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综合防渗体在龙开口水电站上游围堰的应用

作者：魏 毅

来源：《神州》2010年第11期

摘要:针对龙开口水电站上游围堰填筑和防渗工程量大、工期紧的特点,为了确保安全度汛,采用混凝土防渗墙、土工膜心墙和帷幕灌浆综合防渗。经过两年时间运行,证明合理选择材料性能、确定防渗体厚和挡水高度,既满足围堰的安全运行,又满足了围堰快速施工的要求,同时还可以节约一定造价。

关键词:综合防渗体 工期紧 工程量大 龙开水电站 一、概述

龙开口水电站上游围堰轴线与大坝轴线相距约167m,围堰左岸接导流明渠混凝土导墙;右岸为江边滩地,高程1230m以下地形平缓,平均坡度约10°～20°,EL.1230m～EL.1242m为50°～60°陡坡地形,EL.1242m以上为台地,地形平缓,坡度10°～20°,右岸无基岩出露;河床冲积层厚4.5m～12.16m,台地部位覆盖层厚27.3m～28.8m,主要分布⑦层和○12层,为砂卵砾石夹漂石,⑦层为砂卵砾石夹漂石、大块石,中密一密实状,未胶结,厚度2.0～11.5m,强透水性;○12层为卵砾石、漂石夹泥沙,密实状,厚度6m～9m,中部见1.0m厚的钙质胶结,中强透水性。

龙开口上游围堰为土石围堰,堰顶EL.1261m,围堰最大堰高56m,堰顶长543m,堰顶宽10m,围堰在EL.1229m设置马道,上游马道宽8m,下游马道宽10m,围堰坡比在EL.1229m以上迎水面为1:2.0,背水面为1:1.8,1229高程以下迎水面坡比为1:2.0,背水面坡比为1:2.0。围堰防渗采用混凝土防渗墙、土工膜心墙和帷幕灌浆方式,其中EL.1228m以下的水下部分采用混凝土防渗墙防渗,1228m以上采用土工膜心墙防渗,右堰肩采用帷幕灌浆防渗。上游围堰防渗墙厚0.8m,最大深度33.5m,防渗墙施工平台EL.1228m,土工膜心墙防渗高度33m。

上游围堰石渣、砂砾料、护坡块石填筑总量91.58万m3,防渗墙2931m2,土工膜施工面积1.88万m2,帷幕灌浆0.67万m2。围堰填筑和防渗工程量大。

本工程2009年1月下旬完成截流,按施工程序,截流后进行防渗施工平台的填筑,2009年1月30日具备防渗施工条件,防渗墙施工工期由最大墙体深度决定,河床段防渗墙最大深度约33.5m,防渗墙施工分一、二序槽段进行,根据钻孔工效,施工防渗墙最短用时60天,最快至2009年3月31日完成防渗施工。本工程防渗墙不但深度大,而且覆盖层中存在大块石、漂石层,深度大会增加塌孔的可能性,大块石、漂石较多又降低了钻孔的效率,这必然影响防渗施工的进度,在防渗施工工程量本身较大的情况下,大大增加了防渗施工进度保证的困难。

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在防渗墙施工期间,围堰不能进行防渗平台以上堰体的填筑。按施工总进度计划,围堰须在2009年5月31日之前填至设计高程,而防渗施工在2009年3月31日完成,围堰主体施工只有60天时间,工期紧,填筑强度高。金沙江6月开始进入汛期,5月底不能将围堰填至设计高程,不但滞后总工期,还将增大度汛风险。

此外,本工程围堰在左岸需与明渠导墙接合,在右岸需与堰肩已施工堰体接合,接合部分质量要求高且工程量大。 二、主要施工方案的选择

针对龙开口上游围堰工程挡水水头高、填筑和防渗工程量大、工期紧的特点,龙开口上游围堰只有采用多种施工方法才能满足上游围堰防渗质量和进度。 经过多次论证,最终决定采用五种主要的防渗方式:围堰水下部分(即EL.1228m以下)采用混凝土防渗墙防渗,围堰中部(即EL.1228m～EL.1261m)采用土工膜防渗,右堰肩履盖层比较厚的部位采用帷幕灌浆防渗。 三、施工方法

1、围堰塑性混凝土防渗墙施工

防渗墙按岸坡段、河槽段进行分期施工,截流前进行岸坡段防渗施工,截流后进行河槽段防渗施工。防渗墙槽孔分两序施工,先施工一序槽孔,后施工中间的二序槽孔,一、二序墙段连接采用拔管法。上游围堰防渗墙槽段采用四主三副布置,槽段长度为6.8m,主孔为0.8m,副孔为1.2m。防渗墙施工程序如下:

(1)防渗墙施工首先要填筑防渗施工平台,并沿防渗轴线修建混凝土导向墙,导向墙顶高略高于防渗施工平台高程,导向墙为直角梯形断面。导向墙施工完毕,即在导墙上游侧布置钻机行走轨道,下游侧布置排浆沟、沉淀池、回浆池等泥浆处理设施。

(2)防渗墙正式开工前,预先沿轴线每20 m布设一个先导孔,进行先导孔的钻探施工,以判定防渗墙轴线部位基岩的顶部高程,以及防渗墙部位的轴线地质情况,以便指导防渗墙的施工,确保防渗墙的每个部位的嵌岩均达到设计标准。

(3)在先导孔施工的同时,对覆盖层中探明的孤石、漂石重点进行钻孔预爆,以提高防渗墙造孔工效。

(4)根据先导孔揭示资料,可在覆盖层中漏失地层布设灌浆孔预灌浓浆。孔位布置在每个槽孔的副孔中心位置,钻孔采用KR803工程钻机和MGY80锚固钻机跟管钻进,静压灌注水泥粘土浆。浆液中可掺加水玻璃和砂等。

(5)防渗墙成槽施工采用“钻劈法”施工工艺,即用冲击(反循环)钻机钻进槽段主孔至终孔,主孔完成后,槽段副孔采用冲击(反循环)钻机钻凿副孔中心,每钻进3～5m即对小墙进行劈打。基

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岩采用“平打法”,即每钻进一段,即对小墙进行劈打。槽孔布置为4主3副。槽孔4主3副布置形式示意如下:

(6)固壁泥浆:钻孔过程中采用泥浆固壁,槽孔终孔验收后进行清孔换浆,采用泵吸式反循环清孔,清孔后泥浆性能及孔内淤积达标即可浇筑混凝土;

(7)混凝土采用右岸混凝土生产系统拌制,拌好的混凝土采用自卸汽车运至槽孔入槽浇筑。 (8)混凝土入槽采用泥浆下直升导管法浇筑。导管开浇按自低处至高处的顺序进行。导管距孔底15~25cm左右。采用压球法开浇。 (9)一、二序槽孔采用“拔管法”连接。 防渗墙施工工艺图如下:

围堰施工于2009年1月下旬完成截流,截流前要求完成本标岸坡段防渗施工,截流后2009年1月30日形成河槽段防渗墙施工平台, 在施工平台填筑同时,进行导墙、泥浆池等临建的布置和先导孔施工。二期施工的防渗墙最深约33.5m,一序槽孔成槽需时27天,二序槽孔成槽需时27天,其它前期准备、清孔、浇混凝土和待凝需6天,共需施工时间60天,截流后防渗墙施工工期安排为2009年1月30日至2009年3月31日,安排工期为60天。 2、围堰防渗帷幕灌浆施工

围堰防渗轴线右岸分区段基岩埋深较深,因风化而渗水性较强,在盖帽混凝土施工后进行帷幕灌浆。帷幕灌浆分三序进行,采用自下而上分段、纯压式灌浆工艺,灌浆分段长度为2.0～3.0m。灌浆施工程序为:测量放样→设备就位→一次钻孔至设计孔深→第一段灌浆→起拔钻杆→第二段灌浆→起拔钻杆→……→终孔段灌浆→结束灌浆→封孔。

帷幕灌浆浆液配合比及灌浆参数经试验确定,灌浆压力控制在0.5～2.0MPa。 灌浆孔(段)达到以下条件之一时,结束灌浆: ①孔口返浆并达到规定浓度,结束该段灌浆; ②当灌浆注入率不大于1.0L/min时,持续灌注10min; ③当每米耗灰量(水泥)达2000kg时,结束该段灌浆。

对不正常结束的孔段(指未达到①、②条结束标准的孔段),按排内逐步加密的原则,在该孔左右两边各补一孔,最终必须达到正常结束标准。