混凝土防滲墻在深厚覆蓋層的處理

　　關鍵詞：深厚覆蓋層,防滲墻,成槽,拔管

　　1概述

　　1.1工程概況

　　猴子巖水電站位于四川省康定縣境內，是大渡河干流22級開發(fā)方案的第9個梯級電站，攔河壩為堆石面板壩，最大壩高223.50m，裝機容量1700MW，總庫容7.06億m3。為給大壩基坑創(chuàng)造干地施工條件，在基坑上下游設置了擋水土石圍堰。

　　1.2圍堰防滲工程設計

　　圍堰防滲為全封閉塑性混凝土防滲墻上接土工膜斜墻。圍堰高程（上游1709m、下游1700m）以下堰體及堰基覆蓋層采用全封閉塑性混凝土防滲墻防滲，墻底嵌入基巖1.0m，墻厚1.0m，最大墻深80.99m，成墻面積18257m2。

　　1.3地質條件

　　據勘探揭示，圍堰河床覆蓋層厚30m～75m，層次結構自下而上可分為4層：

　　第①層：含漂（塊）卵（碎）砂礫石層，厚約10m～27m；

　　第②層：粘質粉土層，厚約10m～22m，粘質粉土埋藏深，具液化可能性；

　　第③層：含泥漂（塊）卵（碎）砂礫石層，厚約15m～37m；

　　第④層：孤漂（塊）卵（碎）砂礫石層，厚約1m～15m。

　　1.4工程重點及難點

　�。�1）地質條件復雜、防滲墻成槽難度大

　　最大成槽深度為80.99m，需穿過孤、漂、塊、卵、碎、砂、礫石及粘質粉土。粘質粉土呈可塑到軟塑狀態(tài)，成槽施工時，容易發(fā)生縮孔，導致卡鉆、埋鉆事故發(fā)生；其它地層結構松散、架空嚴重，孤石、塊石粒徑多為1～4m，少量超過7～8m，成槽時，槽孔容易發(fā)生漏漿、坍塌以及卡鉆、埋鉆事故。地質條件之復雜，成槽難度之大，在目前國內已施工的防滲墻工程中少見。

　�。�2）防滲墻在超高水頭條件下運行，對接頭孔施工要求高

　　本工程上游圍堰運行期最高水頭高達117.5m,而防滲墻設計墻厚僅為1m塑性混凝土，墻體套接厚度不能小于95cm，要求高，必須采用“拔管法”施工接頭孔。

　　由于塑性混凝土強度低，初凝時間長，采用“拔管法”施工接頭孔，過早拔管，槽內混凝土會坍塌，過遲拔管，存在“鑄管”風險。因此，對槽內混凝土澆筑上升速度及掌握拔管時間的要求極高。

　　2成槽與拔管施工

　　2.1成槽施工

　　2.1.1成槽鉆機選擇

　　經比選，選用CZ-6、CZ-6A及ZZ-9型沖擊鉆機成槽。該類鉆機鉆頭重量達到4.0～5.0t，能適應各種復雜地層，并具有較好的破巖效果。

　　2.1.2固壁泥漿的選擇

　　目前，國內水利水電防滲墻施工所使用的固壁泥漿以膨潤土泥漿為主，由于膨潤土泥漿存在①攪拌后需膨化24小時后才能使用；②長時間靜置后會發(fā)生離析和沉淀，影響固壁效果；③膨潤土價格高，成本大；④廢漿處理困難，容易污染環(huán)境等不足，加之本工程防滲墻工程量大、工期要求緊，需要選擇一種制備速度快、低密度、高粘度、低成本的泥漿。經過現場試驗與實踐，引進使用奈普頓聚合物泥漿，效果較好。

　�。�1）奈普頓聚合物泥漿性能

　　選擇不用重量的奈普頓配制了不同的泥漿，其泥漿性能指標見表1。

　　表1奈普頓聚合物泥漿性能試驗成果表

　　序號配合比

　�。ㄋ�：聚化物）PH值粘度（s）

　　10min1h2h24h48h72h

　　110000：1.01028.1738.0342.9350.1048.5748.17

　　210000：1.5929.142.6343.7841.9948.8947.74

　　310000：2.0929.5742.3143.9152.453.9549.96

　　410000：2.5930.9743.9244.1658.1555.7654.5

　　510000：3.01031.5246.6546.764.9556.355.77

　　610000：3.5932.2447.0953.9278.3676.267.11

　　710000：4.01033.9150.756.3280.6478.768.81

　　注：制漿過程中摻入適量20%的氫氧化鈉（片堿）溶液，以調節(jié)PH值。

　　從表1可以看出：①聚合物泥漿從配制開始，在1～2小時內泥漿粘度快速增長，之后增長變緩，24小時左右達到最大，48小時以后粘度略有下降，但粘度還是相對穩(wěn)定；②聚合物泥漿的粘度隨著奈普頓摻量的增加而增大。

　�。�2）聚合物泥漿制備

　�。╝）施工準備：修建好兩個漿池，一個為制漿池，容積約100m3，另一個為貯漿池，容積不小于200m3。并在池邊上裝好循環(huán)泵和空氣壓縮機，周邊按國家安全規(guī)范做好防護；

　�。╞）將清水注入制漿池后，用20%氫氧化納溶液調節(jié)水的PH值在8～10之間，用空壓機攪拌均勻（攪拌時間為10～20分鐘）；

　�。╟）將制漿池循環(huán)泵打開，進行自循環(huán)后，通過泵出水管口慢慢均勻加入奈普頓，摻量為25‰，并用壓縮空氣攪拌1h，測定溶液的黏度；

　�。╠）若黏度高于40秒，可直接加水稀釋；若黏度小于40秒，可能是由于攪拌時間不夠，需延長攪拌時間，如果仍達不到黏度，可再加入適量奈普頓，并再用壓縮空氣攪拌1h左右，直至滿足要求；

　�。╡）新制聚合物泥漿存放到儲漿池中備用。

　�。�3）聚合物泥漿的輸送

　　在制漿站安裝送漿泵并鋪設DN100的供漿管向施工平臺供漿。

　�。�4）泥漿回收和凈化處理

　　在成槽施工中，抽出孔底的泥漿到沉淀池，通過沉淀、循環(huán)、凈化后再送入槽內；鉆孔清孔時利用泥漿循環(huán)系統(tǒng)，將新鮮的泥漿輸送到槽的上部，被使用過的泥漿通過泥漿凈化系統(tǒng)，在沉淀池除去沉渣，然后重新送回到槽中�；厥盏哪酀{需檢測其黏度，如果黏度低于40秒，需補充奈普頓聚合物，直至滿足要求。

　�。�5）槽孔漏漿的處理

　　對于槽孔突然發(fā)生泥漿滲漏的特殊情況，在向孔內輸送泥漿的同時，直接向孔內均勻投入奈普頓和片堿，并向槽內補充清水，可以快速堵塞槽孔的漏漿通道。

　　2.1.3成槽工藝

　　本工程地質條件復雜，成槽深度大，開始采用傳統(tǒng)的“鉆鑿法”成槽，但出現了多次卡鉆、掉埋鉆頭、漏漿等事故，且事故處理難度極大。通過攻關，改進為“分段鉆鑿法”進行成槽施工，即將每個深槽段劃分成若干個短槽段進行施工，有效減少了槽孔發(fā)生漏漿、坍塌及卡鉆、埋鉆事故的頻率，同時大大降低了處理事故的難度。

　　“分段鉆鑿法”施工工藝流程為：施工準備→第一段主孔鉆進（10m）→第一段主孔孔底回填粘土（厚約1.0m，便于清孔）→第一段副孔及小墻施工（7m）→第二段主孔鉆進（10m）→第二段主孔孔底回填粘土→第二段副孔及小墻施工（10m），依次循環(huán)，直至終孔。

　　2.2塑性混凝土防滲墻接頭孔“拔管法”施工

　　2.2.1防滲墻塑性混凝土性能指標

　　塑性混凝土物理力學性能指標見表2。

　　表2防滲墻塑性混凝土物理力學性能指標

　　28d抗壓強度

　　（MPa）28d抗拉強度

　�。∕Pa）28d彈性模量

　�。∕Pa）28d抗折強度

　�。∕Pa）28d抗?jié)B等級28d滲透系數

　�。╟m/s）

　　³5³0.5£2000³1.5³W8£1*10-7

　　由于塑性混凝土中摻入大量的膨潤土粉和粉煤灰，其凝結時間較長，初凝時間12h31min，終凝時間22h59min。

　　2.2.2塑性混凝土防滲墻接頭孔“拔管法”施工

　�。�1）拔管機選擇

　　拔管機采用BG400-1000型全液壓拔管機，接頭管采用圓形結構，接頭管連接方式為插銷軸式。

　�。�2）混凝土接頭管起拔時間控制

　　防滲墻墻體材料為塑性混凝土，其室內初凝時間為12h31min，終凝時間為22h59min。通過在現場多次模擬試驗，考慮到槽內溫度比地面溫度低，混凝土接頭管起拔時間最終按不小于16小時控制。

　�。�3）槽內混凝土面上升速度控制

　　按接頭管拔管時間不小于16小時計算，如果槽內混凝土平均上升速度按3m/h控制，開始拔接頭管時，接頭管埋設深度已達到近50m，此深度接頭管難以起拔，極有可能出現“鑄管”事故；如果按槽內混凝土平均上升速度按2m/h控制，開始拔接頭管時，接頭管埋設深度已達到30m，此深度接頭管可以起拔。但槽內混凝土平均上升速度2m/h是規(guī)范要求的下限，由于槽段較深，槽長達到7m，混凝土澆筑過程中，槽孔壁周圍的泥皮會隨混凝土面上升，槽內泥漿會越來越濃，淤積越來越厚，有可能形成泥團，導致混凝土澆筑困難，也可能將泥團裹進混凝土內，直接影響墻體質量。經過比較，最終按槽內混凝土平均上升速度不大于2.5m/h控制，起拔時接頭管埋入混凝土中深度控制在40m內。

　�。�4）拔管

　�。╝）接頭管微動：混凝土澆筑3～5小時后或起拔壓力達到2-5Mpa，進行微動；

　�。╞）接頭管起拔：當槽內混凝土面上升達到40m、澆筑歷時達到16h、起拔歷力達到15MPa以內時開始起拔接頭管。在起拔接頭管過程中，當起拔壓力較大時快速起拔接頭管，尤其是壓力突然增大時，則優(yōu)先拔管，確保接頭管安全；

　　（c）每起拔一節(jié)接頭管后檢查管內泥漿液面，漿面較低時要及時向管內補漿。在最后一節(jié)接頭管拔出前，應把接頭管內補滿泥漿，以防接頭管拔出后出現塌孔事故。

　　3施工質量評價

　　3.1墻體質量檢查

　　（1）鉆檢查孔檢測

　　防滲墻施工完畢后，共布置檢查孔7個，共做注水試驗49次，計算墻體滲透系數為1.24×10-9～4.89×10-8cm/s，滿足設計要求。

　�。�2）墻體物探檢測

　　取芯孔單孔平均聲波波速3413～3985m/s；墻體對穿聲波平均波速在3403～3703m/s，大值平均波速為3876m/s，小值平均波速為3310m/s。全景圖像資料反映墻體混凝土澆注實密實度較好。

　　3.2基坑抽水實測滲漏情況

　　圍堰施工完畢后，進行基坑抽水和開挖�；�坑抽干后實測滲漏量為1200m3/h左右（包括左右兩巖山體來水），僅為設計標準的10%。

　　說明施工質量優(yōu)良，防滲效果明顯。

　　4結語

　　猴子巖水電站大壩圍堰防滲墻是在深厚覆蓋層進行的，地質條件極其復雜、施工難度大、質量標準高。施工過程中通過引進聚合物泥漿固壁、采用沖擊鉆“分段鉆鑿法”成槽、合理控制80m深塑性混凝土接頭孔拔管起拔時間和混凝土澆筑上升速度，不但保證了工程施工質量，而且減少了復雜地層出現的各類施工事故，提高了施工工效，為混凝土防滲墻在深厚覆蓋層處理上的應用積累了寶貴經驗。

　　本文選自核心級期刊《價值工程》，《價值工程》創(chuàng)刊于1982年，是經國家新聞出版總署批準公開發(fā)行的經濟綜合性專業(yè)學術期刊，具有國際國內雙刊號，國際刊號ISSN1006-4311國內刊號CN13-1085/N），郵發(fā)代號：18—2，主管單位：河北省科學技術協(xié)會，主辦單位：中國技術經濟研究會價值工程專業(yè)委員會、河北省技術經濟管理現代化研究會�！秲r值工程》是中國科技核心期刊（2008年入選）、中國科技論文統(tǒng)計源期刊�！秲r值工程》是中國高等教育學會（價值工程分會）會刊、中國價值工程學會會刊。