长河坝水电站大坝围堰防渗墙造孔施工技术

宋 庆 杰，　张 雪 平

(中国水利水电第五工程局有限公司 长河坝施工局，四川 康定　626001)

长河坝水电站大坝围堰防渗墙造孔施工技术

宋 庆 杰，张 雪 平

(中国水利水电第五工程局有限公司 长河坝施工局，四川 康定626001)

摘要：长河坝水电站大坝围堰基础防渗墙座落在河床深厚覆盖层上，据钻孔资料显示，河床覆盖层厚达82.23 m，主要由漂(块)卵砾石层、砂层等构成，地质条件复杂，透水性较强；两岸为陡坡状基岸，防渗墙按设计要求需嵌入基岩1 m。在陡坡状基岩中造孔，由于钻具在下落冲砸基岩时容易溜钻，不仅钻进效率极低，嵌岩不好也会严重影响防渗墙质量。叙述了在漂卵砾石层和陡坡状基岩中的防渗墙造孔施工技术，对防渗墙入岩深度值进行了分析探讨。

关键词：长河坝水电站；基础防渗墙；造孔施工技术

1工程概述

长河坝水电站大坝上、下游围堰基础防渗均采用混凝土防渗墙，上游防渗墙施工平台高程为1 490m，设计成墙厚度为100cm，最大处理深度约为83.23m，沿防渗墙轴线长度为126.08m，防渗墙工程量约为7 804.2m2；下游围堰混凝土防渗墙施工平台高程为1 480m,墙体厚度为100cm，最大处理深度约为78m，沿防渗墙轴线长度为170m，防渗墙工程量约为10 048.5m2。

2工程地质情况

上游围堰基础防渗墙座落在河床深厚覆盖层上，堰基处覆盖层自下而上(由老至新)分为3层：第一层为漂(块)卵(碎)砾石层，分布在河底部，厚度和顶部埋深变化较大，厚度为18～25m，漂(块)石粒径为25～42cm，含量约为30%～35%，卵石粒径为6～12cm，少量为16～18cm,含量约为20%～25%，砾石粒径为2～5cm，少量为0.5～2cm,含量约为20%～25%，中细砂含量约为10%～15%，钻孔揭示该层中含有块径1～8m不等的孤块石且局部集中；第二层为含泥漂(块)卵(碎)砾石层，厚度为35～42m，漂(块)石粒径为20～32cm，含量约为20%～25%，卵石粒径为6～15cm，含量约为30%～35%，砾石粒径为2～5cm，少量为0.5～2cm,含量约为20%～25%，中细砂含量约为10%～15%，在该层中上部有厚约1.7m的砂层，钻孔揭示该层中随机分布有块径1～5m不等的孤块石；第三层为漂(块)卵砾石层，厚度为7～20m，漂(块)石粒径为20～25cm，含量约为5%～10%，卵石粒径为6～12cm，少量为15cm，含量约为40%～45%，砾石粒径为2～5cm，少量为0.5～2cm,含量约为20%～25%，中细砂含量约为5%～10%。

综上所述，上、下游围堰基础覆盖层结构层相似，其允许承载力[R]=0.4～0.65MPa,变形模量E0=35～60 MPa,，可满足基础承载变形要求，覆盖层具中等～强透水性，允许渗透坡降J=0.1～0.15，局部架空为J=0.07；上、下游围堰的左右岸接头均为强卸荷岩体且具有强透水性，需做好防渗处理工作。

3覆盖层施工的难点及施工措施

3.1覆盖层施工中遇到的难点

根据勘探试验资料及以往的经验分析，防渗墙施工存在以下技术难点：(1)孤石、漂石过多；(2)架空层堵漏；(3)墙段连接；(4)墙下预埋灌浆管。

3.2漂卵石和孤石钻进

漂卵石和孤石岩性坚硬，冲击钻钻进工效低，漂卵石和孤石形状不规则，易斜孔，修孔时间长，从而影响进度和工期。采取的主要对策有：

(1)钻孔预爆。槽段施工前，根据需要报监理人批准在漂卵石和孤石密集带布设钻孔，在漂卵石和孤石部位下设爆破筒进行爆破，可显著提高冲击钻进效率。钻孔预爆必须由专业炮工在安全员的监督下进行。

(2)槽内钻孔爆破。在防渗墙造孔中遇漂卵石、孤石时，可采用SM-400型全液压工程钻机或XY-2地质钻机跟管钻进，在槽内下置定位器进行钻孔，钻到规定深度后，提出钻具，在漂卵石、孤石部位下置爆破筒，提起套管、引爆。爆破后漂卵石、孤石被破碎，加快了钻进速度。爆破筒内的装药量按岩石段长设定为2～3 kg/m，如系多个爆破筒则安设毫秒雷管分段爆破，以避免危及槽孔安全。因SM-400型全液压工程钻机采用风动潜孔锤冲击钻进，其在硬岩中的钻进速度可达1.5 m/h，可快速穿透漂卵石、孤石。该方法节省钻孔工程量，爆破效果亦好。槽内钻孔爆破由专业炮工在安全员的监督下进行。

(3)槽内聚能爆破。聚能爆破：在漂卵石、孤石表面上置聚能爆破筒进行爆破，爆破筒聚能穴锥角为55°～60°，将装药量控制在3～6 kg，最大为8 kg。在二期槽孔内则采用减震爆破筒，即在爆破筒外面加设一个屏蔽筒，以减轻冲击波对已浇筑墙体的作用。槽内聚能爆破方法简便易行，与防渗墙施工干扰很小，有时还用于修正孔斜处理故障等，应用较多。槽内聚能爆破由专业炮工在安全员的监督下进行。

(4)在处理孤石及漂卵石的同时加强固壁泥浆的检测与控制，通过添加各种增黏剂尽量提高泥浆比重、黏度，保证泥浆的固壁效果，避免塌孔事件的发生。

(5)钻头镶焊耐磨耐冲击高强合金刃块。一般冲击钻头强度低、磨损快、补焊频繁、纯钻工效低、辅助时间长，有时因钻头供应不上还造成停工。而在冲击钻头上加焊耐磨耐冲击高强合金刃块可克服上述缺陷，提高工效15%左右。

3.3漂卵石、孤石架空区的堵漏

漂卵石、孤石架空区是主要的渗漏通道，造孔时泥浆会大量漏失，严重时会发生槽孔坍塌事故，危及人员及钻机安全，延误工期。为此采取的对策有：

(1)预灌浓浆。槽孔造孔前，根据需要报监理人批准在漂卵石和孤石架空区布设灌浆孔，对架空区灌注水泥粘土浆或水泥粘土砂浆，以封闭架空区的渗漏通道，为防渗墙造孔创造有利条件。预灌浓浆与钻孔预爆结合进行。

(2)投掷堵漏材料。造孔时发生漏浆，应立即将钻头提出孔口并迅速组织人力、设备向槽内投入粘土、碎石土、锯末、水泥(易污染槽内泥浆)等堵漏材料，及时向槽内补浆，以避免塌槽事故的发生。

3.4墙段连接

本工程墙段连接采用拔管法，其不仅接头质量好，而且节约混凝土和钻孔时间。

3.5墙内下设预埋灌浆管

预埋灌浆管采用定位架和桁架结构固定预埋管的方法进行下设，该方法能够满足设计要求的预埋管偏斜率的控制要求。在墙体内预埋灌浆管的下设直接影响到后续施工的进度和质量。预埋灌浆管下设对孔形及孔斜要求比较严格，另外，由于下设预埋管需花费一定的时间，在此过程中，孔底淤积可能超标，因此，在测定后若超出设计标准，则采取气举反循环法进行二次清孔换浆，以保证成槽的质量。

4高陡坡基岩防渗墙嵌岩施工中的难点及施工措施

4.1嵌岩的施工难点

地质资料揭示，防渗墙下基岩呈近90°左右的陡坡，防渗墙按设计要求需嵌入基岩1 m，在陡坡状基岩中造孔，由于钻具在下落冲砸基岩时容易溜钻，嵌岩很困难，不仅钻进效率极低，而且钻进效果极差，如处理不好，将严重制约防渗墙工期，嵌岩不好也会严重影响防渗墙质量。

4. 2不同岩层和不同入岩深度功效分析

4.2.1基岩和覆盖层施工功效的分析

根据本工程防渗墙槽段施工进度综合表看，基岩施工功效比覆盖层中的施工功效低几倍甚至十几倍。原因是基岩为花岗岩，岩石硬度较高，而且底部基岩是一个完整的整体，钻头冲击破碎岩石很困难。在基岩中施工时，钻头造孔2～5 h就需要补焊一次；而在覆盖层施工时，钻头造孔12～24 h才需要补焊一次。在施工中，每个槽段主孔在基岩中施工时难度相对较小，但是副孔与小墙施工时难度极大。

覆盖层段的造孔功效见表1。

岩石段的造孔功效见表2。

从表中可以看出，在基岩中施工最快的是SY-03#槽段，功效为0.62 m/台·d；而在覆盖层中施工最快的是SY-13#槽段，功效是4.46 m/台·d，在两个地层中进行功效对比分析可以得出，覆盖层施工最快的槽段是在基岩中施工最快槽段的7.19倍；反之，在基岩中施工最慢的是SY-05#槽段，功效是0.06 m/台·d，而在覆盖层中施工最慢的是XY-13#槽段，功效是2.14 m/台·d。 在两个地层中进行功效对比分析可以得出，覆盖层施工最慢的槽段是在基岩中施工最慢槽段的35.67倍。

表1　防渗墙覆盖层段施工工效统计表

表2　防渗墙基岩段施工工效统计表

4.2.2基岩不同入岩深度功效的对比分析

在基岩中施工时，不同深度也影响着施工进度。例如，在以下三个槽段基岩中的完成情况见表3。

表3　防渗墙基岩层段不同深度施工功效统计表

从表3中可以看出，在SY-3-3#槽段中，(0～0.5 m)和(0.5～1 m)之间相差1 d，(0～0.5 m)和(1～1.5 m)之间相差5 d，那么，基岩深度在(0～0.5 m)的功效是(1～1.5 m)段功效的2.67倍。SY-5-5槽段(0.5～1 m)段的功效是(1～1.5 m)段功效的2倍。XY-5-1槽段(0.5～1 m)段的功效是(1～1.5 m)段功效的2.33倍。

对三个槽段进行综合分析可以得出：基岩深度在(0～0.5 m)段和(0.5～1 m)段中功效差别不大，但是在(1～1.5 m)段中功效严重降低1倍有余。由此可见，基岩深度与施工功效大体成正比例关系。

4.3入岩深度的要求及判定

4.3.1设计对入岩深度的规定

应当从防渗和结构两方面要求来考虑墙底的入岩深度。防渗墙嵌入新鲜完整基岩一般为0.3～1.2 m。嵌入基岩太深，对防渗虽有好处，但会给施工带来很大的困难，同时增加了基岩对墙体的约束，这对墙体的应力并不利。

对于风化程度高、裂隙发育的岩石，一种是穿过破碎岩石伸入到新鲜岩石，另一种则是伸入一定基岩深度后接帷幕灌浆处理。近年来的工程实践表明，设计越来越倾向于防渗墙本身的柔性化，墙底约束程度也趋于减弱。

根据长河坝围堰工程地质情况进行综合分析，设计要求防渗墙墙底基岩面入岩1 m即可。

4.3.2基岩面的判定与鉴定

防渗墙的入岩深度和基岩面的判定准确性是影响整个防渗墙质量的关键，也是制约工期的重要因素。长河坝混凝土防渗墙基岩面的判定是利用冲击钻机钻孔，结合钻孔进尺、施工功效、钻头磨损及现场抽取岩样等，在施工单位初步判定为基岩面后，业主、设计安排用XY-Ⅱ型地质勘探钻机钻孔15 m取芯，岩芯完整、连续，新鲜的基岩、岩芯采取率达到85%以上的岩芯所对应的深度才能被认定为入岩深度。每个槽段布置不少于1个先导孔，待各槽段先导孔定好基岩面后，其它主孔利用冲击钻机现场取岩渣，岩渣中新鲜岩粒达到80%以上再结合先前判定好的先导孔基岩面深度综合判定该孔基岩面。槽段副孔的基岩深度判定是结合各工程的施工经验，原则上按照相邻两个主孔深度差的2/3来初步判定，若遇特殊情况，地质条件变化比较大时，则用XY-Ⅱ型地质勘探钻机钻孔取芯鉴定。为了准确定出入岩基准面，成立了基岩鉴定小组，只有经鉴定小组一致通过，才能认定达到基岩面和入岩深度。

基岩面深度的准确鉴定，是保证整个防渗墙嵌岩深度的关键。由于地质条件复杂，槽孔钻进过程中可能会遇到与该段基岩矿物成分类似或完全相同的漂石且体积较大，有时误以为已到基岩面，其穿过以后还是覆盖层，从而造成防渗墙中“吊帘”现象的发生，形成渗涌通道而影响墙体质量。如果基岩面深度的鉴定太过于保守，又会导致施工工期的增加及投入增加。国内外很多病险水库很多就是因为嵌岩深度的取值影响了水库的使用寿命，有的甚至直接影响人民生命财产的安全，因此，基岩面的判定非常重要。

4.3.3实际入岩深度值的确定

长河坝水电站基础防渗墙入岩深度取值结合实际分为两种情况：一种为两岸陡坡浅槽段，入岩深度定为1 m；另一种为主河床深槽段，采取岩芯完整连续、岩芯采取率高，入岩深度定为0.5～1 m不等。

4.4高陡坡基岩防渗墙嵌岩施工措施

嵌岩施工可以采取孔内进行定向爆破和钻孔爆破的措施进行处理，其方法是：先施工端孔，用冲击钻机钻进，穿过覆盖层至基岩陡坡段，然后在孔内下置定位器和爆破筒，将爆破筒定位于陡坡斜面上，经爆破后，使陡坡斜面产生台阶或凹坑，然后在台阶或凹坑上下置定位管(排渣管)和定位器(套筒钻头)，用SM-400型全液压工程钻机钻爆破孔，下置爆破筒，提升定位管和定位器进行爆破，爆破后用冲击钻头进行冲击破碎，直至终孔。

5结语

长河坝水电站大坝围堰防渗墙地质条件非常复杂，工期紧张，在施工中采用了爆破等施工措施，既可以保证工程质量，又可以提高功效，加快了施工进度，节约了成本。

宋庆杰(1984-)，男 ，内蒙古赤峰人，助理工程师，从事水电工程施工技术与管理工作；

张雪平(1987-)，男 ，四川南部人，助理工程师，从事水电工程施工技术与管理工作.

(责任编辑：李燕辉)

安谷电站左岸库尾放水闸廊桥上部结构完工

日前，由中水五局五分局承建的安谷水电站左岸库尾放水闸廊桥顺利完成上部结构主体施工，赢得了业主、监理的一致好评。安谷水电站左岸库尾放水闸工程上部廊桥结构形式为框架结构，基础为水工结构，建筑面积6 113.04 m2，共有6层，总高度27 m,室内外高差1.2 m，建筑外装修以面砖石材和仿木为主，为现代仿古风格建筑。工程于2014年6月1日开工建设。安谷水电站工程建设兼顾湿地生态等河坝环境的保护与修复，水电站和当地市政建设融为一体，左岸库尾放水闸隐藏在一座像桥的建筑之下，古香古色的建筑风格，成为乐山市一道新的风景线。在整个廊桥施工过程中，由于仿古建筑物施工的特殊性，在工期紧、业主要求高、并且出现较大的设计变更的情况下，为确保工程施工质量，安谷项目部多次组织技术人员到附近的在建仿古建筑施工现场进行参观学习。深入研究施工方案，为取得较好的外观质量，项目部在经多方案比选后，采用光洁度好的竹胶板做梁，模板选用定制钢模板做圆形柱模板，针对有较多特殊造型的悬挑梁，由于其造型的独特性，使用传统的模板施工根本无法达到预期的效果。在对设计蓝图进行分析之后，采用木模板和PVC管裁剪、拼接成型的方法取得了良好的施工效果，工程建设质量受到各方好评。

收稿日期:2015-05-05

文章编号:1001-2184(2015)03-0048-04

文献标识码:B

中图分类号:TV7;TV543;TV551;TV52

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