孟凡華，李國保

(中國水電基礎局有限公司，天津 301700)

1 工程概況

古城水電站位于阿壩藏族羌族自治州理縣境內的雜谷腦河上。雜谷腦河為岷江干流上游的一級支流，古城水電站是雜谷腦河流域梯級規(guī)劃“一庫七級”方案的第七級。

電站為引水式開發(fā)，正常蓄水位1 554.5 m，調節(jié)庫容58萬m3，總庫容93.9萬m3。引水隧洞長16.375 km，設計引用流量148m3/s，裝機容量168MW，多年平均發(fā)電量8.07億kW·h。

工程樞紐由首部樞紐、引水隧洞、調壓井、壓力管道和地面廠房等建筑物組成。

首部樞紐由3孔泄洪閘、1孔沖沙閘、1孔排污閘、左右岸擋水壩及進水口組成。河床范圍基礎防滲采用懸掛式混凝土防滲墻，左右岸基巖部分采用帷幕灌漿。

2 工程地質條件

閘址區(qū)為較對稱的“U”型谷，谷底寬140～180 m，枯水期河水面高程1 542 m時，水面寬25～35 m，谷底漫灘、Ⅰ級階地發(fā)育。兩岸谷坡基巖裸露，坡腳為松散堆積體覆蓋。左岸基巖谷坡坡度50°～70°，坡腳崩坡堆積體較厚，水平厚度約30～50 m，坡度35°～40°;右岸基巖谷坡35°～50°，坡腳零星分布少量崩坡積物。

閘址區(qū)左岸出露基巖為泥盆系危關群上組(Dwg2)炭質千枚巖、絹云千枚巖夾灰色石英千枚巖、薄～中厚層變質砂巖。河床及右岸基巖為泥盆系危關群下組(Dwg1)灰色石英千枚巖、薄～中厚層變質砂巖夾絹云千枚巖、炭質千枚巖。變質砂巖和石英千枚巖堅硬，強度較高，炭質千枚巖和絹云千枚巖強度相對較低。

閘址河床覆蓋層深厚，據鉆孔揭示，最大深度達82.8 m。按其結構、成因和物質組成，從下至上可將其劃分為4層:

第①層(alQ41):礫石砂土層，分布于谷底，層厚4.54～6.49 m。礫石成份以砂巖、石英巖為主，少量花崗巖，粒徑2～4 cm，少量5～6 cm，次磨圓，少量次棱角狀，充填灰色砂土，礫石含量約占50%。

第②層(alQ42):含漂砂卵礫石層，分布于河床中、上部，層厚9.7～71 m。漂石成分為砂巖，粒徑20～25 cm，約占5%;卵石成分為砂巖、花崗巖及石英巖，粒徑6～12 cm，約占20%;礫石成分為砂巖、花崗巖，粒徑2～5 cm，多圓礫，少量角礫，約占60%。

第③層(col+dlQ4):塊碎石土層，由較古老的崩坡積物組成。分布于右岸河床中上部，層厚7.2～31.1 m，碎石成分主要為石英千枚巖、砂巖，粒徑2～6 cm，少量0.5～1 cm，約占20～30%，土為灰黃～灰色砂土。

第④層(col+dlQ4):崩坡積塊碎石土層，分布于左岸臺地和谷坡下部，據鉆孔揭示，臺地部位層厚約3.9～8.8 m，谷坡下部水平厚度約30～40 m，塊碎石成分為砂巖、千枚巖及石英，粒徑一般6～13 cm及2～4 cm，約占40% ～50%，土為灰色砂土。

3 防滲墻設計指標

首部樞紐工程建造在沖積層之上，采用0.8 m厚素混凝土防滲墻防滲，混凝土標號為C20W8F50，河床段砂礫層中采用懸掛式防滲墻，左右岸臺地段防滲墻底部嵌入基巖深度不小于1.0 m。

防滲墻軸線長度271.19 m，起止樁號為(幕)0-193.75～0+077.44，最大孔深35.98 m。根據樞紐結構和地形施工需要，防滲墻軸線平面投影共有6個折點將軸線分成7段，并且墻頂高差大，設計墻頂高程共由5個水平段和4個斜坡段間隔排列，防滲墻結構復雜，施工難度極大。

4 施工進度和完成的主要工程量

混凝土防滲墻工程于2006年1月26日開工，2006年3月21日按期完成了右河床段的施工任務，確保了古城水電站首部樞紐整體施工計劃和汛期安全;2006年3月17日至7月9日完成左岸臺地段的施工;2006年8月23日至2007年1月27日完成了左岸河床段、左岸端頭段和右岸端頭段的施工;施工總歷時321 d，達到了業(yè)主和監(jiān)理的工期要求。

本工程完成的主要工程量項目見表1。

5 防滲墻施工

5.1 施工方案

1)防滲墻導墻采用長方形斷面結構，寬0.6 m，深1.2 m，澆筑C20混凝土，中間和底部布設受力鋼筋，增強導墻抗彎性能。

表1 古城水電站首部樞紐防滲墻工程完成工程量表

2)固壁泥漿，防滲墻造孔施工以膨潤土漿液為主，漏失地層回填黏土和碎石土進行重復擠壓密實。

3)左岸特大孤石層底部架空漏失層采用鉆孔預灌濃漿，孔位布置在每個槽孔的副孔中心位置，靜壓灌注水泥黏土漿，漏失嚴重的灌入低標號水泥黏土砂漿。左岸特大孤石層采用鉆孔預裂爆破，孔位布置在每個槽孔的主孔中心位置。

4)防滲墻成槽施工采用“鉆劈法”，槽孔分為一期槽和二期槽，槽段長度一般為5.9 m，四個主孔三個副孔，個別臺地部位孔深淺，槽段長度調整為6.2 m或7.6 m，軸線折點處接合部位槽長視情況而定，3～5.6 m均可。

5)一二期槽段連接采用“單反弧法”，二期槽段施工時，先用十字圓鉆將兩個邊孔鉆至設計孔深，再用特制的雙反弧鉆頭進行擴孔。

6)槽孔清孔采用“抽筒換漿法”，用新制膨潤土漿對孔內漿液進行置換，確保澆筑前孔內淤積和泥漿性能滿足設計和規(guī)范要求。

7)混凝土由HPD-1200型配料機配料，兩臺JZM750型攪拌機組成的集中拌合樓拌制，兩輛混凝土攪拌車運輸。

8)混凝土澆筑采用“泥漿水直升導管法”澆筑，導管開澆順利為由低處至高處，導管中孔底15～25cm左右，采用壓球法開澆。

5.2 造孔泥漿

膨潤土泥漿具有良好的懸浮性、觸變性、濾失量小、含砂量低、造漿率高、護壁性能好、現(xiàn)場配置方便等優(yōu)點，是較為理想的優(yōu)質護壁泥漿。施工中要保證泥漿質量，要加強原材料質量檢測、配合比調試、泥漿回收管理等各項工作。新制泥漿配比見表2。

表2 新制泥漿配比

在左岸臺地上游側開闊處建1個泥漿攪拌站，泥漿制備采用2臺ZJ1500型泥漿高速攪拌機，沿防滲墻軸線鋪設Ф100 mm鋼管，作為供漿和回漿管路。造孔過程中抽筒抽出的漿渣用清水稀釋后，經排漿溝流至集漿坑，沉淀后回收上部含砂量較小的漿液，用3PN泵返回漿站回漿池后進行二次沉淀，重復使用，降低工程成本。

新制泥漿膨化24 h方可使用，不同階段對泥漿性能進行不同項目的測試，具體測試項目根據生產試驗成果進行。

5.3 造孔成槽

槽段施工采用鉆劈法，每個單元槽段劃分為4個主孔和3個副孔，每個主孔長度為0.8 m，每個副孔長度為0.9 m。施工時先鉆主孔，待主孔終孔后，下接砂斗，然后劈打副孔成槽。造孔采用用CZ-22和CZ30沖擊鉆機施工。

孔底確定:懸掛墻部分按設計墻底施工，嵌巖段主孔取樣，由設計、監(jiān)理、業(yè)主和施工四方現(xiàn)場據巖樣確定基覆線和嵌入深度。造孔結束后進行孔深、孔形驗收。

終孔驗收:在鉆孔過程中，隨時觀察記錄，準確測量孔深。依照設計要求鉆至終孔。在槽孔終孔后，由四方工程師(業(yè)主、設計、監(jiān)理、施工)共同進行終孔驗收。終孔驗收項目有孔位、孔深、孔斜與槽寬，槽孔嵌入基巖深度?？孜辉试S偏差±3 cm;槽孔寬度≥80 cm;采用重錘原理進行孔斜測量，≤4‰;孔深不小于設計孔深;槽孔水平斷面上沒有梅花孔、小墻。

5.4 清孔驗收

清孔采用“抽筒換漿法”，抽出的泥漿經凈化處理后返回槽孔，同時向槽內補充新鮮泥漿。泥漿的充分凈化有利于控制泥漿性能指標，提高造孔質量，有利于混凝土澆筑質量的保證;對土渣的有效分離有利于減少機械磨損，提高造孔工效;泥漿的重復使用，有利于節(jié)約造漿材料，大大降低了施工成本，減少了環(huán)境污染，對于被嚴重污染的泥漿予以廢棄。換漿量約為槽孔內泥漿總量的1/3。

二期槽孔清孔換漿結束前，用刷子鉆頭分段洗刷一期槽孔端頭的泥皮和地層殘留物，以刷子鉆頭上基本不帶泥屑，孔底淤積不再增加為合格標準。

槽孔清孔換漿結束后1 h達到如下標準:槽內泥漿密度≤1.30 g/cm3，500/700漏斗黏度≤30 s，含砂量≤10%。

5.5 混凝土澆筑

混凝土主要指標應達到如下要求:抗壓強度標號為C20;抗?jié)B標號為W8;抗凍標號為F50;入槽坍落度18～22 cm，保持15 cm以上時間應≥1 h;入槽擴散度34～40 cm;熟料初凝時間應≥6 h，終凝時間不宜 ＞24 h;混凝土密度≥2.1 g/cm3。

混凝土拌制采用兩臺JZM750型拌和機組合建造的拌合樓拌制混凝土，砂石骨料由HPD-1200型混凝土配料機上料。拌制好的熟料采用混凝土攪拌車輸送至澆筑槽口，經分料斗和溜槽將混凝土輸送至澆筑漏斗，澆筑導管均勻放料，有利于保證混凝土面均勻上升。

混凝土澆筑采用“泥漿下直升導管法”，導管下設及導管起拔均按設計要求控制。采用壓球法開澆，以減小開澆時混凝土快速下落與泥漿的絮凝反應。

5.6 特殊情況處理

5.6.1 漏漿、塌孔預防和處理

1)選用優(yōu)質的固相膨潤土泥漿。2)施工前備足大量的堵漏材料(碎土、黏土、鋸末、稻草等)。3)密切關注成槽過程中的地層變化，地層較為疏松時應控制挖槽速度，采取“反復式”回填堵漏材料、重鑿擠密的方法來事先預防。4)成槽施工時，保持槽內泥漿面的適當高度，及時補充泥漿以保持孔口穩(wěn)定。5)出現(xiàn)漏漿時迅速填入堵漏材料(碎土、黏土、鋸末、稻草等)，及時供已經膨化的膨潤土漿。

5.6.2 孔斜過大預防和處理

1)嚴格控制端頭孔孔位及孔形，孔位偏差≤3 cm，開孔不得偏向二期槽孔;孔形偏差嚴格按設計要求，最好控制在2‰以內。

2)二期槽端孔的鉆進應在一期槽澆筑初凝后馬上進行，以免因為鉆頭兩側的介質強度相差過達，造成孔斜不好控制。澆筑時接頭孔壁應進行仔細的刷洗，確?？妆谏蠠o泥皮附著。

3)鉆進主孔開孔或孔深較淺時孔斜過大，采取懸掛鉆頭輕打糾偏或填入塊石進行糾偏，孔深較深或劈副孔時孔斜過大，采取懸掛鉆頭輕打糾偏或聚能爆破糾偏。

5.6.3 特大孤石處理

1)局部特大孤石采取鉆頭重鑿或聚能爆破處理。

2)左岸大面積特大孤石在防滲墻施工前采取鉆孔預裂爆破處理，先用HT-150型巖芯鉆鉆孔，在孔內下爆破筒、定位管和定位器，藥量按2 kg/m左右布置，起爆破碎后再用沖擊鉆沖砸成孔。本工程共進行了24次孔內爆破，耗炸藥量168 kg。

5.6.4 破碎帶強透水層處理

對已勘探出的破碎帶強透水層，在防滲墻施工前采取巖芯鉆鉆孔，采用全孔靜壓灌漿法進行預灌濃漿或砂漿的方式處理，根據以往施工經驗和現(xiàn)場調試，漿液配比按水∶膨潤土∶水泥∶堿 =3∶1∶0.25∶0.04 進行配制，如果吸漿量大，可加入適量的速凝劑，并且配合間歇灌漿、降壓、限流、灌注砂漿等措施。預灌濃漿結束標準為:當注入率≤0.4 L/min，繼續(xù)灌注15 min;或注入率不≤1.0 L/min時，繼續(xù)灌注30 min，灌漿即可結束。本工程共進行了18次預灌濃漿，灌漿漿液17.94 m3。

6 施工質量

6.1 混凝土質量

混凝土防滲墻28 d抗壓強度試件共取樣48組，抗壓強度最大值為28.0MPa，最小值20.4MPa，平均24.5MPa，標準差1.635，離差系數0.067，符合設計要求，根據DL/T5199-2004附錄A《黏土混凝土和塑性混凝土配制強度和勻質性評定標準》，判定混凝土抗壓強度勻質性等級為優(yōu)秀。

抗壓彈性試件6組，最大值2.58×104MPa，最小值2.48×104MPa;抗?jié)B試件14組，均大于W8;抗凍試件2組，均大于F50。全部滿足設計要求。

6.2 墻體質量檢查

根據設計技術要求和監(jiān)理指示，本工程墻體質量檢查在成墻28 d后，沿墻體軸線每50 m左右布置1個Φ 130 mm檢查孔，共布置了6個檢查孔進行混凝土墻體取芯和注水試驗，其中J2、J3、J4為騎縫檢查孔，取出的芯樣完整致密，騎縫檢查芯樣接縫咬合緊密，無任何縫間夾泥現(xiàn)象，芯樣送到試驗室做物理力學試驗，試驗結果表明各項指標均滿足或優(yōu)于設計要求。6個檢查孔共進行了22段注水試驗，試驗結果表明各項指標均滿足或優(yōu)于設計要求。

本工程共對48個防滲墻單元工程進行了質量評定，合格單元48個，優(yōu)良單元45個，單元工程合格率100%，優(yōu)良率93.8%。

7 結語

1)本工程地質條件復雜，左岸端頭經開挖后出露部分為基巖巖性，經補充勘探，確定為層厚15 m左右的特大孤石(滑動巖體)，孤石底部為層厚3.2 m左右架空嚴重的滑動巖體破碎帶，防滲墻施工前，通過采取了鉆孔預裂爆破和預灌濃漿的方式處理后，很好的解決了特大孤石及破碎帶這兩種特殊地質情況同時存在的防滲墻施工難題，為今后類似條件下的混凝土防滲墻施工開辟了一條新路。

2)本工程一二期槽段連接采取的是“單反弧法”工藝墻段連接，較之“套打法”既節(jié)約接頭孔混凝土又節(jié)省接頭孔重復鉆鑿的工時，較之“拔管法”更易于施工，較之“雙反弧法”減少了接縫數量，能更好的起到防滲作用。本工程墻體檢查布置的3個騎縫檢查孔施工結果表明，施工過程只要控制得當，“單反弧法”工藝墻段連接在中低強度素混凝土防滲墻施工中是可行的。