高喷技术在黄金坪水电站导流洞出口围堰防渗处理中的应用

2011-06-30陈志杰

东北水利水电 2011年9期

冯曦，陈志杰，蓝翔

（1.四川大唐国际甘孜水电开发有限公司，四川康定626001；2.四川省住房与城乡建设厅，四川成都610021）

1 工程概述

黄金坪水电站系大渡河干流水电规划“三库22级”的第11级电站，水库正常蓄水位1476.00 m，坝高95.5 m，总库容1.24亿m3，总装机容量850 MW，年发电量38.58亿kW·h。

为确保导流洞安全度汛且具备汛期施工条件，需在导流洞进出口分别形成挡水围堰。大渡河汛期平均流量为3560 m3/s，导流洞出口对应水位为1418.50 m，考虑到水位壅高，因此将挡水围堰高程确定为1419.50 m。导流洞出口明渠地层为透水性极好的砂卵石结构，且明渠底高程低于枯期水位线6.2 m，若采用正常抽排水措施将无法满足相关要求，为保证施工安全及进度，工程采用高喷防渗墙封闭施工区域。施工单位2011年3月上旬进场，历时50 d结束。

2 高喷防渗墙施工方案

根据现场实际情况同时参照类似工程经验，导流洞出口段围堰高喷防渗墙采用三管法旋喷方案，分两排两序施工，排距0.60 m，孔距0.80 m，旋喷桩有效桩径不小于1000 mm，钻孔有效深度超过设计墙底深度0.3 m。其结构如图1所示。相关技术参数见表1。

高喷防渗墙施工平台面（即防渗墙顶）高程为1414.00 m，布置为U形并与两岸山体基岩连接。轴线长 116.66 m，孔深 20～25 m，共294个孔，总长为7200 m。防渗墙完成后在墙顶浇筑混凝土挡墙至高程1419.5 m，以满足防汛要求。

图1 高喷墙体结构示意图

施工投入人员76人，XL-50型高喷台车3台，引孔钻机6台（其中YGL90型跟管钻机4台，YGL70型跟管钻机2台套）；ZJ-1500型高速泥浆搅拌机3台。施工采用两钻一喷的形式，即2台跟管钻机造孔，成孔后使用2.5 mm厚PVC管护壁，1台高喷台车进行高压喷灌施工。跟管钻机施工强度为每台50 m/d，高喷台车为每台100 m/d。

3 高喷防渗墙施工方法

旋喷成桩主要包括钻孔、下灌浆管、喷射、成墙等。

3.1 施工工艺

高压喷射灌浆施工工艺流程见图2。

3.2 施工工序

1）钻孔。首先将钻机就位，钻具对准孔位，用液压系统调整钻机垂直度，控制孔位偏差不大于5 cm，确保开孔的孔斜率，钻孔孔径146 mm，钻孔有效深度超过设计墙底深度0.3 m。

2）下设喷浆管。将灌浆管下放到设计深度。

3）喷射提升。当喷射管下到设计深度后，送入水、气、浆，静喷1～3 min；待注入的浆液冒出后，按预定的提升、旋转速度，自下而上边旋转边提升直到设计高程，停送水、气、浆，提出喷射管。

表1 高压喷射灌浆参数一览表

图2 高压喷射灌浆施工工艺流程图

4）清洗。当喷射到设计高程完毕后，及时将各管路冲洗干净，不得留有残渣，以防堵塞，灌浆系统尤为重要。通常将浆液换成清水进行连续冲洗，直到管路中出现清水为止。一次下沉的喷管可以不必拆卸，直接在喷浆的管路中用泵送清水，即可达到清洗的目的。

5）充填灌浆。为解决凝结体顶部因浆液析水而出现的凹穴现象，当喷射结束后，随即在喷射孔内进行静压充填灌浆，直至孔口液面不再下沉为止。

6）钻机移位。以上施工工序完成后将钻机移至下一孔位，准备下一孔的灌浆施工。

4 特殊情况处理

在实际施工中因地制宜，采取恰当的措施提高施工效率及工程质量。

4.1 淤泥层

现场施工过程中发现，高程1404.00～1409.50 m内有4～5 m厚的淤泥层，由于在淤泥层中高喷水泥浆强度增长缓慢，在下部开挖及混凝土浇筑施工时有可能被河水击穿，形成漏水通道，对安全构成威胁。为提高防渗墙安全保证系数，保证防渗墙施工质量和进度，确保后期开挖及混凝土浇筑顺利进行，在目前高喷墙外增加第3排高喷孔，孔深为10 m,穿透淤泥层后终孔，共增加112孔，总长约1120 m。

4.2 钻孔

由于本工程的地质构造主要为砂卵石层，因此工程钻孔选用全液压动力头冲击回转钻机，采用气动潜孔锤偏心跟管的钻进方法。此举提高了钻进效率，降低了设备损耗。

4.3 卡、埋喷管处理

对于在砂卵石地层中易塌孔、掉块等原因引起的卡、埋喷管现象，采取如下措施：

1）加大钻孔孔径。以增加喷管与孔壁间隙，一般按钻孔孔径大于喷管外径40 mm的标准掌握。因此喷管外径为φ9l mm，钻孔孔径则不小于φ130 mm。

2）在套管内下入大于喷管外径的PVC管，以保持孔壁稳定。

3）选用顺直、无变形的长喷管（长度一般在9 m以上），以确保整体垂直度和减少接头数量，同时可减少装卸喷管次数。

4.4 冒浆处理

1）冒浆量过大。出现冒浆量过大时，通常是有效喷射范围与灌浆量不相适应有关，通过以下措施来解决：①提高喷射灌浆压力；②适当缩小喷嘴孔径；③提升速度适当加快。

2）不返浆及孔口回浆密度变小。这种现象通常与喷浆过程中孔内漏浆有关。通过以下措施进行处理：①降低喷射管提升速度和喷射压力，若效果不明显，停止提升，进行原地灌浆；②加大浆液密度或进浆量，灌注水泥砂浆、水泥粘土浆。必要时添加水玻璃。若仍不返浆或返浆密度不足，可采取二次喷射方式。即先下喷管喷浆至孔口，72 h后重新扫孔至设计孔深后，二次下管喷射，直至返浆正常；③若系地层中有较大空隙引起的不冒浆，可灌注粘土浆或加细砂、中砂，待填满空隙后再继续正常喷射。