几内亚苏阿皮蒂项目大坝基坑排水方法探索与应用

吴 刚，赵正平，张 斌

(中国水利水电第三工程局有限公司，陕西 西安 700024)

几内亚苏阿皮蒂水利枢纽工程大坝采用碾压混凝土重力坝，混凝土总量约360万m3，其中大坝工程碾压混凝土约300万m3。大坝坝顶高程SMK215.5 m，坝基开挖最低高程SMK95.0 m，最大坝高120 m，坝基最大宽度约88 m，坝轴线长1 164 m，电站总装机容量450 MW，多年平均发电量18.99亿kW·h。

坝址区大部地表被第四系冲洪积物覆盖，河床坝基由厚层辉绿岩组成，地下水以松散岩类孔隙水为主，且透水性相对较强，部分坝段存在宽大裂隙、挤压破碎带、断层等不良地质条件，渗水量较大。

几内亚只有雨季和旱季。每年5月至10月为雨季，降水丰沛；每年11月至次年4月为旱季，干旱少雨。根据工程导流规划，一期导流由右岸导流明渠过流，填筑左岸一期围堰挡水，以进行一期基坑开挖、厂房基坑开挖、导流底孔坝段等坝体混凝土浇筑等施工；二期导流利用右岸二期围堰挡水，由导流底孔过流，进行二期基坑开挖和右岸大坝施工。

坝基1.0 m厚为基础常态混凝土，以上为碾压混凝土。坝基常态混凝土采取以单个坝段分仓的方式浇筑，坝基混凝土施工时，由于基坑与河床水头差较大，加之基岩面存在较多裂隙、破碎带及断层，导致坝基存在大量渗水，仓面排水成为坝基常态混凝土浇筑质量控制的重难点。尤其是雨季期间，基坑易积水，若不采取有效措施，会造成混凝土浇筑面有基岩渗水浸泡、污染及水泥浆流失等，对工程质量控制不利的状况。

1 一期基坑排水方法

一期基坑混凝土浇筑过程中，参建人员对基坑排水方法进行了积极地研究和探讨，最终采取了法国咨询意见，即利用粗骨料碎石沿基岩面裂隙或沟槽铺设引水通道、最低点设置集水桶向外抽排水的办法。

施工程序：岩基面清理→排水设施布置→混凝土浇筑→集水桶混凝土回填→引水通道回填灌浆。

具体方法及步骤如下。

1)岩基面清理。按照设计和规范要求对岩基面、裂隙带基础进行清理、冲洗，人工配合小型机具将岩基面上所有松散物、块石、碎石、岸坡风化岩层及其他杂物清除干净，但不得破坏清理范围以外的岩体。

2)排水设施布置。待岩基面验收合格后，在坝段开挖面选择数处(一个坝段两至三处为宜，且分散较均匀)局部最低点设置集水桶，并用粗骨料碎石堆埋一定高度适当固定；再利用粗骨料碎石铺设引水通道，引水通道应以集水桶为中心、沿开挖面凹槽向周边辐射，使各集水桶间相互连通，且尽可能多的将低洼处小积水坑相连接，再在引水通道上覆盖土工布或砂浆。此外须在集水桶以及引水通道沿途和端点处埋设灌浆管和排气管以利后续灌浆，见图1。同时，在集水桶内放置水泵，将积水及时向外排出。

图1 一期基坑排水设施布置示意图

3)混凝土浇筑。建基面基础混凝土按单个坝段分仓，一次浇筑完成，入仓手段采用自卸车直接入仓或自卸车+长臂反铲转料入仓的方式，混凝土振捣采用φ100高频插入式振捣器振捣或振捣台车振捣。混凝土开始浇筑后，被混凝土覆盖区域的岩基面渗水可通过碎石引水通道汇集至集水桶后一并向外抽排，各渗水点水位并未因混凝土覆盖而抬高，避免了因局部渗水点无排水通道水位抬高而导致的混凝土浇筑面过流带走水泥浆液等不利情况，缓减了由于岩基渗水导致的仓号未覆盖区域内大量积水等问题，也减轻了临近坝段混凝土浇筑过程中的排水难度。

在浇筑过程中，施工人员仅需将未铺设碎石引水通道的水坑内的积水清除即可，随着混凝土的不断浇筑，集水桶内的渗水由桶内设置水泵向外排水，使其保持低水位即可。

4)集水桶回填。待临近坝段的坝基常态混凝土浇筑全部完成后，即可回填集水桶，回填混凝土采用与建基面混凝土相同的标号。浇筑前先将集水桶内水位降至最低点，采用混凝土搅拌罐车直接入仓卸料(较深时安装缓降溜桶装置)，φ100高频插入式振捣器振捣。

5)引水通道回填灌浆。集水桶回填混凝土浇筑完成7 d后或达到设计强度70%时，即可利用预留的灌浆管和排气管进行引水通道的回填灌浆，灌浆压力0.2 MPa，浆液由灌浆孔灌入，直到各排气孔均出浓浆后封堵，在设计压力下不下浆并持续灌注10 min即可结束。

2 二期基坑排水方法

大坝右岸二期工程开始施工后，技术人员对基坑排水方法再一次展开深入研究和探讨，并结合本工程的实际情况，提出了预留临时集水坑的办法，即在基坑上下游侧以及中间部位设置临时集水坑并用临时引水道相连，待坝体混凝土上升到一定高程后，再使用水下自密实混凝土回填浇筑集水坑。

施工程序：岩基面清理→排水设施布置→混凝土浇筑→临时集水坑等回填。具体方法及步骤如下。

1)岩基面清理。与一期基坑施工方法相同。

2)排水设施布置。岩基面验收合格后，在坝段上/下游边线处以基坑上/下游立面岩基面为一边、其余边利用快易收口网为模板设置临时集水坑(选渗水较大的位置为宜)，根据实际情况，也可在坝段中间部位开挖面最低点设置临时集水坑(单个坝段两至三处为宜)，再利用钢架管和快易收口网搭设临时引水道将邻近的临时集水坑相连，苏阿皮蒂大坝工程临时集水坑断面尺寸(宽×长)取1.2 m×2.5 m，临时引水道断面尺寸(宽×高)取0.6 m×0.8 m，见图2。临时集水坑和临时引水通道模板须全部采用快易收口网，后期不用拆除、不需要凿毛处理，在临时集水坑内放置水泵向外排水。

图2 二期基坑排水设施布置示意图

3)混凝土浇筑。二期基坑建基面基础混凝土也按单个坝段分仓，一次浇筑完成，入仓手段采用自卸车直接入仓或自卸车+长臂反铲转料入仓的方式，混凝土振捣采用φ100高频插入式振捣器振捣或振捣台车振捣。在浇筑过程中，施工人员需及时开启被覆盖区域内临时集水坑中的水泵，有效释放渗水点的水压力，避免未被混凝土覆盖区域的渗流量增大，且需要注意控制临时引水通道附近(尤其是顶部)混凝土的浇筑速度，确保其不致被破坏。如此，混凝土开始浇筑后，被混凝土覆盖区域的上下游岩基面渗水、临时引水道沿途渗水均可通过临时引水道汇集至临时集水坑后一并向外抽排，避免因混凝土覆盖致使局部渗水点位抬高而导致的混凝土浇筑面过流带走水泥浆液等不利情况，减轻了未覆盖区域内岩基渗水压力和排水难度，也缓减了临近坝段混凝土浇筑过程中的排水难度。

4)临时集水坑等回填。待坝基混凝土浇筑高程高于原河床高程后，即采用水下自密实混凝土回填临时集水坑。

针对水下自密实混凝土，项目部进行了水下自密实混凝土配合比试验，并组织了现场生产性试验进行检测，根据混凝土实验结果，结合以往混凝土配合比设计经验，最终确定混凝土施工配合比见表1。

自密实混凝土水平运输采用混凝土搅拌罐车运输至现场，采用导管法浇筑。集水坑混凝土浇筑施工工艺：施工准备→水泵吊离→导管安装→混凝土浇筑→导管吊离→下一个集水坑浇筑。

表1 水下自密实混凝土施工配合比

3 对比分析

相较于以往靠混凝土推进挤压岩基面积水结合仓面持续排水的方法，本工程一、二期基坑所采用的排水方法均有改进。

一期基坑采用铺设粗骨料碎石引水通道、在岩基面最低点设置集水桶抽排水的方法，解决了如下问题。

1)同仓号内，因混凝土逐步覆盖而导致边线的部分渗水点位抬高，致使浇筑面过流带走水泥浆。

2)同仓号内，已浇筑区域渗水点被覆盖后，渗水压力无处释放部分转移至未覆盖区域，从而导致未浇筑区域大量积水。

3)已浇筑坝段留出了排水通道，释放了渗水压力，减轻临近坝段混凝土浇筑过程中的排水难度。

4)设置集水桶后，抽水位置相对固定，减少施工难度。不足之处：采用碎石间隙形成排水通道，在渗水量大时需较大的碎石排水通道的断面，后期碎石与坝基接触面灌浆处理工作量大。

二期基坑采用设置临时集水坑和通水道，待坝体混凝土上升到一定高程后再使用水下自密实混凝土回填浇筑的方法。此方法既保留了一期基坑排水方法的优点，又消除了碎石铺设断面大、坝基接触面灌浆处理工作量大的不足，可适应于不同大小的渗水量的情况。缺点是需设置较大的集水坑，回填自密实混凝土工作量偏大。从基坑混凝土钻孔取芯检测结果看，混凝土与岩基面接触良好，大坝整体质量得到了保证。

4 结 语

通过在苏阿皮蒂水利枢纽工程在基础垫层混凝土的施工过程中的不断研究、探索，一期基坑采用了铺设粗骨料碎石引水通道并设置集水桶的方法，解决了混凝土浇筑过程中的排水问题。二期基坑采用设置临时集水坑再浇筑自密实混凝土的方法，既能有效解决混凝土浇筑过程中的排水问题，又能消除浇筑过程中排水方法所产生的不利隐患，虽增加了一定的施工难度和工程量，但仍不失为一种有效的基坑排水方法。