劉 同 林， 覃 定 海

(四川二灘國際工程咨詢有限責(zé)任公司，四川 成都 611130)

1 概 述

金沙水電站位于金沙江干流中游末端的攀枝花河段，上距觀音巖水電站28.9 km，下距銀江水電站21.4 km。二期圍堰工程為4級建筑物，擋水標(biāo)準(zhǔn)按全年5%頻率最大瞬時流量11 400 m3/s設(shè)計，為全年擋水土石圍堰，上游圍堰軸線長約248 m，下游圍堰軸線長約224 m，上游防滲墻最大深度為46 m，下游防滲墻最大深度為55 m。防滲墻采用“兩鉆一劈法”和“平行鉆進(jìn)法”成槽、“直升導(dǎo)管法”澆筑混凝土的方法進(jìn)行施工。施工機(jī)械采用沖擊鉆機(jī)，墻段連接采用“接頭管法”和 “鉆鑿法”綜合應(yīng)用的施工工藝。堰肩兩端覆蓋層深度小于5 m的槽孔根據(jù)地下水位情況可采取人工和挖裝機(jī)械相結(jié)合的方式開挖成槽后明澆。

先導(dǎo)孔復(fù)勘資料顯示：二期上游圍堰河道左岸為緩坡地帶，右岸邊坡稍陡，河床覆蓋層厚度為20～30 m，以卵石為主，強(qiáng)透水；底部分布厚3 m左右的細(xì)砂夾粉土層，其中S0+65～S0+85樁號槽段深度30～42 m之間地層情況復(fù)雜，存在超大架空強(qiáng)漏失層；靠河槽右側(cè)S0+45～S0+65樁號平均坡度為45°，局部出現(xiàn)9～11 m的陡坎。下游圍堰處金沙江河谷相對較寬，河床覆蓋層厚度一般為35～45 m，上部以卵石為主，厚15～18 m，下部粉土厚15～18 m，底部為厚3～6 m的漂石夾卵石層，卵石與漂石夾卵石層透水性強(qiáng)，下游左岸岸坡X0+200左右存在高12 m的陡坡，其中與一期縱向圍堰交接部位堆積了大量孤石巨漂體(埋深2～16 m，已探明孤石最大直徑約3 m)未清除，形成了孤石、巨漂架空強(qiáng)漏失通道。

2 施工難點(diǎn)及采取的對策

2.1 鉆孔預(yù)爆破

本工程圍堰原河床覆蓋層以卵石為主，含有大量的孤塊石、漂卵石等且分布不均勻，孤石多為玄武巖，巖質(zhì)堅硬。施工難點(diǎn)主要是遇到孤石、漂石分布的部位采用重錘法施工不僅功效低、材料損耗大，同時會因沖擊鉆長時間擊打孤石而造成其上部孔壁不穩(wěn)定，容易形成塌孔，而且在孤石、漂石擊碎解小過程中容易在漂、孤石位置形成空腔，造孔過程對地層的破壞重組也容易導(dǎo)致其上部失穩(wěn)變形塌孔。為提升造孔效率，減少漏漿塌孔現(xiàn)象的發(fā)生，對有孤石的部位采用鉆孔爆破、重錘解小、防漏材料回填的方式進(jìn)行施工，施工步驟：上、下游圍堰防滲墻預(yù)爆孔采用φ140孔徑套管沿防滲墻軸線跟管鉆進(jìn)，間距2 m，鉆遇漂石、孤石、塊石時鉆透穿過，取出鉆具，隨套管將爆破筒下設(shè)至漂孤石中部后將套管上提，然后進(jìn)行爆破。采取對與一期縱向圍堰交接部位中已探明的孤石范圍和深度實(shí)施鉆孔預(yù)爆，即先進(jìn)行鉆孔爆破，然后利用沖擊鉆造孔成墻，該部位往往深度較淺，漏漿容易處理。對未探明的防滲墻深槽部位利用先導(dǎo)孔探明漂孤石縱向尺寸及距孔口位置，若遇有特大孤石、倒懸體等特殊部位，則根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行加密布置。該處理措施主要的難點(diǎn)在于裝藥量與裝藥范圍的控制，藥量過大會對原始地層造成震動破壞；藥量過小起不到解小爆破的作用。對此，爆破之前需根據(jù)地質(zhì)情況和巖層堅硬程度制定詳細(xì)的爆破設(shè)計方案。為避免對槽孔造成破壞，本工程在與一期縱向圍堰交接的防滲墻軸線淺層部位進(jìn)行了孤石模擬爆破試驗(yàn)，獲取了相對準(zhǔn)確的爆破參數(shù)，對減少漏漿塌孔風(fēng)險的產(chǎn)生起到了積極作用。但不論鉆孔定位爆破如何精確，始終會對原始地層造成擾動、槽孔受力結(jié)構(gòu)改變，極易發(fā)生漏漿情況。對此，預(yù)爆前需準(zhǔn)備好充足的堵漏材料，一旦發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時采取堵漏措施。

2.2 成槽堵漏

本工程在上游圍堰11#槽(二期槽)、12#槽(一期槽)、13#槽(二期槽)(S0+65～S0+85樁號)槽段施工過程中，在防滲墻深度約為30～42 m之間(基巖以上)存在大粒徑塊體架空地層現(xiàn)象，當(dāng)12#槽防滲墻造孔進(jìn)入架空部位時，槽內(nèi)泥漿快速下降，集中滲漏通道的存在造成固壁泥漿嚴(yán)重流失，又因堰體結(jié)構(gòu)本身欠密實(shí)，從而造成了槽壁坍塌、施工槽段的軌道下部形成約5 m深的塌泄區(qū)。對該事故采取的處置方式為對槽孔底部采用水泥、塑性混凝土，上部采用黏土回填，對軌道下部塌泄區(qū)設(shè)置導(dǎo)管澆筑塑性混凝土，利用塑性混凝土的流動性置換底部泥漿并布置插筋，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后開始對塌槽孔進(jìn)行重新鉆孔，在接近滲漏通道前，開始回填礫石或石渣塊石，以達(dá)到減少架空部位架空尺度的目的。但回填上述材料無法降低集中滲流通道的滲流流速，對此，在這種情況下，應(yīng)往槽孔內(nèi)投放能隨滲流進(jìn)入架空區(qū)域的空隙、但不會被滲透水流帶走的纖維材料，如稻草、麻絲、布條、棉被等，并改沖擊鉆進(jìn)為沖擊鉆擠實(shí)鉆進(jìn)，實(shí)施過程中加大了槽孔內(nèi)的泥漿比重，以減少通道內(nèi)的滲透水流稀釋漿液，達(dá)到維持孔內(nèi)泥漿濃度的效果。實(shí)踐證明：11#槽、13#槽采用了同樣的堵漏措施，取得了良好的填塞空隙、堵漏減滲效果，直接提高了防滲墻造孔的施工效率。本工程地質(zhì)情況較復(fù)雜，成槽施工前，應(yīng)根據(jù)工程施工經(jīng)驗(yàn)，備好足夠的堵漏材料，尤其對上下游深槽段留作關(guān)門槽，受內(nèi)外水出現(xiàn)壓力影響，關(guān)門槽槽孔區(qū)域形成滲流通道，極易形成槽孔滲漏、漿液稀釋情況，鉆進(jìn)過程中應(yīng)密切關(guān)注槽孔固壁泥漿情況，發(fā)現(xiàn)固壁泥漿漏失時，應(yīng)根據(jù)漏失的嚴(yán)重程度采取相應(yīng)的處理措施，以保證槽孔的穩(wěn)定。該起事故暴露出防滲墻圍堰施工的弊端，一期槽段內(nèi)如果遇水下大粒徑架空或大的滲流通道導(dǎo)致槽孔發(fā)生坍塌等情況，若處理不當(dāng)導(dǎo)致時間推遲過多，將直接影響二期槽段開孔施工，從而導(dǎo)致整個圍堰防滲墻工期延長，給圍堰防洪度汛安全造成極大地壓力。對此，在存在大粒徑架空等復(fù)雜地質(zhì)情況、施工工期有限的工程中，研究“快速防滲”圍堰構(gòu)筑理念是今后需要考慮的課題。

2.3 陡坡段造孔

先導(dǎo)孔復(fù)勘及現(xiàn)場基巖鑒定成果資料顯示：上游圍堰靠河槽右側(cè)S0+45～S0+65樁號平均坡度為70°，局部出現(xiàn)9～11 m的陡坎，下游圍堰左岸岸坡X0+200左右區(qū)域存在12 m高的陡坡，按照防滲墻施工技術(shù)要求需嵌入基巖0.3 m 以上。在陡坡基巖中造孔、沖擊鉆在下落沖砸基巖時易出現(xiàn)溜鉆現(xiàn)象，嵌巖施工困難，施工效率低且孔斜難以控制。對此，根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)及鉆孔爆破試驗(yàn)參數(shù)，按照鉆鑿的難易程度，提出了重錘臺階法和聚能爆破陡坡兩種方案。首先對陡坡段進(jìn)行加密地質(zhì)復(fù)勘，根據(jù)復(fù)勘資料初步確定陡坎范圍和坡度，將平底鉆頭改成十字型鉆頭，優(yōu)先施工槽段端頭，按照主孔、副孔、小墻施工順序形成臺階；對巖基堅硬的部位，采取地質(zhì)鉆機(jī)在陡坡段基巖造孔，再向基巖內(nèi)埋設(shè)炸藥進(jìn)行小規(guī)模的定向爆破，將陡坡基巖形成臺階或凹坑，再用鉆具進(jìn)行施工形成臺階。根據(jù)現(xiàn)場施工情況，上述兩種方法結(jié)合使用，極大地提高了施工功效，亦保證了嵌巖深度，確保了混凝土與基巖的接觸。需要注意的是陡坡段造孔因鉆具直接對基巖進(jìn)行反復(fù)沖砸，極易造成孔斜偏差，對此，施工過程中應(yīng)加大測斜頻次，發(fā)現(xiàn)孔斜偏差過大時應(yīng)及時采取擴(kuò)大鉆頭直徑的措施，通過擴(kuò)張改變孔斜或在孔斜的相反方向加焊耐磨塊進(jìn)行修孔糾偏，以確保成槽質(zhì)量。

2.4 預(yù)埋管

圍堰工程往往面臨度汛壓力。為減少墻下帷幕造孔的時間，防滲墻混凝土澆筑前均采用預(yù)先埋設(shè)鋼管作為后續(xù)帷幕灌漿造孔的導(dǎo)向管。而作為防滲墻施工工序的一部分，預(yù)埋管施工的重要程度往往容易被忽視。由于受防滲墻澆筑過程中混凝土側(cè)向壓力及浮托力的影響，預(yù)埋管很容易受擠壓偏斜，預(yù)埋管的偏斜將直接影響后續(xù)帷幕灌漿造孔的孔斜，也往往因預(yù)埋管偏斜較大導(dǎo)致其作廢而直接在防滲墻中造孔，不僅失去了預(yù)埋管的導(dǎo)向作用，而且會因在防滲墻中造孔破壞了防滲墻的整體性，亦給防滲墻的抗?jié)B穩(wěn)定帶來隱患。因此，預(yù)埋管的孔位偏差、彎直率直接影響到防滲墻和后續(xù)帷幕灌漿施工的質(zhì)量和進(jìn)度。對此，預(yù)埋管施工前，應(yīng)由測量人員放出帷幕灌漿孔孔位。預(yù)埋管根據(jù)設(shè)計要求選用壁厚不小于3.5 mm的無縫鋼管，按照槽孔尺寸設(shè)置鋼管定位架，定位架采用φ25鋼筋焊接制作，每節(jié)鋼管采用絲扣形式進(jìn)行上下連接。為了防止在其下設(shè)過程中管件脫落，每根灌漿管外側(cè)設(shè)置了不少于3道連接加強(qiáng)鋼筋。下設(shè)過程中，第一個桁架距孔底3 m控制，其他每隔10 m下設(shè)一個，以起到對預(yù)埋管的定位和控制孔斜的作用。現(xiàn)場實(shí)際施工情況驗(yàn)證，埋管成功率達(dá)到93%，對預(yù)埋管固定進(jìn)行了有效控制，極大地提高了帷幕灌漿造孔施工效率。根據(jù)《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》(DL/T5148-2012)規(guī)定，混凝土防滲墻下的基巖帷幕灌漿應(yīng)采用自上而下分段灌漿法灌漿，不宜利用墻體內(nèi)預(yù)埋的灌漿管進(jìn)行孔口封閉灌漿。針對灌漿規(guī)范相關(guān)要求，本工程和很多類似工程墻下帷幕灌漿采用下設(shè)“隔管法”(灌漿第1段接觸段鉆孔埋設(shè)孔口管)進(jìn)行灌漿施工，但應(yīng)在防滲墻施工前充分考慮下設(shè)預(yù)埋管、孔口管尺寸和孔口管是否滿足先導(dǎo)孔取芯、掉鉆擴(kuò)孔等其他設(shè)計要求和異常事故處理的要求，一旦考慮不周或?qū)ㄣ@、掉鉆情況處理不到位，將直接造成灌漿孔作廢。在防滲墻上重新開孔不僅使施工時間延長，而且會破壞防滲墻的整體性，從而影響圍堰墻下的防滲效果。因此，應(yīng)根據(jù)工程特性和工期等其他因素，綜合考慮墻下帷幕灌漿方法。

2.5 防滲墻的混凝土澆筑

防滲墻混凝土澆筑最重要的是做好原材料選擇、配合比試驗(yàn)及現(xiàn)場試拌檢驗(yàn)工作，以準(zhǔn)確確定塑性混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)，同時根據(jù)塑性混凝土的拌合、運(yùn)輸方法和能力，準(zhǔn)確掌握混凝土入孔時的坍落度、初凝時間與終凝時間。為取得有關(guān)防滲墻成墻的各項(xiàng)參數(shù)，本工程選定在防滲墻中心線上進(jìn)行了防滲墻生產(chǎn)性試驗(yàn)，通過防滲墻生產(chǎn)性試驗(yàn)，不僅驗(yàn)證了成槽各設(shè)備運(yùn)行的性能和合理的機(jī)械設(shè)備與人員配置，同時亦為更精確地掌握混凝土上升速度、接頭管起拔時間提供了施工依據(jù)。為保證防滲墻混凝土澆筑質(zhì)量滿足設(shè)計規(guī)范要求，澆筑過程中，加強(qiáng)了混凝土出機(jī)口、入槽口的取樣檢測，混凝土澆筑應(yīng)保證連續(xù)進(jìn)行，槽孔內(nèi)的混凝土應(yīng)均勻上升，上升速度應(yīng)結(jié)合試驗(yàn)確定的參數(shù)進(jìn)行澆筑，應(yīng)將槽孔內(nèi)相鄰導(dǎo)管的混凝土高程控制在合理的范圍內(nèi)，澆筑過程中應(yīng)定時測量混凝土上升情況，準(zhǔn)確填寫和繪制筑墻指標(biāo)圖。本工程防滲墻混凝土質(zhì)量采取的檢查方法包括混凝土澆筑槽口隨機(jī)取樣檢查、鉆孔取芯試驗(yàn)、鉆孔注水試驗(yàn)、芯樣室內(nèi)物理力學(xué)性能試驗(yàn)等，同時，利用預(yù)埋灌漿管、取芯檢查孔，采用跨孔聲波為主，單孔聲波測試、層析成像(CT)和孔內(nèi)電視測試為輔的方案對防滲墻質(zhì)量進(jìn)行了檢測。各項(xiàng)檢測數(shù)據(jù)表明：防滲墻混凝土成墻質(zhì)量良好，滿足設(shè)計要求的各項(xiàng)抗?jié)B指標(biāo)。

3 結(jié) 語

金沙水電站二期圍堰河床覆蓋層深厚，地質(zhì)條件復(fù)雜，工期緊，綜合施工難度大。通過對該工程特性和地質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行深入研究，有針對性地借鑒國內(nèi)相似工程經(jīng)驗(yàn)，采取了相關(guān)生產(chǎn)性試驗(yàn)和綜合性的施工控制措施，解決并總結(jié)出一系列施工經(jīng)驗(yàn)和控制方法，大大提高了防滲墻施工質(zhì)量和進(jìn)度，對后續(xù)類似圍堰工程防滲結(jié)構(gòu)施工和控制具有一定的借鑒意義。