沙湾电站防渗墙地基漏浆地层的处理

彭伟文

(广东省水电集团有限公司,广东增城,511340)

l 工程地质条件

大渡河沙湾水电站位于四川省乐山市葫芦镇上游约 1.0km处,为大渡河干流梯级开发第一级,电站装机容量 480MW,额定水头 24.5m。电站采用建坝壅高水位 15.5m、厂后尾水渠利用落差 14.5m的方式开发。尾水渠总长 9015m,外堤外侧采用防渗墙上接面板方式防渗。其中,CI标段尾水渠长 950m,防渗墙深 56m～70m。

CI标段尾水渠覆盖层深厚、地质条件十分复杂,覆盖层最大深度达 64m(高程 418m～354m),上部为第四系全新统现代河流冲积堆积(Q42al)层,下部为第四系上更新统冲、洪积堆积(Q3al+pl)层。第四系现代河流冲积堆积层分为两层,上部为漂卵石夹砂,厚度 30.0m～31.0m,下部为卵砾石夹砂,厚度 4.8m～14.8m。第四系上更新统冲、洪积堆积层厚 0～16.2m,为砾卵石夹砂,高程360m～365m,层中分布冰水堆积的孤块石夹粘土层透镜体。孤块石直径 0.5m～2.0m,个别直径超过 2.0m。该透镜体层结构较为松散,孤块石间有架空现象,容易成为泥浆漏失的通道。

2 泥浆漏失层的处理

2.1 成孔前的处理

2.1.1 水力冲砂灌填

为确保施工安全,沙湾电站尾水渠防渗墙施工平台从地面 418m高程,采用砂卵石回填加高至 424m高程形成,填筑时由于砂卵石分离,施工平台存在大量漏浆通道和孔洞。

在防渗墙槽孔开孔后,施工平台漏浆通道和孔洞极易引起地面不均匀沉陷与导向槽断裂垮槽,危害极大。沙湾电站尾水渠防渗墙开孔前,施工平台回填砂卵石全面采用水力冲砂灌填法进行处理,即利用大流量水流冲砂灌填回填体的孔洞和漏浆通道。经过处理,施工平台的孔洞和漏浆通道得到有效充填、封堵,提高了回填砂卵石的密实度,避免了施工过程中因地基不均匀沉陷与导向槽断裂导致的垮槽事故。

2.1.2 预灌浓浆封堵

根据地质勘探资料和先导孔钻探成果,在覆盖层及岩溶角砾岩中均存在大量渗漏通道。针对预计存在较大渗漏通道的部位,防渗墙开孔前采用预灌浓浆封堵渗漏通道。

2.1.2.1 预灌浓浆工艺流程。钻孔至终孔深度——提取钻具——提升套管 1m——灌注第一段——提升套管 1m——灌注第二段……,反复进行至本孔结束,封孔。

预灌浓浆钻孔位置选在槽孔副孔中心位置,灌浆分两序进行,先施工一序孔,后施工二序孔,逐序加密,自下而上分段进行。

2.1.2.2 预灌浓浆施工方法

①钻孔。采用 SM400型全液压钻机跟管钻进,孔径不小于 φ114mm。

②制浆。采用 ZJ-400高速搅拌机拌制,制浆程序为先加水,后加水泥,搅拌后加泥浆,继续搅拌再加粉细砂、水玻璃。

粘土先用水浸泡 1～2天后使用,粘土浆制出后过筛除去大颗粒后入泥浆池,池内安设花管,用泵输浆或用高压风搅动池内泥浆,使之不沉淀,呈均匀状态。

浆液配比:浆液有水泥粘土浆(水固比为 3∶1、1∶1、0.7∶1、0.5∶1四级)和水泥粘土砂浆(水固比0.5∶1),必要时在水固比 0.5∶1级浆液中搀加 5%和 10%水玻璃进行灌注。这样可加大浆液稠度,加快浆液凝结时间,控制浆液凝结时间,控制浆液扩散范围,使灌浆具有可控性,并且可节约灌浆材料。浆液配比见表1。

表 1 预灌浓浆浆液配合比

③灌浆。采用套管内静压灌浆法,段长选择1m,必要时可以缩短,压力为浆柱压力。

浆液变换:由 3∶1级开灌,逐级变浓,当某级浆液灌注量已达表 1中所列 3∶1灌注量时,如吸浆率不减少,或减少不大(≤20%),可将浆液加浓一级灌注。当某级浆液灌注量已达表中所列灌注量时,如吸浆率很大(＞50L/min),可将浆液越一级变浓灌注。

④大孔隙处理措施。孤石、块石架空孔隙大,灌注上述浆液效果不显著时,可采取以下措施:

孔内投掷沙砾石:在套管口安设漏斗,人工投入沙砾石(最大粒径 10mm),用0.5∶1级纯水泥浆(掺加 5%水玻璃)引导沙砾石对大孔隙进行充填,直至封堵住其渗漏通道为止。

采用限流(10L/min)、间歇措施:间隔时间为4h、8h、24h,即第一次间歇 4h,第二次间歇 8h,第三次间歇 24h。

⑤灌浆结束标准。当灌浆吸浆率 ＜5L/min,既可结束本段灌浆;如结束时的灌注浆液为0.5∶1级水固比,应用水稀释浆液后,再提升 1m套管,进行上一段的灌浆,直至超出漏失层以上 1m,结束本孔的灌浆工作。

2.2 造孔过程中的槽孔漏浆处理

2.2.1 遇泥浆易漏失的槽段要改用优质膨润土泥浆造孔,固壁泥浆性能指标恶化不合格时,应及时更换新泥浆,以加强固壁效果;

2.2.2 遇少量漏浆,可采取投入堵漏材料,如粘土、风化砂和小石,平推钻机沿槽长方向用钻头冲击挤密,改变地层结构,以改善渗漏情况。冲击钻平打深度一般为 1m,然后用抓斗抓取 1m～2m的厚度,再投料冲砸 1m进尺,尔后再用抓斗抓取。这种分层冲、抓反复进行的施工方法,程序虽麻烦,但安全、可靠程度高;

2.2.3 槽孔漏浆速度很快,可迅速向槽内投入水泥、膨润土或膨胀粉以及锯末、稻草等,快速进行堵漏同时及时补充泥浆,待浆面上升稳定后再恢复造孔进尺。如采用以上方法仍不能堵漏,应尽快用粘土回填槽孔,边填边用钻头夯实粘土,完成堵漏后重新开孔进尺。

3 结语

沙湾电站尾水渠覆盖层地质条件复杂,地基漏浆地层多,防渗墙施工针对不同的泥浆漏失层采用水力冲砂灌填、预灌浓浆、投置堵漏材料、分层冲抓措施施工,取得良好的堵漏效果,避免了塌孔现象的发生。特别是采用了预灌浓浆堵漏措施后,预灌区的防渗墙孔壁得到固化,不仅堵漏效果好,而且加快了成槽速度、减小混凝土超填量,经济效益十分显著。