双江口深厚覆盖层防渗墙施工难点及处理措施

康 向 文， 李 鹏

(国电大渡河流域水电开发有限公司，四川 成都 610041)

1 工程概况

双江口水电站位于马尔康县、金川县境内，是大渡河流域水电梯级开发的上游控制性水库工程，上距马尔康县城约46 km，下距金川县城约45 km。电站的开发任务主要为发电，采用坝式开发，水库正常蓄水位2 500 m，总库容28.97亿m3，调节库容19.17亿m3；电站装机容量2 000 MW，多年平均发电量77.07亿kWh。工程为一等大(1)型，枢纽工程由拦河大坝、泄洪建筑物、引水发电系统等组成。拦河土质心墙堆石坝，最大坝高312 m，坝顶高程2 510 m，坝体填筑总量约4 400万m3。枢纽泄水建筑物包括右岸洞式溢洪道、直坡泄洪洞、放空洞，左岸竖井泄洪洞。引水发电系统布置于左岸，发电厂房采用地下式，厂内安装4台立轴混流式水轮发电机组。

本工程包括上下游围堰两道防渗墙，上游围堰防渗墙施工平台高程2 272.00 m，轴线长度199.19 m，墙厚1.0 m，入岩1.0 m，共划分32个槽段，总工程量8 353.12 m2，最大深度68.71 m。下游围堰防渗墙施工平台高程2 254.50 m，轴线长度139.27 m，墙厚1.0 m，入岩1.0 m，共划分24个槽段，总工程量6 301.38 m2，最大深度75.95 m。

2 工程特点和难点

上游围堰防渗墙轴线位于可尔因沟口下游侧约90 m河段，轴线方向N22°16′08”E。此处大渡河河流偏左岸，左岸基岩裸露，两岸出露基岩为燕山期似斑状黑云母钾长花岗岩，岩石致密坚硬。河床覆盖层一般厚48 m～57 m，最大厚度达68.71 m，分3层，由下至上分别为漂卵砾石层、(砂)卵砾石层、漂卵砾石层。

下游围堰防渗墙河床SZK98钻孔揭示②-a含砾细砂层透镜体厚3.73 m，顶板埋深19.8 m；左岸基岩裸露，基岩岩性为二云二长花岗岩和黑云母钾长花岗岩，岩体较坚硬完整；右岸分布大石堆，结构松散，架空严重，前缘与冲积层交错堆积；右岸堰肩为块碎石层，结构松散，稳定性较差，透水性强，需进行有效工艺处理。河床覆盖层一般厚27.2 m～60 m，最大厚度达75.95 m，分3层，由下至上分别为漂卵砾石层、(砂)卵砾石层、漂卵砾石层。

基于双江口水电站河床覆盖层特性，与其他同类同规模防渗墙施工相比，有以下特点和难点：

(1)地层含密集巨漂孤石群，孤石与下伏基岩岩性相同，入岩控制难以保证，造孔难度大，成槽周期长，对槽段安全性造成极大影响；

(2)谷坡陡峻，施工中揭示岸坡段存在超高陡坎( 已探明陡坎在35 ～40 m) ，防渗墙嵌岩难度大，河床深切部位及水下填筑无法碾压部位施工周期长，施工中漏浆塌孔严重；

(3)岸坡段存在超厚倒悬体，在造孔过程中查明倒悬体厚度达到17 m，施工中需击穿倒悬体；

(4)施工过程中揭示上、下游围堰右岸及河床深切部位均存在大量巨漂孤石，已探明最大孤石直径在15米左右；

(5)工程难度大，工期紧张。受征地移民和股权交割影响，截流时间推迟1个月，防渗墙施工工期紧张。

3 处理措施

因现场硬岩、巨漂孤石、陡坎、倒悬体多，施工过程的孔斜、漏浆、塌孔、卡掉钻等问题经常发生，以致施工工期紧张。若不有效处理，防渗墙工程施工质量和进度无法保证。如何针对存在的问题及难点，有效应对至关重要。经实践摸索确定了行之有效的处理措施。

3.1 基岩鉴定

根据《水电水利工程混凝土防渗墙施工规范》(DL/T 5199-2004)要求，“当孔深接近预计基岩面时, 开始留取岩样, 根据岩样的性质确定基岩面；对照邻孔基岩面高程, 分析本孔钻进情况，确定基岩面。当上述方法难以确定基岩面，或对基岩面发生怀疑时, 应钻取岩芯, 加以验证和确定。”

3.1.1 导孔取芯

在实际施工过程中，因工期紧，地层大孤石、漂石、陡坎、倒悬体等情况较多，难以准确判断基岩深度。为更好了解地质情况，为后期防渗墙入岩提供准确的数据参数，参照设计提供的下伏基岩高程，对所有一期槽3号孔钻孔取芯，取芯长度≥15 m(规范规定的基岩钻孔取芯深度为≥10 m)。个别地方根据实际情况加深，对相邻部位基岩埋深相差较大和存在陡坎的部位加密先导孔取芯孔位布置并结合副孔施工时取样鉴定，经探明最大孤石直径在15米左右，确保了嵌入基岩。

3.1.2 副孔取芯

防渗墙造孔过程中严格按设计地质资料进行控制，接近设计基岩面时每隔0.5 m取样一次。当相邻两主孔高差大于1.0 m时，副孔取样鉴定(较规范严格)。本工程基岩取样由工程质检人员负责，基岩岩样按顺序深度、位置编号, 填好标签, 装箱, 妥善保管，基岩鉴定由业主、设计、监理、施工四方地质人员联合进行确认与控制，有效确保了防渗墙入岩深度。

3.2 巨漂孤石、陡坎及倒悬体处理

3.2.1 针对巨漂孤石

根据前期预爆孔及地质钻取芯勘探探明的孤石具体位置、大小，采用钻孔预爆方式处理，预爆孔间距为2.0 m。具体方案为：防渗墙轴线测量放样→布置补勘孔→补勘孔钻进(φ140 mm 套管跟管钻进) →根据勘探情况遇大孤石、漂石的补勘孔作为预爆孔→加密布置预爆孔→加密预爆孔钻进(φ140 mm 套管跟管钻进) →在预爆孔φ140 mm 套管内下设φ90 mm PVC 管→拔出φ140 mm 套管→装药→连线→起爆。爆破参数的确定对爆破效果将产生直接影响，施工中按下列参数进行爆破。孔径：D=140 mm；孔深：原则上钻穿第1层漂卵石层；炮孔堵塞长：L= 1. 0～1. 5 m；装药密度：2. 4 kg /m；单孔装药量：根据孤石大小及孔深确定。

3.2.2 针对陡坎段

经参建各方确定，“凡相邻两孔间基岩面高差大于3 m视为陡坎段”。处理方案为首先使用冲击钻机钻进，穿过上部回填层、覆盖层后采用XY-2型地质钻机钻孔取芯15 m，以确定基岩面的准确深度。然后使用地质钻机配十字钻头采用间断冲击法，冲砸出台阶，下设定位管(φ108 mm排污管)，再用地质钻机使用φ76 mm钻头钻爆破孔，钻孔深度控制标准为最高点入岩1 m。钻孔后根据基岩发育程度及基岩深度确定装药量，一般按2 kg/m控制。然后下置爆破筒 ，提升定位管进行爆破。爆破后用冲击钻机冲击破碎，直至终孔。

3.2.3 针对倒悬体

根据前期预爆孔及地质钻取芯施工对地层进行勘探，确定倒悬体的具体位置、范围，采用爆破方法进行处理，具体方案为：布置爆破孔→阿特拉斯钻机钻进(φ140 mm套管跟管钻进至基岩面)→阿特拉斯钻机使用偏心钻头裸钻进入基岩，孔深控制在距离倒悬体空腔顶部0.5 m→在预爆孔φ140 mm套管内下设φ90PVC管→拔出φ140 mm套管→装药→连线→起爆，直至终孔。

3.3 漏浆、塌孔处理

3.3.1 漏浆处理

造孔过程中，遇少量漏浆，采用加大泥浆比重，投堵漏剂等处理；遇大量漏浆，单孔采用回填粘土钻进处理，槽孔采用投锯末、水泥、稻草或高分子聚合物材料等进行堵漏处理，并改冲击钻进为冲击钻挤实钻进，确保孔壁、槽壁安全。

3.3.2 塌孔处理

造孔过程中出现塌孔现象，及时处理，对固壁泥浆配比及钻进手段进行调整，确保孔壁稳定，并将有关情况报告监理人；发现有塌孔迹象，首先提起施工机具，根据塌孔程度采取回填粘土、柔性材料或低标号混凝土等处理；孔口塌孔，采取布置插筋、拉筋和架设钢木梁等措施，保证槽口的稳定；针对槽内严重塌孔，浇筑砼后重新造孔。

3.4 过流保护措施

5月份后进入汛期施工，双江口水电站5月中上旬发生洪水漫堰过流的可能性极大，而此时下游围堰低平台(EL2 254.5 m高程)右岸防渗墙还剩4个槽段未能完成。根据水文气象资料及可能发生大的汛情预报统计分析，受厄尔尼诺现象影响，全国各地降水时间提前，汛情严峻，考虑到若防渗墙不能在汛前完成，将对主体工程建设构成影响。

经各方研究，在上游围堰2 272 m平台设置两道子堰，在下游围堰修建临时挡水丁坝，以抢抓汛前防渗墙施工时机并为洪水漫堰前争取人员、设备安全撤离时间。下游围堰防渗墙临时挡水丁坝具体方案为在8号槽顺水流方向，结合设计过流结构增加一道子堰，有效确保了防渗墙汛期施工人员、设备安全。

4 防渗墙的质量检查

双江口水电站采取大坝工程心墙部位河床覆盖层全挖方案，70 m深基坑常年作业，防渗墙的质量直接关系到工程成败，质量标准高，为确保基坑施工安全，有必要对防渗墙进行全面的质量检查和评价。防渗墙墙体质量检查采用检查孔钻孔取芯、注水试验、物探检测等方法。

4.1 抗压、抗渗及抗冻指标

上、下游围堰防渗墙共计抗压试件113组，抗渗试件17组，抗冻试件3组，弹性模量7组，分别按相应规范要求进行了28 d龄期抗压强度、抗渗及抗冻试验。检验结果统计得出围堰防渗墙抗压：最大值R28max=34.7 MPa，最小值R28min=27.2 MPa，平均抗压强度R28=30.1 MPa；抗渗性能：检测结果>W10；抗冻性能：检测结果>F100。结果表明混凝土抗压、抗渗及抗冻指标满足设计要求，合格率100%，混凝土质量优良。

4.2 注水试验

全部注水48段，合格47段，渗透系数最大4.40×10-6cm/s，最小6.68×10-9cm/s，合格率97.9%。S-J-6检查孔有一段不满足设计要求，试段位置在0.0～5.0 m，且位于上游右堰端头EL.2 280.00 m，对工程整体防渗效果影响甚微，后期经过，对该段进行加强灌浆，二次注水检查合格。

4.3 物探检测

防渗墙物探检测由中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司承担，采用单孔声波、对穿声波、声波 CT、钻孔全景图像的物探方法对上、下游围堰防渗墙墙体质量和墙体底部与基础接触部位的质量进行检测。其目的是查找防渗墙墙体夹泥、离析、开叉及浇筑欠密实等缺陷，检查墙体底部的浮渣厚度、接触部位的紧密程度以及检查墙下帷幕灌浆效果，对防渗墙施工质量作出综合评价。物探检测工作量见表1。

表1 上下游围堰防渗墙物探检测工作量表

经检测，围堰防渗墙墙体声波波速介于4 086～4 350 m/s(波速取对穿、单孔声波)，平均波速4 291 m/s；声波CT 成果反映防渗墙混凝土密实性较好、均一性较好，与对穿声波成果一致；墙体底部与基岩接触部位接触部位平均波速3 775～4 442 m/s，平均波速4 050 m/s；陡坎段接触部位灌浆后对穿声波平均波速4 082～4 813 m/s，平均波速为4712 m/s；墙下帷幕灌浆平均波速4 191～4 436 m/s，平均波速为4 330 m/s，均满足设计及规范要求。

5 结 语

本工程针对施工过程中覆盖层厚、大孤石多、造孔效率低、陡坎及倒悬情况突出、施工工期紧等施工难点探索了一些有效的处理措施，为按期完成围堰防渗墙施工、工程安全度汛和下一步大坝基坑开挖创造条件。同时，通过组织双江口水电站防渗墙施工组织设计审查，引入专业咨询单位采取检查巡视和施工技术咨询的方式，保证2名具有防渗墙施工经验的专家常驻工地，对防渗墙工程承包人上报的灌浆生产性试验方案、防渗墙施工方案等技术资料进行分析评价和把关；引入物探检测等手段进行质量检查，有效确保了防渗墙施工质量。从目前已测得的围堰防渗墙监测资料成果分析，渗透系数总体较小，防渗效果明显。

参考文献：

[1] 涂扬举,严军,唐茂颖,蒋常春,胡庆忠.瀑布沟工程大坝防渗墙施工[J].水利水电施工.2007(09)；

[2] 徐勇,何烨.双江口水电站围堰防渗墙施工技术.施工技术.2017.08；

[3] 薛云峰.混凝土防渗墙质量控制及检测技术研究.中南大学.2017.05；

[4] 罗庆松,宋卫民,赵先锋.黄金坪水电站大厚度超百米深防渗墙施工技术.水力发电.2016.03；

[5] 周斌.狮子坪水电站大坝基础防渗墙施工技术与质量监理.四川水力发电.2016.12.