一、工程布置
此電站廠房工程位于整個水利樞紐工程的右側, 廠房工程由左至右依次布置為副安裝間、4#~1#機組、安裝間、右岸連接壩段, 廠房左側為泄洪閘壩段。塑性混凝土防滲墻布置于廠房工程壩段上游, 分為河床水平段、右岸斜坡段、右岸壩肩延伸段三部分, 其中右岸斜坡段與右岸縱向高噴防滲墻相交, 右岸壩肩延伸段位于天然氣管道下方, 還要橫穿工程所在地所屬市區的濱河路 (路面寬約60m) , 并且有一段路要沿濱河路進行修筑。為了進行副安裝間集水井的施工, 業主還在此部位增加了混凝土防滲墻。
二、主要施工技術
(1) 河床機組水平段
該工程廠房基坑塑性混凝土防滲墻開始成槽施工時, 采用液壓抓斗進行施工, 抓槽長度為一抓斗, 寬2.8m, 在成槽深度達到EL1010.5m時, 突然出現大量地下承壓水上涌, 致使成槽泥漿外溢, 底部土體塌方, 現場停止施工, 進行觀察。
次日上午槽孔上部出現坍塌, 為保證槽孔周邊穩定、施工人員及設備安全, 對塌槽兩側進行了回填?，F場采用水泥、膨潤土及砂石料回填, 按照1:3比例, 反鏟攪拌后與抓斗配合填入該槽段;至中午, 各方商議后決定采取用整袋水泥進行蓋壓的施工措施;至傍晚采用水泥、砂石料、碎石樁填料混合后采用液壓抓斗回填, 至晚23時, 涌水情況初步得到緩解, 涌水量有所減少, 但仍在持續。
經過召開專題會議討論, 初步分析為地下承壓水, 但在粉細砂層中處理地下承壓水的案例很少, 無經驗可尋, 且地質情況復雜、水壓很大、氣候寒冷、工作面狹窄。最后參建各方及于會專家制定了以下施工技術措施:
1) 填筑施工平臺
為避免涌水過大兩側土體塌陷, 施工無法進行或出現安全隱患, 在灌漿施工部位填筑長40m, 寬6m, 高120cm至150cm的施工平臺 (高程約為1050.0m) , 填筑材料為砂礫石, 提前進行填筑, 周圍10沒范圍內其余部位大面填至1048.9m左右。
2) 鉆孔
鉆孔采用潛孔鉆機鉆孔, 孔距1.0m, 根據堵漏情況再加密, 鉆孔深度至1013.0m高程。鉆孔結束后下入Ф89mm鋼管, 鋼管露出工作面0.2m, 鋼管底部加工成3.0m花管, 頂部加工與混凝土泵管接頭。鉆機就位時采用水準尺或羅盤定位, 孔斜率小于或等于1.0%。
3) 泵送砂漿或一級配砼
鉆孔驗收合格后, 下入自制花管, 先用注漿泵或砼泵機灌注水泥漿, 若吃漿量較大, 再改用灌入砂漿或一級配砼;灌砂漿或混凝土時混凝土泵機提前就位試運行, 并與下好的花管連接, 運送砂漿的罐車行駛至孔位附近后停在混凝土泵車一側, 開啟混凝土泵機勻速往孔里灌注砂漿或一級配砼, 待孔內不進料從孔口溢出為結束。
4) 水泥漿灌注
待全部需要泵送砂漿的孔灌注完畢后且涌水量有明顯減小只有少量涌水時, 再灌注水泥漿對孔口進行封堵, 水灰比0.5:1, 灌漿壓力1.0Mpa, 不進漿后屏漿10min閉漿處理。
5) 防滲墻造孔施工
待涌水封堵施工完成后, 結合揭露地層情況, 對原設計進行調整施工, 抬高塑性混凝土防滲墻底高程, 由1005.5m抬高至1010.5m高程左右, 利用黏土層封閉承壓水和防滲體。造孔結合地層情況靈活選用造孔設備, 涌水封堵段采用沖擊鉆造孔, 其他槽段先采用液壓抓斗按照變更后高程進行造孔施工, 遇到堅硬地層用烏卡斯沖擊鉆造孔, 考慮到地層的不可預見性及黏土層分布的不均衡性, 過程中出現涌水情況采用上述跟管鉆泵送混凝土的方案進行施工。
最終通過上述綜合方案的實施, 成功按期完成了基坑機組段塑性混凝土防滲墻的施工。
(2) 右岸斜坡段
斜坡段主要分布于安裝間壩段。斜坡段最大的施工難題在于施工平臺和施工道路布置, 且設計方案整個墻體底部和頂部高程均為斜坡, 在實際施工中基本無法實現, 因此只能根據不同槽段, 采用臺階法進行施工, 此外還存在與振沖碎石樁施工相互干擾的問題, 施工平臺的布置和劃分也需要統籌考慮。
(3) 與右岸加強基坑防滲高噴防滲墻十字交叉段
在前期, 為加強基坑防滲, 該工程在基坑右側增加了加強施工階段防滲效果的高壓旋噴防滲墻。已施工完成的加強基坑防滲臨時高噴防滲墻存在與電站上游永久塑性混凝土防滲墻墻體十字交叉的問題。高噴防滲墻為臨時工程, 在塑性混凝土防滲墻施工至交叉部位 (第21槽段) 時, 需將原高噴防滲墻破除, 斷開寬度約為0.6m左右。但經過進一步詳細論證, 為確保右壩肩塑性混凝土防滲墻的連續性及整體性等設計要求, 經參建各方現場磋商, 決定采取如下措施, 即將塑性混凝土防滲墻與右壩肩高噴防滲墻交叉處施工調整為:采用高噴墻倒“八”字擋墻與已施工完成的高噴墻右側的20#槽段塑性防滲墻搭接, 做臨時防護, 擋住右側來水, 在倒“八”字高噴墻擋墻左側主要利用液壓抓斗成槽澆筑塑性混凝土的方案進行22#槽段防滲墻的施工, 利用烏卡斯沖擊鉆進行整個21#槽成槽施工 (原加強基坑防滲高噴墻采用沖擊鉆鉆除成槽) 。
(4) 右壩肩塑性混凝土與天然氣管道交叉段
人工大面挖除表層2m厚土石體至天然氣管路底部高程后, 在距塑性混凝土防滲墻軸線上游4m、下游6m的位置各布置一道高壓旋噴擋土墻, 最大樁深16m, 樁距0.8m, 樁徑1m, 單排布置, 左右范圍為壩0-076.58至壩0-095.84;每噴灌完成一根樁后, 及時利用反鏟結合人工在樁心下入普通鋼管 (ф48*3.5mm) , 下入深度與旋噴樁底高程相同, 頂部超出樁頂高程1m, 天然氣管路部位高出2.5m, 且噴灌至管路以下2.5m;然后由1074.4高程平臺順防滲墻縱軸線方向從左至右挖深槽形成施工通道, 未做旋噴樁部位按照1:2邊坡自上而下進行開挖, 底部形成6m寬道路, 有旋噴樁防護部位垂直下挖通道寬10m、深13m。
因液壓抓斗需要的施工空間較大, 很難滿足天燃氣管路施工懸空安全跨度等要求, 改用需要施工空間較小的烏卡斯沖擊鉆進行塑性防滲墻的成槽施工, 然后澆筑塑性混凝土成墻;為便于液壓抓斗和沖擊鉆兩種不同工藝成墻更好的連接, 將烏卡斯沖擊鉆成墻厚度由60cm改為80cm。
(5) 集水井塑性混凝土防滲墻
副安裝間集水井位于廠房工程的最左側, 與泄洪閘標段緊緊相鄰, 水平距離約15m, 但建基面高差超過30m, 由于粉細砂地層遇水流失坍塌問題突出, 考慮到該部位開挖施工能夠實施及確保施工安全, 業主要求在副安裝間集水井部位增設混凝土防滲墻, 用于阻隔周邊來水。但在進行副安裝間集水井混凝土防滲墻施工的過程中, 當施工至集水井上游左側 (下0+12.8~下0+03.20) , 右側 (下0+27.8~下0+03.20) 及上游 (壩0+136.10~壩0+146.65) 時, 由于地下涌水壓力過大, 液壓抓斗在施工時槽段出現大面積塌方, 進行回填之后繼續施工, 依然出現塌方, 無法成槽。后經參建各方多次討論, 對于上述情況, 將上述三個部位混凝土防滲墻施工變更為高壓旋噴防滲墻, 并采用高壓旋噴灌漿的方式對混凝土防滲墻與高噴防滲墻接縫處及已施工完成的混凝土防滲墻出現涌水的幾處部位在墻外側進行補強、堵漏施工。利用原有混凝土防滲墻施工的平臺作為作業平臺, 施工前首先對原有混凝土防滲墻導向槽及塌方區域進行回填平整, 平整完成后進行高噴旋噴防滲墻施工。經過這一措施的實施, 并結合管井降水施工方案的實施, 最終實現了集水井部位防滲墻“成墻封閉, 阻斷涌水通道, 干地施工”的目標。
這一方案的成功實施, 為塑性混凝土防滲墻和高壓旋噴灌漿防滲墻聯合使用共同工作開創了先例, 在異常復雜條件下混凝土防滲墻的施工無法完成的情況下, 采用高壓旋噴防滲墻進行代替, 以實現臨時擋水的目的, 具有借鑒和參考意義, 社會經濟價值顯著。對于永久工程, 在塌孔嚴重無法成墻的情況下, 可以采用高噴墻作為防護體系, 即在要施工的混凝土防滲墻左右兩側預先各施工一排高噴防滲墻, 之后再進行抓槽或沖擊鉆成槽施工, 也不失為一種較好的施工方法。
(6) 缺陷處理
該塑性砼防滲墻全長342m, 根據工程質量自檢及第三方檢測成果顯示, 質量總體較好, 但鉆工取芯夾砂層及彈性波CT測試聲波偏低部位為墻體缺陷部位。鉆孔取芯自檢完成3組, 第三方檢測完成4組, CT彈性波彈性檢測2段, 其中發現4#機組16#槽段存在1.8m的夾砂層。為確保該段混凝土防滲墻起到防滲效果, 根據專家意見, 采用高噴灌漿對墻體內缺陷部位進行補強處理。
三、結論
通過一系列施工技術的實施, 最終完成了該工程所有塑性混凝土防滲墻的施工。該工程的成功實施, 也為國內懸掛式塑性混凝土防滲墻施工技術的發展和創新續寫了新的篇章, 為類似復雜地層條件下工程的施工提供了參考。
摘要：塑性混凝土防滲墻是松散透水地基或壩體中常用的一種有效防滲方法, 相比其他混凝土防滲墻, 具有低強度、低彈模和大應變等特性, 在以往水利水電工程中已得到廣泛使用, 近年來隨著目前又一批抽水蓄能電站的興建, 開始在上、下庫工程的面板堆石壩或心墻壩工程中應用, 并且作為防滲體系的重要組成部分。本文結合黃河內蒙古河段某電站廠房工程實例, 介紹了塑性混凝土防滲墻在較為復雜的地質條件下的施工技術與方法, 為后續類似工程提供借鑒和參考。
關鍵詞：復雜地質條件下,塑性,混凝土防滲墻