猴子岩水电站大坝基坑上下游围堰防渗墙施工技术

孟建正（四川二滩国际工程咨询有限责任公司，四川 成都610072）

猴子岩水电站大坝基坑上下游围堰防渗墙施工技术

孟建正（四川二滩国际工程咨询有限责任公司，四川 成都610072）

猴子岩水电站大坝基坑上下游围堰防渗墙建在深厚覆盖层地基上，最大墙深超80m，嵌岩1m。防渗墙工程采用钻凿法成槽、导管法浇筑水下混凝土，针对工程地质条件及施工方案采取相应施工措施，工程质量满足设计功能要求，施工技术成熟。通过事故处理分析及施工经验总结，为类似工程提供借鉴。

猴子岩水电站；大坝基坑围堰防渗墙；钻凿法成槽；导管法浇筑水下混凝土；无损检测技术

1 概述

猴子岩水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内，是大渡河干流水电规划调整推荐22级开发方案的第9个梯级电站。电站采用堤坝式开发，拦河坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高223.5m。

大坝工程导流方式为隧洞过流、全年断流围堰挡水。由布置在左岸同高程两条导流洞过流，河床上游土石围堰及下游土石围堰挡水，大坝工程在全年干基坑内施工。

1.1 上游围堰

上游围堰为基础混凝土防渗墙接土工膜斜墙土石围堰，高程1709m以下堰体及堰基覆盖层采用全封闭塑性混凝土防渗墙防渗。防渗墙墙厚1.0m，墙底嵌入基岩1.0m，最大墙深80.55m。防渗墙下设灌浆帷幕。

堰基河床覆盖层深厚，具有多层结构，自下而上分为4层：第①层，含漂（块）卵（碎）砂砾石层（fglQ32），厚约11～27m；第②层，粘质粉土（lQ33），厚约15～22m，顶板埋深22～37m；第③层含泥漂（块）卵（碎）砂砾石层（pl+alQ41），厚约15～37m；第④层，孤漂（块）卵（碎）砂砾石层（alQ42），厚约1～15m，河床表面孤块石约1～3m。

1.2 下游围堰

下游围堰为基础混凝土防渗墙接土工膜心墙土石围堰，高程1700m以下堰体及堰基覆盖层采用全封闭塑性混凝土防渗墙防渗。防渗墙最大墙深80.99m。

堰基地质状况与上游围堰的类同。

1.3 防渗墙设计技术指标及施工参数

1.3.1 防渗墙槽孔

槽孔平整垂直，两端主孔孔斜率不大于3‰，其它孔的孔斜率不大于5‰，整个槽孔孔壁平整无梅花孔、探头石和波浪形小墙等：一、二期槽孔套接孔在任一深度的偏差值小于5%墙厚。

清孔换浆结束后，孔底淤积厚度不大于100mm。清孔后4h内浇筑混凝土。

1.3.2 防渗墙混凝土设计指标（见表1）

表1 防渗墙塑性混凝土设计指标

1.3.3 混凝土施工物理特性指标

混凝土入槽孔坍落度18～22cm，扩散度34～40cm。

1.3.4 防渗墙塑性混凝土配合比（见表2）

表2 防渗墙混凝土施工配合比

混凝土初凝时间约14h。

1.4 防渗墙墙下灌浆帷幕

防渗墙下布置单排帷幕，帷幕轴线为防渗墙轴线。帷幕灌浆分三序加密施工，孔距为1.5m，接触段灌浆长度2m，后续段灌浆长度6m，最大灌浆压力2MPa。帷幕灌浆合格标准为透水率q≤10Lu。

2 防渗墙施工

2.1 施工方案

猴子岩大坝工程于2011年4月份进行上下游分流围堰施工。同年10月份，上下游分流围堰经拆除部分堰体，推土机平整场地，振动碾碾压密实形成防渗墙施工平台。施工平台地基坚实、平坦，不产生过大或不均匀沉降。

施工平台沿防渗墙轴线布置，由内至外布置冲击钻机工作平台、导向槽、倒浆平台、排浆沟、运输道路、沉淀池等。钻机工作平台基础为15cm×15cm×500cm枕木铺设24kg/m钢轨，其间用碎石铺填密实。沿防渗墙轴线挖槽，修建混凝土导墙，导墙采用现浇钢筋混凝土结构，两墙净空间距1.2m。

防渗墙一、二期槽孔长为7m，三主孔二副孔，主孔长1m，副孔长2m。一、二期槽孔为相互套接，接头孔采用接头管连接或钻凿法连接。上游围堰防渗墙划分为25个单元槽孔，下游围堰防渗墙划分为18个单元槽孔。

槽孔由CZ-6、CZ-6A、ZZ-9型冲击钻机钻凿成槽施工作业，泥浆固壁。冲击钻钻机作业产生的钻渣通过沉淀池处理，由反铲清挖并运至渣场堆存，经净化后的泥浆回收利用。

防渗墙混凝土采用泥浆下直升导管法浇筑。塑性混凝土由HLS150-1Q3000型拌合楼生产，采用6～8m3搅拌车运输至槽孔浇注平台，由溜槽入导管输送至槽孔内。

防渗墙下帷幕灌浆，选用XY-2、XY-2PC型地质钻机，3SNS型灌浆机，KXP-1S型测斜仪。

2.2 工程难点

（1）上下游围堰防渗墙工程在深厚覆盖层中成墙，河床覆盖第④、③层含孤、漂石相对较多，存在局部架空、强透水地层，极易出现漏浆、塌孔、孔型不规则、孔内探头石等事故；河床覆盖第②层粘质粉土（lQ33），承载力低，遇水软化，抗变形能力差，施工中槽孔易变形缩孔，发生卡钻事故；基础为“V”字型河床，两岸基岩产状呈陡倾角，不利于嵌岩施工。

（2）防渗墙混凝土采取水下法浇筑，预防发生防渗墙与基岩接触不良、泥浆混入混凝土出现防渗墙断墙、接头管起拔后槽内混凝土坍塌等事故。

2.3 施工措施

（1）防渗墙成槽施工以平打法施工为主，先将单元槽孔主孔施工到一定的深度，再施工副孔及小墙，交替循环直至单元槽孔终孔。对河床孤、漂石主要采用重型钻具冲凿破碎。

为防止发生漏浆事故，首先做好预判，落实施工措施，保证槽孔内固壁泥浆质量；发生局部漏浆，采取槽孔内回填适量黏土进行冲击挤密钻进处理；发生较大漏浆时，采取泥浆内混合锯末、膨胀粉、水泥等堵漏材料处理。塌孔事故处理方案为回填石渣（粒径适中级配连续的洞挖石渣）加黏土，再用冲击钻机夯击、挤密孔壁；若塌孔较严重，采用回填灌筑低标号混凝土后重新凿孔。

粘质粉土层钻进作业，防止槽孔收缩卡钻措施是向槽孔内投放石块黏土球。

嵌岩钻进作业，采用重锤冲砸法施工。对两岸陡倾角基岩嵌岩作业，需向槽孔内回填块石，反复重锤冲砸、破碎基岩，凿出基岩槽口。

（2）槽孔清孔作业按照技术标准验收，保证清孔质量。防渗墙混凝土拌和物质量（坍落度、扩散度）满足要求，浇筑过程连续，槽孔内混凝土均衡上升，保证埋入混凝土内的导管深度。水下混凝土达到初凝后进行接头管起拔作业，浇筑过程中采取微动接头管，防止接头管起拔困难而铸管。

（3）墙下帷幕灌浆，采用自上而下分段孔口封闭循环灌浆，墙下接触段先行单独灌浆并待凝24h，其它地质条件复杂段灌浆控制灌浆压力与注入率。

3 事故处理分析

3.1 槽孔浇筑串槽

下游围堰防渗墙XF-13#槽孔浇筑过程中，混凝土面上升到孔深45m处时，混凝土扩散至XF-11#槽孔内，而XF-11#槽孔正在进行造孔施工。

（1）停止XF-11#槽孔的造孔施工，用粘土回填槽孔至孔深38m。控制XF-13#槽孔混凝土浇筑上升速度，待混凝土面上升超过槽孔坍塌范围，再恢复正常浇筑速度。

（2）XF-13#槽孔混凝土终凝后，再施工XF-11#槽孔。

（3）由于地质原因，XF-11#槽孔造孔施工过程中，在孔深45m附近发生槽孔坍塌，并向右岸方向延展与XF-13#槽孔贯通，混凝土扩散至槽孔内。

（4）防渗墙施工过程中，加强对相邻槽孔施工作业的检查，发现问题及时处理。

3.2 槽孔混凝土坍塌

上游围堰防渗墙SF-11#槽孔，实测1#、5#主孔终孔深分别为75.28m、75.59m，采用接头管法施工。当浇筑至距孔口3.4m时，槽内混凝土面上升缓慢，后又历时3h浇筑结束。混凝土终凝后，对槽孔（2#～4#孔）检查实测混凝土面下降0.5～1.6m，而1#孔深为35m，5#孔深44m。

（1）待SF-11#槽孔内混凝土终凝后，采用钻凿法施工接头孔，将接头孔内混凝土凿除。

（2）安排对SF-11#槽孔混凝土检查，在槽孔内布置墙体检查孔，钻孔取芯方式检查。经检查，表层1m范围混凝土有混浆层，其它混凝土芯样完整无裂缝，无泥浆、杂物混入，墙体混凝土质量合格。

（3）防渗墙混凝土在初凝之前，受上部荷载作用，在接头管拔起后流入接头孔内。

（4）综合考虑混凝土初凝时间、槽内温度低于槽口气温等因素，接头管起拔时间严格按15h控制。拔出接头管后及时向接头孔内注入泥浆。

3.3 槽孔卡钻

下游围堰防渗墙XF-10#、XF-12#槽孔，在造孔至孔深49～62m范围时，XF-10#槽孔之2#、5#孔，XF-12#槽孔之1#、4#孔发生卡钻、掉钻施工事故，钻头位于粉质粘土层中。

（1）经采取打捞、扩孔器捕获等相应措施，XF-10#槽孔2#孔和XF-12#槽孔1#孔内的钻头及扩孔器被打捞出来，而XF-10#槽孔5#孔和XF-12#槽孔4#孔内的钻头分别挤入二期XF-11#、XF-13#槽孔处理。

（2）在施工XF-11#、XF-13#槽孔过程中，将掉入的钻头挤出防渗墙墙体范围，埋入墙外的粉质粘土层中。

（3）进入覆盖第②层粘质粉土钻进过程中，未有效对粘质粉土层挤压固结，上部槽壁因变形回缩，钻头被卡在槽孔底部。

（4）控制覆盖第②层粘质粉土向下钻进速度，落实粘质粉土层钻进措施。

4 质量检查验收

4.1 槽孔检查验收

孔位中心偏差，悬吊钻具后钢卷尺测量钢绳位置，计算中心偏差值。

孔深，一、二期槽主孔孔深均由基岩鉴定确定，副孔孔深取相邻两主孔之最大孔深。

孔斜，采用直径尺寸为设计墙厚的钻具用重锤法测量孔斜。

孔宽，采用垂吊钻具检测，并移动钻具检测孔形有无梅花孔、探头石和波浪形小墙等。

槽孔连接，控制一期槽孔两端主孔（接头孔）的位置和孔斜。采用钻凿法施工的接头孔，定期检测接头孔孔斜，计算在任一深度搭接墙厚。

4.2 防渗墙质量检查

现场槽口随机抽样检测情况：

混凝土抗压强度试件165组，抗折强度试件13组，弹模试件5组（28d）+2组（90d），混凝土抗渗试件15组。

上下游围堰防渗墙共布置7个检查孔，分别为墙体检查孔、骑缝检查孔。检查内容，钻孔取芯φ110mm，每孔做抗压、渗透、弹模试验一组，每孔做压（注）水试验，目测芯样的完整性。

经检查，上下游围堰防渗墙质量满足设计要求。

4.3 防渗墙质量无损检测技术

猴子岩水电站大坝基坑上下游围堰防渗墙，墙体质量及墙下帷幕质量第三方检测采用无损技术检测。

防渗墙体质量无损检测项目：跨缝对穿声波、槽段内对穿声波、跨缝声波CT。

防渗墙墙下帷幕质量无损检测项目：单孔声波、钻孔全景图像。

5 结语

猴子岩水电站上下游围堰防渗墙2011年11月初开工，至2012年5月底施工完成。2012年7月初开始基坑抽水，基坑全年渗水流量1400～1800m3/h，远小于预估基坑抽排水流量。基坑开挖2012年7月15日开工，于2013年4月19日基坑顺利开挖至设计高程，开挖最大深度约70m，围堰防渗墙发挥了设计使用功能。

猴子岩水电站上下游围堰防渗墙修建在深厚覆盖层、分层地质结构地基上，最大墙深超80m，嵌岩1m，采用钻凿法施工是成功的；导管法浇筑水下混凝土，接头管法墙段连接，工艺质量保证防渗墙质量，工程质量满足设计功能要求；无损检测技术，定量、直观地检测评价防渗墙质量。

TV543.8

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2095-2066（2016）22-0114-02

2016-7-12

孟建正（1966-），男，高级工程师，大学本科，主要从事水电工程施工监理工作。