哈拉军电站引水渠沉降原因分析及解决措施

陈春丽

(喀什宏途工程监理有限公司，新疆 喀什 844000)

1 工程简介

哈拉军水电站工程位于新疆特克斯县境内的特克斯河一级支流库克苏河上，引水渠工程渠道总长4.738km，设计流量为98.2m3/s。渠道起始桩号0+000,渠底高程1223.84m。引水渠末端桩号4+738(其中为),渠底高程1222.66m，接压力前池。渠道纵坡为1∶4000,渠深5.7m，主要建筑物有梯形引水渠、挡墙式引水渠、暗渠、压力前池、泄槽及渠系建筑物，哈拉军水电站为Ⅳ等小(1)型电站工程。

2 沉降情况

前期通水验收后，出现了两种问题：一是压力前池出现了不同程度的沉降。经测量，靠右侧山体较小，在1.8～3.7cm之间，左侧沉降量较大，在8.7～14.3cm之间。边墙、前池底板等分缝处出现了不同程度的挤压破坏。二是与压力前池连接段(桩号4+611～4+738)衬砌混凝土板，特别是底板出现垂直沉降位移，经测量，沉降幅度在5.4～9.6cm之间，混凝土板之间错动明显，其下防渗土工膜拉裂、破坏，失去作用。

3 原因分析

经过钻孔、探坑检测，初步认为原因为：由于压力前池、引水渠道位于山体坡脚，基础为碎石及土，深度状况左浅右深，为山体坡积物，相对密度为0.56～0.67。本段为填方段，在完成1.0m基础清理后，采用重型机械压实，重新换填砂砾料，但是由于砂砾料和其下面的碎石土均为中～强透水基础，少量的渗水引起砂砾石下碎石土的附加沉降，导致压力前池、引水渠变形不断增大。

4 处理方案及措施

4.1 压力前池基础处理方案

4.1.1 处理方案

压力前池由于体积较大，经现场方案研究比选，基础采用高压旋喷灌浆方式进行加固，旋喷桩深度入岩1.0m。根据前期的地质勘探资料和旋喷试验，旋喷桩中心间距为1.0m，梅花形布置，深度为5.9～7.8m，分两序进行施工。

4.1.2 施工过程及质量控制

根据地质勘探资料，基础为碎石土，碎石颗粒直径较小，成孔条件较好，故旋喷灌浆采用φ120潜孔钻钻机钻进，跟管采用φ150薄脆PVC管。钻孔深入基岩满足设计要求，而PVC管至基岩面高程且不再拔出。高压旋喷采用二重管法进行施工，浆液采用水灰比为1∶1的纯水泥浆，进浆管压力不小于20MPa，而进气管的压力为0.7MPa，以保证顺利破碎PVC管，切削周围碎石土，形成桩体。

提升速度控制为4～10cm/min，旋喷过程中，保持在钻孔口部能够看到浆液，否则，采取回填粗砂、暂停钻杆的提升等方式，对地层旋喷的时间适当加长，直到孔口返浆，再提升钻杆，以保证旋喷桩的质量。旋喷桩到顶后，要放慢孔管的提升速度，并保证浆液齐平孔口，若有下降，由专人进行补充，直到浆液凝固。

4.1.3 伸缩缝的处理

为防止前池水通过伸缩缝渗漏进入基础，对伸缩缝进行表面处理。用切割机沿伸缩缝两侧各1cm左右切割、凿除缝两侧混凝土，形成宽×深=2cm×2cm的槽，用高压风将槽内石粉等杂物清理干净，并保证绝对干燥。

人工在槽内嵌填双组分聚硫密封膏，待双组分聚硫密封膏固化后，分缝表面覆盖厚0.5cm、宽30cm的橡胶板，橡胶板两侧采用扁铁、膨胀螺丝固定。

4.2 引水渠连接段处理方案及方法

4.2.1 处理方案

连接段处理方案采用6层处理方式见图1。

图1 连接段处理方案

4.2.2 施工方法

引水渠连接段处理方式有两种：一是防，即保证各填筑(铺筑)层、浇筑层施工质量，作为支持层不出现沉降变形，从而保证混凝土板及土工膜的的防渗效果。压实水泥土作为相对不透水层，防止极少量的渗水下渗至填筑基础面下引起附加沉降。二是排，即对于渠道下渗水，通过渠底粗砂小石层及塑料排水盲沟，排出渠基。

4.2.2.1 渠底各种土料铺筑

基础面压实：表面清理后，采用重型设备碾压密实，经隐蔽验收合格后，方能进行上层料的填筑。

砂砾石填筑：底层砂砾石采用薄层(层厚50cm)进占法进行填筑，20t振动碾碾压，碾压参数为2遍静碾+6遍动碾+2遍静碾。

水泥土施工：水泥土拌和用土采用工程现场的砾质土，经取样检测：砾石含量小于5%，现场控制最大粒径不大于50mm，含水量在最佳含水量+2%～-3%范围内，水泥掺量为8%。

水泥土的制备：先在制备料场虚铺30cm砾质土，人工将袋装普通硅酸盐水泥均匀撒在土层上，用旋耕机来回旋耕4遍，以保证水泥掺混均匀。水泥土制备完成后，立即运至施工现场，虚铺30cm后，采用3t小型振动碾碾压，碾压参数为2遍静碾+10遍动碾+2遍静碾。填筑上一层前，将已填筑水泥土表面拉毛，以利于两层水泥土的结合。

砂砾石垫层料铺筑：砂砾石垫层采用制备料，最大粒径小于60mm，大于5mm粒径含量为35%～45%，含泥量小于5%，施工参数同水泥土。

4.2.2.2 渠堤填筑

渠堤砂砾石垫层料、粗砂小石料及水泥土平起法铺筑，虚铺厚度30cm，砂砾石垫层料在迎水面保留一定宽度的富余量，保证堤身的压实质量。

迎水坡面修整：一是初修：初修主要采用反铲将前期预留富余填筑料清除，为避免修坡过程中对已经填筑土方的扰动，提前放样，并安排专人指挥反铲。已初修的坝体坡面，要求保留20cm左右的保护层，留待精修时一并清除。二是精修：采用设备配合人工，将预留保护层清除至设计建基面以上，保留3～5cm的超填，精修后的砂砾料坝体表面，没有突出的卵石、杂物，表面平整，碾压前对斜坡进行洒水浸透(时间不得小于24h)，采用夯板或合适的碾压设备，对斜坡表面进行压实。

4.2.2.3 土工膜铺设

质检人员对进场土工膜进行检查，特别是要保证PE膜质量。铺筑前对基础进行严格检查，确保基础面没有凸凹不平、软硬不均和突出石子等。土工膜铺设时两边对称，搭接宽度均匀，尽量保证平整，通过时根据设计及规范要求，在渠底等部位设置变形余量。

土工膜焊接要密实牢固、轮痕迹明显、平直，无褶皱、无轮切现象，焊接完后，在逐条焊缝进行外观检查的基础上，用充气法对焊接缝进行检测，保证焊缝质量。

4.2.2.4 坡面板混凝土施工

为保证混凝土板的浇筑质量，对斜坡混凝土板采用滑模，φ30振捣棒进振捣，质检人员现场旁站，除控制混凝土质量外，对底部骨料集中、滑模的上升速度、振捣质量、分缝质量、表面收光等进行控制，并按照设计及规范要求进行保温、保湿。

4.2.2.5 嵌填双组分聚硫密封膏

待混凝土板养护到期之后，人工将方钢(浇筑前放置混凝土板分缝处，拆除后形成2cm×2cm槽)抠出，清理槽内不密实混凝土并用高压气泵将缝内的粉尘吹洗干净后，在保证缝面绝对干燥的情况下，嵌填双组分聚硫密封膏抹平，以保证其防水效果。

5 结 语

2015年4月本工程处理完成后至今，已安全运行近6年，经检查，压力前池和渠道连接段混凝土板未再发现下沉现象，塑料盲沟仅有极少量水滴出，效果十分明显。