水电站围堰防渗和坝基灌浆施工新技术研究

田巍

（中国电建集团中南勘测设计研究院，四川甘孜627450）

1 引言

江口水电站位于重庆市武隆区江口镇以上1.5km 处，大坝为混凝土椭圆曲线型双曲拱坝，处于芙蓉江干流梯级开发方案中的最末一级。在施工过程中，江口水电厂工程成功应用了无盖重和有盖重2 种施工工艺，有效提高了工程坝前静水头效果。另外，工程围堰二期防渗处理中采用了振冲技术等先进技术，在三期工程中采用自凝灰和常规高喷技术相结合的施工技术方案，进而有效提高了工程建设的施工效果。

2 无盖重固结灌浆

江口水电站工程存在工程施工量大、固结灌浆部位多等情况，若是在施工中采用有盖重灌浆施工工艺，那么可能会产生以下几点问题：（1）当浇筑达到3m 厚度后，对于坝基约束区的固结灌浆需要停止一段时间。由于混凝土施工受温度的影响比较大，若是在停止过程中未能够达成对灌浆层的良好保温，那么便可能在灌浆层中形成贯穿裂缝、塑性裂缝等问题。（2）通常来说，灌浆施工中变形模量多出现在新老混凝土的交界面处，若是保温措施不达标，那么便可能会影响混凝土的施工质量，例如，出现约束表现等问题。（3）有盖重灌浆施工工艺需要加大钻孔量，其不仅会延长施工周期，还会增加施工成本。综合来看，在工程中采用有盖重施工工艺的性价比较低。

结合工程考察结果来看，江口水电站区域内以结构基岩、新鲜花岗岩以及微风化岩为主，且区域内存在弱风化岩。但从整体上来看，坝体基岩力学强度比较高、岩性完整，属于优质坝基，较为适用固结灌浆施工工艺。再结合江口水电站的实际情况，可以在工程中采用无盖重找平封闭法作为工程施工的灌浆施工技术。但对于部分特殊地质或者复杂地质条件区域，应采用填塘式浇筑法，但在进行混凝土浇筑找平时，不宜采用无盖重找平封闭法。在填塘式浇筑法应用过程中，为防止出现灌浆时出现串浆、冒浆等情况，需要将确保坝基约束区的找平混凝土强度与约束区混凝土强度相同。其相比较传统的无盖重找平封闭法具有环境要求低、工程量少、无须预埋件等特点，固结灌浆虽然更适用于高温和低温季节，能有效解决灌浆过程中的停歇问题，避免出现混凝土温度裂缝，且施工方法与传统有盖重、无盖重施工工艺相同。

3 坝基基础段升压灌浆

现如今，江口水电站大坝基础帷幕所能够承载的最大水头为120～150m，设计之初便确定坝前净水头的1.0～1.5 倍接触段灌浆压力。结合实际情况，将接触面以下5m 后的二期工程帷幕孔段岩体自上而下划分为3 段，段长分别为2.0m、1.0m以及2.0m，其采用的灌浆压力分别为1.5MPa、3.0MPa 以及4.5MPa，至于灌浆单位耗灰量，在综合考虑后确定为2.45kg/m。从整体上来看，该标准相对较低，再加上江口水电站采用的是单排帷幕，导致工程难以有效达成防渗目标[1]。

对此，将江口水电站坝基接触面帷幕灌注压力提高至原标准值的2 倍。然而鉴于坝基基岩在灌浆压力增大的同时也会出现抬动情况，因而为确保施工质量，将会在施工中采用以下几点措施：（1）根据江口水电站实际地质条件情况，科学合理地确定大坝陡倾结果面作为江口水电站的透水途径，此过程中要确保结果面力学性能较好，且铅直方面要保证受压比较低；（2）结合实际情况来看，当今江口水电站坝基帷幕在完成灌浆施工后，其实际厚度已经达到82m，远远超过30m 的要求，所以在工程中需要提高灌浆压力；（3）在工程中，需要提前开展固结灌浆试验，具体试验过程如表1 所示。

表1 固结灌浆试验内容

通过试验发现，在加大接触面帷幕灌注压力后，岩体的最大抬动位移为106μm＜设计标准要求200μm；而在对坝基渗水情况进行试验分析后确定透水率低于1Lu，可以满足设计标准要求；在耗灰量方面，相比较升压前，升压后的耗灰量为3.42kg/m，略有增加，但相比较坝基施工质量来说，尚在可接受范围内。

4 围堰防渗施工

4.1 振冲加密施工技术

在江口水电站工程中，二期围堰岩体填充主要采用花岗岩风化砂，且填充技术采用水下抛填为主，以干填碾压为辅的方式进行。但在实际施工过程中，干填碾压加密施工效果较为良好，但在水深超过58m 的水下却无法采用水下抛填技术，否则将会因为加密效果不足而出现钻孔塌孔等问题。对此，应在工程中采用振冲加密施工技术，并在实际施工前进行施工试验，确定施工成效。最终结合情况来看，相比较水下抛填施工技术，在经过振动加密施工技术处理后，岩体的变形模量提高50%～100%，表面密度增加至1 830kg/m3以上，符合施工设计要求。

4.2 振孔高喷施工技术

振孔高喷施工技术作为一种钻喷一体化的新型注浆技术，其施工流程是采用振钻一体化的振动锤一次性完成喷灌振入，然后结合工程项目的实际情况，合理选择造墙施工工艺，完成后续施工。振孔高喷技术与常用的高喷技术的工作原理相类似，但不需要额外采用固壁材料，缩减了工作流程，降低了施工成本。在江口水电站围堰防渗工程中，应用振孔高喷施工技术可以实现在墙体中一次性埋入预埋灌浆钢管、钻孔、成墙的效果。

4.3 自凝灰施工技术

自凝灰施工技术就是结合工程项目的实际情况，合理确定施工中所采用的分散剂、膨润土、缓凝剂、水以及水泥的比例，并在施工过程中严格按照设计比例配置成自凝灰浆液，并将浆液注入抓斗、反铲开挖槽孔中发挥出固壁效果同时，也能够同低层砂相互混合，进一步加强墙体的防渗性能。现如今，自凝灰施工技术已经成功运用在长江堤防、大亚湾核电站等大型工程施工中，并取得良好的成效。结合江口水电站围栏防渗工程的实际情况来看，自凝灰施工技术存在墙体强度低、墙下帷幕在灌浆一段时间后可能会发生掏空现象等情况，还需要在施工过程中采用“护脚”等反复措施，确保自凝灰施工技术的实际应用成效。自凝灰防渗墙施工流程如图1 所示。

图1 自凝灰防渗墙施工流程

5 结语

综上所述，本文结合江口水电站的实际情况，对围堰防渗和坝基灌浆施工中采用的自凝灰防渗墙、振孔高喷、无盖重灌浆、接触段灌浆压力改进、岩体振冲加密等新技术，进行了相应的试验分析，最终发现相比较传统的围堰防渗和坝基灌浆施工技术来说，新技术在应用过程中具有更好的实用性和可靠性，更符合江口水电站施工前的设计规划标准，因此，值得在其他水电站围堰防渗和坝基灌浆施工中应用推广。