑保持连续性至设计浇筑高程。

5 特殊情况处理

5.1 漏浆塌孔处理

造孔过程中应及时观测漏浆情况，少量漏浆时采用加大泥浆黏度、投堵漏剂等方法处理；大量漏浆时单孔采用黏土回填钻进处理，槽孔采用投水泥、锯末或速凝材料等进行处理，并用冲击钻挤实钻进，确保孔壁、槽壁安全。造孔时若发现塌孔迹象，采取及时提起施工机具，回填黏土、柔性材料或低标号混凝土等方法处理；如发现孔口塌孔，应采取架设钢木梁、插筋等措施，保证槽口稳定；槽内塌孔严重时需重新造孔。

5.2 斜孔处理

一是采用带有自动纠偏装置的抓斗成槽，加强观测，当孔斜超标时，利用自动纠偏装置及时处理。二是改变钻头规格、形状，如发现偏斜，可扩孔改变孔斜、及时纠正。三是利用石料回填偏斜段冲击钻重新造孔。

5.3 混凝土浇筑堵管处理

混凝土的浇筑应严格按照国家标准执行。类似工程浇筑经验表明发生堵管现象主要与混凝土质量及导管埋深的控制有关。一旦发生堵管现象，应立即停止混凝土浇筑，同时利用冲击钻机上下提升、抖动导管，疏通堵塞；也可在导管埋深允许的范围内提升导管高度，从而降低混凝土的出流阻力，采取以上措施的同时应重新复核搅拌配合比。

通过上述方法无效后重新下设另一套导管进行混凝土浇筑。

6 结论

本工程采用混凝土防渗墙施工技术，解决了施工工期要求紧、难度高的问题，通过以上措施，工程工期比预期提前3个月完工，降低了导流围堰度汛的风险，减少了围堰工程量，节省了资金，同时为工程的提前投入运行创造了条件。