張伯夷，李清平

(中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都，611130)

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毛爾蓋水電站超厚型混凝土防滲墻施工

張伯夷，李清平

(中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都，611130)

毛爾蓋水電站壩基防滲墻厚1.4m，最大墻深58m，工程量5070m2。本電站混凝土防滲墻目前為國內(nèi)墻體最厚、孔深最深的防滲墻，在施工上無成功經(jīng)驗(yàn)可借鑒。基于地層復(fù)雜，針對漂石、孤石架空地層進(jìn)行了槽口段預(yù)注漿處理；同時為解決松散地層和強(qiáng)漏失地層的槽段穩(wěn)定問題，在施工中通過不斷實(shí)踐、改進(jìn)，創(chuàng)新了一種“平行鉆進(jìn)法”成槽工藝；另外，對高強(qiáng)度C40W12F50混凝土防滲墻的墻段連接方式，研發(fā)了“拔管擴(kuò)孔法”。

毛爾蓋水電站混凝土防滲墻 槽口段預(yù)注漿 “平行鉆進(jìn)法” “拔管擴(kuò)孔法”

1 工程概況

毛爾蓋水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州黑水縣境內(nèi)，為大(2)型混合式單一發(fā)電工程，采用混合式開發(fā)方式，首部樞紐由擋水建筑物、溢洪道、放空洞組成。攔河大壩為礫石土直心墻堆石壩，壩頂高程2138.00m，壩頂寬12.0m，最大壩高147.00m，裝機(jī)容量420MW。

壩基防滲墻施工平臺高程為1997.00m，墻底高程為1940.00m，軸線長194.89m。墻體材料為C9040混凝土，其技術(shù)指標(biāo)為90d強(qiáng)度≥40MPa，彈?！?.25×104MPa，抗?jié)B≥W12，抗凍≥F50，最大深度57.0m，墻厚1.4m，防滲墻面積5070m2。

壩基河床覆蓋層以粗粒土為主，且結(jié)構(gòu)不均一，現(xiàn)場抽(注)水試驗(yàn)成果表明，總體上屬中等至強(qiáng)透水層。壩基防滲墻施工存在以下難點(diǎn)：(1)毛爾蓋水電站壩基地層分布為砂卵石、漂石、孤石層，并局部有架空，成槽施工中極易發(fā)生塌槽、漏漿現(xiàn)象，若采用傳統(tǒng)的成槽工藝會造成成槽周期長。因此，防滲墻施工成敗的關(guān)鍵因素取決于合理的成槽工藝；(2)由于地層的特殊性，通過前期試驗(yàn)證明采用常規(guī)的“鉆鑿法”接頭,防滲墻墻體混凝土充盈系數(shù)達(dá)1.4，混凝土耗量大,施工成本增加；(3)防滲墻設(shè)計(jì)墻體混凝土C9040W12F50,強(qiáng)度高，若墻段連接直接采用φ1.4m接頭管施工，拔管成功率低，易造成埋管事故；(4)防滲墻最大深度58m，厚1.4m，在國內(nèi)屬首例，無成功經(jīng)驗(yàn)借鑒，施工工藝需探索。

2 防滲墻施工技術(shù)攻關(guān)

2.1 槽口段預(yù)處理

根據(jù)壩基防滲墻軸線地層情況分析，在防滲墻的施工過程中，槽段10m深度以內(nèi)是防滲墻施工關(guān)鍵部位，它不僅對操作人員有很高的技術(shù)要求，同時對施工地層中的地質(zhì)情況也提出了相應(yīng)規(guī)定(即槽口10m深度內(nèi)地層粘聚力達(dá)10KPa以上，承載力達(dá)100KPa～450KPa)。由于壩基防滲墻0～10m深度內(nèi)具有松動及架空的漂石地層，在槽口漿液反復(fù)浸泡下，會造成槽口兩側(cè)坍塌，甚至導(dǎo)致該段導(dǎo)向槽整體沉降。

基于上述原因,對壩基防滲墻槽口段的地層進(jìn)行了預(yù)處理。處理方案為沿防滲墻中心軸線按孔距3m預(yù)埋花管進(jìn)行注漿處理。鉆機(jī)采用成都哈邁YXZ-70鉆機(jī)，鉆孔孔徑φ114mm，鉆進(jìn)至適宜孔深后，下入φ50mm花管，然后拔出套管后灌漿。灌漿采用全孔一次性限量法灌注，地質(zhì)缺陷部位可適當(dāng)縮短段長。灌漿優(yōu)先采用0.5∶1的濃水泥漿開灌，若地層吸漿量小，可調(diào)整漿液濃度至1∶1，并適當(dāng)加壓。注漿量限制在1000L/m內(nèi)，當(dāng)注漿量達(dá)到1000L/m時，無論注入率大小均結(jié)束該孔注漿。

2.2 鉆頭改進(jìn)

防滲墻最大深度58m，厚1.4m，采用常規(guī)鉆頭無法一次性成槽(常規(guī)鉆頭口徑小，重量輕，施工效率低，滿足不了工期需要)?；诖?，針對毛爾蓋水電站的地質(zhì)條件和防滲墻的施工特點(diǎn)，仔細(xì)研究后，采用直徑φ1.0m鋼管加焊成直徑為φ1.4m的鉆頭，與十字鉆相比，造孔進(jìn)尺快、易于控制孔斜。

改進(jìn)型鉆頭技術(shù)要求如下：(1)在腰身加焊肋板、箍圈，以增大鉆頭的外切割面；(2)用材質(zhì)較好的車用半軸加大管口，保證其工作時的穩(wěn)定性，同時加大內(nèi)切割面；(3)改裝提梁和活芯，避免由于鉆頭重量增加后發(fā)生掉鉆事故。直徑1.0m鋼管鉆頭進(jìn)行加焊后，由原重3t增加至5t～6t。

2.3 成槽工藝革新

國內(nèi)混凝土防滲墻成槽工藝，主要有“鉆抓法”、“抓取法”和“鉆劈法”等。毛爾蓋水電站壩基地層分布為砂卵石、漂石、孤石層，并局部有架空，成槽施工中塌槽、漏漿現(xiàn)象非常嚴(yán)重，且成槽周期長，且澆筑時防滲墻墻體混凝土充盈系數(shù)達(dá)1.4。為穩(wěn)定孔壁、加快施工進(jìn)度，在施工中通過不斷的實(shí)踐、改進(jìn)，最后在施工中摸索創(chuàng)新了一種“平行鉆進(jìn)法”成槽工藝。其施工方法為：在主孔比副孔深10m時，便開始向主孔內(nèi)回填粘土，然后鉆副孔和小墻，在副孔鉆至主孔深度差2m時，又開始鉆主孔，如此循環(huán)至槽段成槽完成。

“平行鉆進(jìn)法”的主要優(yōu)點(diǎn)：(1)回填后的黃土在鉆孔過程中自然形成護(hù)壁泥漿，很好地起到護(hù)壁的作用，大大減少了泥漿制備系統(tǒng)的投入；(2)針對特殊地層，其綜合鉆進(jìn)工效較傳統(tǒng)工藝有一定提高，同時最大限度地發(fā)揮了鉆具對地層的擠密加固作用，可以較好地解決松散地層和強(qiáng)漏失地層的槽段穩(wěn)定問題；(3)該成槽工藝施工的槽段質(zhì)量較好，墻體混凝土充盈系數(shù)可降至1.1。

2.4 墻段連接新工藝

毛爾蓋水電站壩基防滲墻較厚，墻體強(qiáng)度高，采用“鉆鑿法”或“雙反弧樁柱法”施工進(jìn)度慢，套接厚度不易保證。但采用“接頭管法”進(jìn)行墻段連接，在國內(nèi)防滲墻厚1.4m的工程上尚無先例。

毛爾蓋水電站壩基防滲墻設(shè)計(jì)墻體混凝土C9040W12F50，7d混凝土強(qiáng)度可達(dá)14MPa，若墻段連接采用常規(guī)的“鉆鑿法”接頭，質(zhì)量很難保證，如果直接加工φ1.4m接頭管施工，由于混凝土強(qiáng)度高，無法保證拔管成功率，容易造成埋管事故。

為提高施工工效，減少接頭孔混凝土用量，降低施工成本，本項(xiàng)目創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)了“拔管擴(kuò)孔法”的墻段連接方法。其施工方法為：一期槽段混凝土澆筑前下設(shè)φ1.0m接頭管，待混凝土初凝后采用φ1.4m鉆頭對接頭孔進(jìn)行擴(kuò)孔。

采用“拔管擴(kuò)孔法”主要優(yōu)點(diǎn)為：(1)拔管后再進(jìn)行擴(kuò)孔，將接頭孔擴(kuò)至1.4m，更易于保證接頭孔質(zhì)量；(2)通過試驗(yàn)證明，當(dāng)接頭孔孔深均為58.0m時，若墻段連接采用鉆鑿法，接頭孔0～20.0m施工需要8d，20m～58.0m需17d，共計(jì)25d。而“拔管擴(kuò)孔法”施工接頭孔，只需7d時間，比鉆鑿法施工提前18d。

3 質(zhì)量檢查

3.1 鉆孔取芯、壓水

3.1.1 施工完成后根據(jù)規(guī)范要求，布置了5個檢查孔(其中1個孔布置在槽段連接部位)進(jìn)行鉆孔取芯和壓水試驗(yàn)。

3.1.2 檢查孔取芯采用XY-Ⅱ地質(zhì)鉆機(jī)鉆取，鉆孔孔徑φ150mm。各孔段混凝土芯樣采取率均為100%，最長芯樣達(dá)到6m，芯樣表面平整、光滑、密實(shí)，無氣泡、麻面等現(xiàn)象。

檢查孔芯樣抗壓強(qiáng)度、彈性模量和抗?jié)B試驗(yàn)的具體試驗(yàn)結(jié)果見表1。從表1中可見，墻體混凝土各項(xiàng)性能滿足設(shè)計(jì)要求。

表1 防滲墻檢查孔芯樣物理性能試驗(yàn)成果

3.2 聲波檢測防滲墻聲波檢測主要采用跨孔波速測試，即發(fā)射換能器和接收換能器分別在相鄰的兩個檢測孔內(nèi)，同時向上移動，由于孔間距固定，因此通過超聲波儀器，可以得到聲波在兩孔間的傳播速度，從而計(jì)算出兩孔間介質(zhì)的波速。

墻體聲波檢測委托了黃河勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司測試，通過墻體內(nèi)預(yù)埋管測試單元墻段內(nèi)和槽段間的跨孔聲波(共16個單元墻段)，檢測結(jié)果平均波速為Vp=3850m/s，且各測點(diǎn)波速變化幅度不大，表明墻體混凝土質(zhì)量良好。

4 取得的成果

4.1 毛爾蓋水電站壩基防滲墻施工，使用改進(jìn)后的鉆頭及創(chuàng)新的“平行鉆進(jìn)法”施工工藝，能有效提高施工工效，比常規(guī)施工方案節(jié)約時間3個月，少投入鉆機(jī)45臺。

4.2 墻體連接采用“拔管擴(kuò)孔法”墻段連接方式，比單純的“鉆鑿法”施工接頭孔的效率高，節(jié)約接頭孔混凝土600m3，同時提高了接頭孔的施工質(zhì)量，較單純采用“拔管法”施工接頭孔，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 革新了一套超厚型防滲墻施工工藝，為超厚型防滲墻在水利水電施工中推廣提供了先例。

4.4 毛爾蓋水電站大壩基礎(chǔ)防滲墻，是目前國內(nèi)一次性成墻的最厚最深防滲墻。通過革新并運(yùn)用上述超厚型防滲墻施工工藝，在防滲墻延遲開工近3個月的情況下，僅用100d完成了防滲墻施工，比業(yè)主調(diào)整節(jié)點(diǎn)工期提前10d完工。

〔1〕王 斌.地下連續(xù)墻接頭管提拔時間的實(shí)驗(yàn)研究.價值工程.

〔2〕馬國彥，常振華.巖體灌漿排水錨固理論與實(shí)踐[M].北京：中國水利水電出版社，2003.

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2095-1809(2015)05-0042-03

張伯夷(1976-)，男，漢族，四川南充人，1998年畢業(yè)于四川大學(xué)，副總工程師兼項(xiàng)目經(jīng)理，一級建造師、水利造價師。主要從事水利水電工程施工、地基與基礎(chǔ)工程施工等方面的工作；

李清平(1981-)，男，漢族，四川成都人，2004年畢業(yè)于四川電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，主要從事水利水電工程施工、地基與基礎(chǔ)工程施工方面的工作。