復合式防滲墻關鍵技術應用正稿

1、圍堰復合式防滲墻關鍵技術應用1陳道春 2李 斌（1長江設計院阿海監(jiān)理部 2 長江設計院施工處）摘要：阿海水電站截流采用了大量的塊石和鋼筋石籠，上游防滲墻施工過程中，因成槽部位地層結構復雜導致卡鉆且處理困難，圍堰無法閉氣。經(jīng)研究，采用了高壓旋噴灌槳技術進行了缺陷部位的防滲處理，其鉆孔施工和漿材的調(diào)整與組合具有先進性。施工完成后，防滲墻已經(jīng)過兩個汛期的運行，證明防滲效果滿足工程需要，為同類基礎的施工積累了經(jīng)驗。關鍵詞：缺陷修補 防滲處理 高壓旋噴 防滲墻1 概述阿海水電站壩址位于云南省麗江地區(qū)玉龍縣（右岸）與寧蒗縣（左岸）交界的金沙江中游河段，為金沙江中游河段規(guī)劃的第四個梯級。電站正常蓄水位150

2、4.00m，相應庫容8.06×108 m3，具有日調(diào)節(jié)性能。最大壩高138m，裝機容量2000MW（5×400MW）。工程采用一次圍堰斷流、左岸隧洞導流、大壩基坑全年施工的導流方式。上、下游圍堰形式為土石圍堰，上部采用土工膜心墻防滲，下部均采用混凝土防滲墻防滲，防滲墻體厚度為0.80m。上游圍堰砼防滲墻共劃分27個槽段，墻厚0.8m，墻頂高程為1420m，墻高約26m，面積約為4070m2。上游圍堰擋水設計洪水標準為P=5%，流量9800m3/s，調(diào)洪后上游水位1461.99m，堰頂高程1465m。上游圍堰截流期間，戧堤進占使用了大量的塊石和鋼筋石籠護腳，上游圍堰防滲墻14

3、#、15#槽段（河床中心）施工過程中，由于漏漿、塌孔等原因導致前述槽段內(nèi)不同位置鉆頭卡鉆，卡鉆深度為防滲墻頂面以下17.3m19.5m，現(xiàn)場采用各種措施均不能成功打撈鉆頭。由于防滲墻工期緊，為了保證圍堰施工進度，經(jīng)業(yè)主、設計、監(jiān)理、施工單位共同研究，確定了對槽段清孔至鉆頭頂部后直接澆筑砼（卡入孔內(nèi)的8個鉆頭埋入槽段），鉆頭底部和四周可能形成的滲漏通道，增加高壓旋噴形成防滲幕墻的方式對存在滲漏的槽段已澆筑混凝土至基巖面部位進行處理的補救方案。鉆頭卡鉆位置及底部集渣見圖一。2 高噴防滲墻處理方案2.1 孔位布置對存在滲漏的槽段清理后先進行混凝土澆筑，然后沿防滲墻頂上游側布置高噴灌漿孔。因卡入槽段內(nèi)

4、的鉆頭影響槽段清理效果，從而影響混凝土防滲墻澆筑質量，故高噴墻頂高程需與混凝土防滲墻頂高程一致，即高程1420m，鉆孔深度以進入基巖0.5m控制?？紤]防滲墻汛期須承受一定水頭壓力，為控制圍堰滲漏量滿足基坑干地開挖及混凝土澆筑要求，降低施工期排水難度，要求高噴防滲墻成墻厚度不小于0.8m。因此高噴防滲墻按雙排孔布設，下游排孔距砼防滲墻0.5m，孔距0.8m，排距0.7m，雙排孔成梅花型布置，高壓旋噴套接成墻，高噴灌漿按照先下游排后上游排的順序施工，同一排內(nèi)按先一序后二序再三序，逐漸加密的原則進行施工。14#、15#槽段上游側共布設41個高壓旋噴孔位，與相鄰槽段搭接寬度為2m。下游排共布設21個孔

5、，上游排共布設20孔。高噴防滲墻布孔平面布置見圖二。2.2 工藝流程及參數(shù)選擇選用德國KR805-1全液壓履帶式鉆機造孔，起拔套管采用BG-60液壓拔管機，集中制漿，采用ZJB/BP90變頻高壓注漿泵供漿，XL-50型旋噴機灌漿，壽力900XH空壓機供風。1） 噴射方法采用兩管法噴射施工。2） 工藝流程采用德國KLEMM全液壓鉆機造孔，孔徑為146mm，鉆孔深入基巖0.5m，跟入套管護壁，終孔后強風清孔，下入特制PVC管，拔管機起拔套管，高壓旋噴機就位，下噴管至孔底開始高壓噴射灌漿，當孔口返漿達到設計要求后正常提升噴管，噴灌過程中定時檢測原漿、返漿比重，合理控制風壓、漿壓、漿量。灌漿采用純水泥

6、漿液。鉆孔工藝流程： 移機就位 跟管鉆入巖石50cm 強風清孔 下入PVC管 起拔套管 孔口保護 終孔。高壓噴射工藝流程：高噴臺車就位 孔口試噴 下入噴管 送風、漿 噴射提升 孔口凹陷回灌 高噴結束。3） 施工參數(shù)滲漏槽段位于河床中心，事故鉆頭埋深17.3m19.5m，鉆頭至基巖面高度最大約7.2m，槽寬13m，滲漏槽段的處理進度和成墻質量直接影響圍堰閉氣時間，并將影響到工程的安全度汛。由于基坑尚未閉氣，滲漏槽段部位在圍堰截流后沉積了大量的塊石，從而導致地下滲流紊亂且流量較大，合理確定噴漿壓力是關鍵，對經(jīng)濟性和施工質量均有較大影響。噴漿壓力過大，漿液擴散范圍大但可能隨地下滲流損失，噴漿壓力過小

7、則漿液擴散范圍小，又達不到設計的成墻厚度指標。通過綜合考慮，對進漿比重、返漿比重、噴漿壓力、旋噴管回旋和提升速度均選取較為保守的施工參數(shù)，再結合現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗確定了按下表中的工藝參數(shù)進行施工。旋噴防滲墻施工工藝參數(shù)表名 稱參 數(shù)備 注高噴方法兩重管法孔 深深入基巖0.5m最大孔深30m孔 斜 率1.0%壓縮空氣壓力（MPa）0.61.0流量（m3/min）0.81.2氣嘴個數(shù)（個）2個水泥漿壓力（MPa）2530泵壓流量（L/min）70100進漿密度（g/cm3）1.5回漿密度（g/cm3）1.3漿嘴直徑(mm)及個數(shù)1.92.42個提升速度V（cm/min）孔口至滲漏段以上2m610滲漏段

8、58旋噴旋轉速度(r/min)46水泥采用P.O32.5普通硅酸鹽水泥3 關鍵處理技術3.1 鉆孔施工滲漏槽段塊石層造孔是本工程施工的難點，怎樣保證孔壁穩(wěn)定和提高單位時間內(nèi)造孔進尺是保證圍堰能否按期閉氣的關鍵。鉆孔施工采用KR805-1全液壓鉆機跟管鉆進。鉆孔直徑均為146mm，造孔效率可達6.0m/h。鉆機就位后，用水平尺校正機身，使鉆桿軸線垂直對準灌漿孔中心位置，孔位偏差不大于5cm?；靥顚?、覆蓋層砂卵石鉆進進尺比較快，每小時進尺6m左右。在遇到塊石、鵝卵石和基巖時，鉆桿出現(xiàn)受力偏心時控制鉆進速度，更換沖擊鉆頭鉆進并及時投入粘土進行泥漿固壁。護壁：造孔結束，將鉆桿提出，下設底端用透水無紡布

9、包扎的120PVC護壁管，進行成孔護壁，護壁套管接頭用塑料密封帶連接。護壁套管下至孔底后，采用BG-60液壓拔管機將套管分節(jié)拔出。 3.2 高壓噴射注漿施工（1）噴射灌漿必須在機長的統(tǒng)一指揮下進行，依次低壓送水、送漿、送氣，而后再提高至設計值，在孔底靜噴13min，等孔口回漿比重達到設計值后，再按設計要求進行由下而上的噴漿作業(yè)。在高噴灌漿過程中，出現(xiàn)過壓力突降或突升、孔口回漿濃度或回漿量異常等情況，及時查明原因并進行了處理?？變?nèi)出現(xiàn)嚴重漏漿時，根據(jù)地層情況分別采取了以下措施：降低噴射管提升速度或停止提升；降低壓力、流量，進行原地灌漿；在漿液中摻加適當?shù)乃ＡВㄋ倌齽?。個別孔高噴時不回漿，先進

10、行了注漿，待凝固后再掃孔進行旋噴灌漿。鉆進無回水時向孔內(nèi)投入粘土進行了泥漿固壁。在施工時有10多個孔無回漿，采用向孔內(nèi)摻入粘土和水玻璃，既保證了質量，又確保了工期。（2）在噴射過程中發(fā)生串漿時，填堵被串孔，待灌漿孔高噴灌漿結束后，應盡快進行串漿孔掃孔、灌漿或繼續(xù)鉆進。河床及回填層回漿量減少，有少量漿液漏失，回填層填筑的開挖料存在很大不均勻性，河床覆蓋層結構松散，空隙較大，很多孔段高噴施工開噴時孔口無回漿，向孔內(nèi)填入粘土，在漿液中摻入水玻璃，加量為水泥重量的3%，孔口回漿量恢復正常。4 施工質量控制高壓旋噴造孔施工過程中，對孔斜率、入巖深度、清孔效果進行檢查，均滿足工藝參數(shù)控制指標。序孔造孔時，

11、孔內(nèi)返水量大，且攜帶有大量泥砂物，鉆進速度較快；造序孔時，孔內(nèi)基本不返水，鉆渣為水泥與碎石的結合物，進尺相對較慢。旋噴施工過程中，經(jīng)常檢測水泥漿液的進漿和回漿比重，當與設計水灰比的漿液比重誤差超過 0.1時，應停止作業(yè)，重新調(diào)整漿液水灰比。若因供風、水、電中斷或拆卸注漿管不能連續(xù)噴灌時，重新進行高噴灌漿的搭接長度不應小于0.5m，若中斷超過30min時，恢復作業(yè)時搭接長度應大于1m。施工過程中將進漿比重、返漿比重、壓縮空氣與噴漿壓力、旋噴管回旋和提升速度作為質量控制重點進行觀察和檢測，高壓旋噴施工參數(shù)全部達到了工藝參數(shù)表推薦值。由于缺陷處理部位處于防滲墻頂面以下，采用常規(guī)的鉆孔壓水檢查須至少待凝14天，而圍堰填筑必須在5月31日達到設計擋水高程1380m，工期相當緊張。為盡快開始圍堰填筑施工，上述高壓旋噴處理部位未能進行滲漏檢查即開始進行防滲墻蓋帽混凝土施工。大壩工程于2009年5月2日開始基坑抽水，隨后開始基坑開挖，基坑開挖最低點高程1380.0m，最大開挖深度40m。圍堰自2009開始擋水至今，已正常運行兩年。2009年8月15日最大洪峰流量約7170m3/s，實測上游水位1437.42m，下游水位1424.63m。當時實測上、下游基坑總滲量約2100m3/h（其中上游圍堰滲水量1100m3/h）。經(jīng)過兩個汛期的考驗，表明圍堰安全、穩(wěn)定、