水电站施工围堰防渗截水墙袋装黏土水下施工技术探究

摘要：为保证水电站围堰防渗截水墙达到预期防渗效果，采取案例分析法，简要介绍麻窝水电站工程情况，结合实际确定砌筑截水墙方式及其结构，并提出围堰防渗截水墙袋装黏土水下施工技术应用措施，按照工艺流程，把控施工细节，进而对其施工效果加以验证。研究表明，麻窝水电站工程上游与下游围堰渗水平均值在（8.4×10-7～2.7×10-6）cm/s、（4.42×10-7～1.18×10-6）cm/s范围内，满足防渗要求，提高了工程质量。

关键词：水电站"围堰防渗截水墙"袋装黏土"水下施工

Exploration"of"Underwater"Construction"Technology"of"Bagged"Clay"for"Cofferdam"Seepage"Prevention"and"Cutoff"Wall"of"Hydropower"Station"Construction

HU"Jiaru

Jiuyuan"Electric"Power"Development"Co.，"Ltd.，"Ganzi，"Sichuan"Province，"626700"China

Abstract："In"order"to"ensure"that"the"seepage"prevention"and"cutoff"wall"of"cofferdam"of"hydropower"station"can"achievenbsp;the"expected"seepage"prevention"effect，"the"project"situation"of"Mawo"Hydropower"Station"is"briefly"introduced"by"using"case"analysis，"and"the"mode"and"structure"of"masonry"cut-off"wall"are"determined"according"to"the"actual"situation."The"application"measures"of"underwater"construction"technology"of"bagge"clay"in"cofferdam"seepage"prevention"cutoff"wall"are"put"forward，"and"the"construction"details"are"controlled"according"to"the"process"flow，"and"then"the"construction"effect"is"verified."The"research"results"show"that"the"average"water"seepage"of"the"upstream"and"downstream"cofferdams"of"the"Mawo"Hydropower"Station"project"is"in"the"range"of"8.4×10-7～2.7×10-6"cm/s，"4.42×10-7～1.18×10-6"cm/s，"which"meets"the"requirements"of"seepage"prevention"and"improves"the"quality"of"the"project.

Key"Words："Hydropower"station;"Cofferdam"seepage"prevention"and"cutoff"wall;"Bagged"clay;"Underwater"construction

围堰是水电站建设工程前，为形成干燥施工环境而建设的挡水结构，其防渗效果至关重要，关系到水电站主体工程与导流工程的安全性。以往采取双壁围堰、钢筋混凝土围堰等方法，尽管适用性广、可靠性高，却存在造价高、周期长的缺点。而袋装黏土围堰施工便利、拆除简单，能够就近取材，对环境与河床影响较小。因此，水电站围堰防渗截水墙施工中，可采取袋装黏土水下施工技术，符合国家节能环保导向，具有广阔应用前景。

1"水电站工程概述

麻窝水电站位于子耳河流域，在四川省甘孜州九龙县子耳乡境内。子耳河系雅砻江左岸一级支流，发源于九龙县南端与木里县交界处，河源海拔高程4"892"m，河道全长48.7"km，流域面积618"km2，干流平均比降40.2‰，麻窝水电站坝址以上控制流域面积344"km2，多年平均流量8.98"m3/s。该水电站是子耳河干流水电规划“一库三级”开发方案的第二级水电站，工程由首部枢纽、引水隧洞、厂区枢纽及送出线路组成，闸址位于花泥沟口下游约1.30"km处，通过左岸长约10.046"km有压引水隧洞和长637.647"m压力钢管引水至子耳乡庙子坪村麻窝沟口下游约0.42"km左岸阶地建地面厂房发电。该工程根据地质、河流情况，结合水电站工期与特点，考虑围堰有效期1年，且处于枯水期施工，水深仅40"cm，河床砂砾层结构密实，则采取袋装黏土砌筑截水墙方式，具体结构如图1所示。

2"围堰防渗截水墙袋装黏土水下施工技术

2.1"测量放样

根据水电站围堰防渗截水墙规划要求与设计图纸，确定测量放样范围，准备水准仪、测量仪、全站仪等测量设备，按照要求布设控制网，设立控制点[1]。该工程在测量放样前，安排人员检查仪器状态，按照图纸利用全站仪放样测量地面标志，以水准仪测量高程，准确记录各项数据，进而编制测量报告，涵盖剖面图、平面图、高程图等，为袋装黏土水下施工提供数据支持[2]。

2.2开挖覆膜

在围堰防渗截水墙水下施工中，应准确计算平面尺寸，保证覆盖层挖除干净，清理漂石，优化阻水效果。围堰防渗截水墙以挖掘机开槽，挖除砂砾堆放于沟槽周围作为子围堰。该工程每次开槽约5.0"m，黏土袋砌筑3.8"m，按照图纸确定开槽尺寸即边坡坡率，注意坑壁稳定性，严格控制开挖深度，满足基础埋深即可。多水河流开挖中，采取围堰方式对水流疏导，以排水泵排水，清除槽底淤泥，换填粗砂。清理淤泥过程中，采取“高压水管+吸泥筒”方式，水下由潜水员配合，即将吸水管与吸泥筒捆绑，以密封油漆桶作为吸泥管浮箱将其吊起，配置1台空压机与高压水泵[3]。高压水管连接高压水枪，安排潜水员利用水枪将水下淤泥搅碎，利用吸泥管清除淤泥，严格按照要求清淤，尤其是挖至边线部位，清理基层全部沉积物。之后，铺设塑料彩条布，选择厚度较厚、材质良好塑料彩条布，将其平顺铺设，上端深入基底80"cm，以码边机将塑料彩条布缝接，接缝位置折叠压缝，重叠长度约为30"cm。

2.3回填覆盖层

在槽内铺膜厚，回填厚15"cm黏土，将其人工夯实，注意轻放回填料，以免将彩条布划破，影响回填效果，达到河床标高、整平后，即可堆码黏土袋。

2.4黏土袋堆码

2.4.1准备材料

黏土袋堆码中，结合工程情况确定料场位置、开采条件、开挖范围等，鉴定黏土性能，要求其湿润时切面光滑，手捻无沙粒感，整体水分较大，有滑腻感，塑性强，可搓成直径0.5"mm长条。湿土能够黏着物体，干土土块坚硬[4]。该工程黏土料参数见表1。黏土必须使用黏性土，禁止粉性土和砂性土，否则会影响防渗效果。

黏土模袋采取200"g/m2机织土工布，装袋前检查其缝制质量、规格尺寸、外观缺陷，控制尺寸1"m×2"m×1"m。自卸车装黏土沿道路进入现场，即可人工装袋，注意装袋不能过满，达到2/3即可，缝合袋口，避免漏土。

2.4.2堆码黏土袋

黏土袋运输至施工区域，对露出水面位置以吊机吊装，自下而上摆放；水下位置安排潜水员理坡摆放，保证黏土袋摆放整齐、均匀、相互错缝，禁止乱放乱摆，以小黏土袋填充缝隙，确保黏土袋间平整密实。该工程要求：（1）每层摆放黏土袋中，准确测量黏土袋高差，使其处于相同水平面；（2）黏土袋每摆放1层，则观测1层，2次填筑时间如果间隔较长，观测间隔3"d/次；（3）每袋水下黏土袋摆放整齐后，依靠黏土袋重力对其压实；（4）施工严格按照要求观测，整理沉降记录表、原始监测记录、沉降曲线等资料。

2.5抽水护坡

围堰防渗截水墙达到预期要求，继续用潜水泵抽水。该工程抽水中注意观察围堰截水墙是否存在漏水、位移、变形或下沉等异常情况，前期抽水速度应减缓，否则抽水过快会造成围堰变形，使其失稳坍塌。并且，考虑砌筑截水墙超过河床高度，可在截水墙顶部设置防冲砂砾袋，减少顶部受力，以免受压位移，导致迎水坡滑坡。还要在围堰外侧将砂砾回填，压实护坡角，有效稳定围堰，满足工程要求。

3"围堰防渗截水墙袋装黏土水下施工效果

3.1"构建模型

该工程选择坝段50"m为例，按照图纸确定地基尺寸、地质情况、截水墙尺寸等，下游与上游最大宽度分别是61.5"m、60.0"m，X轴为水流方向，Y轴为高度方向，Z轴为截水墙轴线[5]。考虑水电站对围堰防渗截水墙的影响，分析入渗理论，可将其分为供水控制与土壤入渗率控制两阶段，交点即为积水点，具体如图2所示。

入渗率作为多孔介质入渗重要参数，是单位时间内实际入渗过程单位面积通过的流量，能够反映截水墙防渗效果，根据Darcy定律，确定最大入渗能力计算公式如下。

式（1）、式（2）：与分别是Z与X坐标方向截水墙入渗率；是压力水头；是入渗系数。

3.2防渗效果

根据计算模型及公式对水电站围堰防渗截水墙施工质量开展评价，要求各部位透水率达到防渗要求，采取取芯孔注水试验，佐证袋装黏土水下施工合理性。以上游围堰防渗效果为例，该部分注水试验将清水注入取芯孔，保证管内水位超出地下水位，维持固定不变，测定注入量，每隔5"min模拟测量1次，连续2次注入量测量差值在10%以内，完成实验，结果如表2所示。以此计算下游围堰，确定渗水平均值在（4.42×10-7～1.18×10-6）cm/s。根据注水模拟实验可知，上下游围堰防渗截水墙指标符合规范、设计要求。

4结论

综上所述，水电站围堰防渗截水墙应增强整体强度与防渗效果，保证水电站建设质量安全。通过对麻窝水电站工程围堰防渗截水墙袋装黏土水下施工分析，获得以下结论：

（1）袋装黏土围堰施工便利，能够就近取材，对环境与河床影响较小，应结合实际工程情况，合理设计防渗截水墙袋装黏土结构，夯实施工基础。

（2）防渗截水墙袋装黏土施工应把控测量放样、开挖覆膜、回填覆盖层、黏土袋堆码等各项施工环节，方能控制施工质量。

（3）工程上游围堰渗水平均值在（8.4×10-7～2.7×10-6）cm/s，下游围堰渗水平均值在（4.42×10-7～1.18×10-6）cm/s，均处于可控范围内，满足防渗要求。

参考文献

[1]刘钊.土石围堰防渗墙低强度低弹性模量混凝土配合比设计研究[J].水利水电快报，2022，43（S2）：32-34.

[2]曹登荣，李剑萍，贾鸿益，等.南欧江七级水电站上游围堰设计及优化调整[J].云南水力发电，2022，38（12）：109-112.

[3]方琳，赵旭峰，孙家波，等.某水电站导流洞出口围堰选型及施工技术[J].人民黄河，2023，45（6）：128-132.

[4]熊奔.桐子林水电站工程围堰防渗体系设计及实践[D].宜昌：三峡大学，2020.

[5]肖云辉.水利水电工程施工质量控制要点分析：以某水电站围堰工程为例[J].绿色科技，2020（16）：218-219，221.