丹江口左岸土石壩加高工程防滲墻施工

劉禮政

（葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，四川 成都 610091）

1 工程概況

丹江口工程是一座以發(fā)電為主，兼有發(fā)電、養(yǎng)殖灌溉、航運(yùn)的大型水利樞紐工程。作為南水北調(diào)中線水源工程的丹江口水庫為了滿足京、津及華北地區(qū)的供水需求，需對原水利樞紐進(jìn)行擴(kuò)建[1]。丹江口左岸土石壩為砂礫石心墻壩，初期工程心墻厚度不均，橫向為鋸齒狀，心墻填料也不均勻，局部存在砂礫夾層[2]。大壩加高后，初期工程與混凝土壩連接部位不能滿足滲流穩(wěn)定要求。因此需對連接部位進(jìn)行加固處理。經(jīng)過反復(fù)實驗與論證，最終決定對連接部位即樁號1+159.61～1+185.96段防滲體采用混凝土防滲墻進(jìn)行加固。墻頂高程164.00 m，防滲墻軸線長約39.570 9 m，底部與初期土石壩混凝土壓漿板連接，左端與初期土石壩心墻加固混凝土防滲墻對接，右端位于距混凝土壩體2.0 m處的粘土心墻擴(kuò)大區(qū)，墻厚0.9 m。

2 施工工序技術(shù)要求及材料物理性能指標(biāo)

2.1 槽孔劃分

圖1 槽孔劃分示意圖

根據(jù)墻體軸線長度（L=39.570 9 m），左岸與原混凝土防滲墻連接處布0.9 m雙反弧接頭1個，樁號1+160.51～1+185.06段布4個一期槽，4個二期槽，共計8個槽段。樁號1+185.06～1+185.96段為不破環(huán)，保留2 m預(yù)留段，此處不布孔，但在8號槽施工中仍將對此處進(jìn)行造孔，與8號槽同時澆筑。槽段編號與孔號依照從左岸向右岸的原則進(jìn)行編號，槽長及布置情況見圖1。

2.2 造 孔

1）造孔。施工時先施工Ⅰ期槽孔，后施工Ⅱ期槽孔，同Ⅰ期槽孔遵循先主孔鉆進(jìn)，后打副孔，最后劈打小墻成槽的原則。奇數(shù)孔為主孔，偶數(shù)孔為副孔。每個槽孔由3個主孔2個副孔組成，主孔為0.9 m，單個槽孔長度為6.0 m。主孔施工采用沖擊鉆進(jìn)法，采用抽砂筒出渣，在鉆進(jìn)過程中若出現(xiàn)漏漿時，按比例投入黏土和碎石，一方面進(jìn)行沖擊擠密堵漏，另一方面提高泥漿黏度懸浮鉆渣，提高鉆進(jìn)工率。副孔采用上劈下鉆法施工，副孔上部以劈打為主，下部采用三鉆法施工，即先在副孔中間沖擊鉆孔，成孔后再對兩邊小墻進(jìn)行劈打。副孔劈打施工時，若產(chǎn)生嚴(yán)重漏漿時采用鋸末、刨花等堵漏材料堵漏，若出現(xiàn)坍孔和坍槽現(xiàn)象，在主、副孔內(nèi)回填粘土和混合料至孔口，必要時在孔口澆筑混凝土，待混凝土凝固后重新開孔。造孔孔深見表1。

表1 孔深表

2）造孔技術(shù)要求。

①保證槽孔壁平整垂直，孔位中心允許偏差不大于3 cm，孔斜率不大于0.3%；遇有含孤石、漂石的地層及基巖面傾斜度較大等特殊情況時，其孔斜率不大于0.6%。對于槽孔套接在任意深度的套接厚度不小于施工圖紙規(guī)定墻厚的1/3。

②造孔過程注意孔斜控制及時糾偏，對一期槽孔兩端孔應(yīng)分段（2～4 m）檢查孔斜，以保證孔斜率符合設(shè)計要求。注意孔深、孔型，槽孔中任意高程水平斷面上不應(yīng)有梅花孔、探頭石和濾浪形小墻等，使之符合設(shè)計要求。

③在造孔施工過程中，孔內(nèi)泥漿面要始終保持在導(dǎo)墻頂面以下30～50 cm內(nèi)，嚴(yán)防塌孔[3]。

2.3 出渣與清孔

采用抽桶出渣的方法。渣料用抽渣桶提出，倒在倒?jié){平臺上，漿液由排污溝排出到指定排污池固化。槽孔終孔后，進(jìn)行清孔換漿工作。

1）清孔結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。槽孔清孔換漿結(jié)束后1 h，孔底淤積厚度不大于10 cm；膨潤土泥漿比重小于1.20 g/cm3；膨潤土泥漿粘度小于等于 30 s；膨潤土泥漿含砂量小于等于12%。

Ⅱ期槽在清孔換漿結(jié)束之前，用刷子鉆頭清除一期槽孔端頭混凝土孔壁上的泥皮，結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為刷子鉆頭上不再帶有泥屑，刷洗過程中孔底淤積不再增加為準(zhǔn)。在清孔驗收合格后4 h內(nèi)澆筑混凝土，如因下設(shè)預(yù)埋件不能按時澆筑，則重新按上述規(guī)定進(jìn)行檢測，如達(dá)不到要求應(yīng)重新?lián)Q漿清孔。

2）清孔方法。清孔采用抽桶出渣的方法。清孔同時，向槽內(nèi)不斷補(bǔ)充新鮮泥漿。清孔時還可以下入鉆頭不斷攪動孔底沉積物，以徹底清除沉碴。一個單孔清孔完畢后，移動鉆機(jī)逐孔進(jìn)行清孔，有效地對孔內(nèi)泥砂進(jìn)行清除。如果單元槽段內(nèi)各孔孔深不同時，清孔次序為先淺后深。

2.4 混凝土澆筑

混凝土澆筑采用直升管法。導(dǎo)管內(nèi)徑為25 cm，開澆前，導(dǎo)管外壁套隔離球塞，避免泥漿進(jìn)入混凝土內(nèi)。開澆后，導(dǎo)管須插入混凝土面以下1～4 m。

混凝土性能指標(biāo)：彈性模量 12×103～14×103MPa，強(qiáng)度 7.5～10 MPa，抗?jié)B標(biāo)號 S8。墻體塑性混凝土配合比：粘土22%～25%，砂率50%，水灰比0.65～0.7，水泥Po32.5，骨料為礫石一級配，外加木質(zhì)磺酸鈣，摻入比例各為0.15。粘土物理性能指標(biāo)見表2。

表2 墻體粘土物理性能指標(biāo)

2.5 墻段連接

左岸土石壩防滲墻與墻體底部的壓漿板連接時，不能損壞大壩底部壓漿板，必須嚴(yán)格控制造孔深度。在距壓漿板頂部高程1 m時，應(yīng)采用減少沖程、降低沖擊速度等措施造孔。

對于左岸土石壩防滲墻與主體工程40號壩段斜墻（1∶0.25）的連接，設(shè)計要求保留防滲墻與壩體之間水平距離2.0 m的粘土心墻不能擾動和損傷，以免形成滲漏通道。根據(jù)現(xiàn)場情況此段可劃分2個槽段，根據(jù)每個孔的水平距離精確計算出相應(yīng)孔深，見線終孔，且采用減少沖程，降低沖擊速度等措施造孔。

左岸土石壩防滲墻與初期土石壩心墻加固混凝土防滲墻采取雙反弧對接形式連接，反弧孔弧頂間距為墻厚的1.1～1.5倍。為保證連接處施工質(zhì)量，應(yīng)首先鉆鑿出圓形孔，后使用雙反弧鉆頭鉆進(jìn)擴(kuò)成雙反弧孔，最后將初期防滲墻端部墻體和一期槽孔斷面殘留的泥渣鑿除和刷洗干凈，澆筑混凝土成墻。

2.6 防滲墻左右端接頭注漿處理

1）防滲墻右端接頭注漿施工方法。為保持防滲墻、墻底壓漿板混凝土、混凝土與壩體三者之間形成緊密接觸，在墻頂右端斜坡水平長度15.24 m范圍內(nèi)，間隔2.0 m布置1根膨潤土 （或粘土）漿注漿管，共7根，管徑110 mm。墻體內(nèi)注漿管采用鋼管預(yù)埋，預(yù)埋注漿管管斜按小于0.3%控制，在墻體混凝土澆筑完成28 d后，在墻頂從預(yù)埋注漿鋼管底部鉆孔至混凝土壩體內(nèi)0.2 m，形成注漿通道。對該范圍的墻底粘土采用膨潤土漿液進(jìn)行充填注漿[4]。

①工藝流程。灌漿管預(yù)埋→固定校正鉆機(jī)→鉆進(jìn)至混凝土壩體內(nèi)0.2 m→終孔驗收→阻塞注漿→清孔→防滲墻混凝土置換回填→孔口抹平。

②鉆孔。采用重慶XY-2300型地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，鉆具下至預(yù)埋鋼管底部，金剛石鉆頭鉆進(jìn)，鉆孔孔徑為φ76 mm；鉆孔循環(huán)液采用膨潤土漿液，孔深深入混凝土壩體內(nèi)0.2 m。

③制漿。采用高速螺旋水沖式制漿機(jī)制漿。制漿時，先按配比將適量的水和膨潤土倒入制漿機(jī)內(nèi)，攪拌10 min后便成泥漿，再排入攪拌桶二次攪拌，連續(xù)制漿，連續(xù)供漿。漿材使用袋裝II級膨潤土，制備泥漿漿液比重小于1.1 cm3，膨潤土漿液性能指標(biāo)見表2。

④灌漿方式。采用全孔灌注、孔口阻塞純壓法灌漿。進(jìn)漿管下入距孔底50 cm處，孔口阻塞，單位孔深每次注漿量按300～500 L控制，注漿次數(shù)依注漿段的吸漿量而定，至少保證3次，注漿段為防滲墻與混凝土壩體之間的粘土心墻，段長約為2.0 m。

⑤灌漿壓力。壓力表安裝在孔口回漿管路上，灌漿壓力小于0.049 MPa。

⑥結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)注漿孔段不再吸漿，孔口灌漿壓力達(dá)到0.049 MPa的情況下，即可終灌封孔。

⑦封孔。灌漿結(jié)束后進(jìn)行全孔清孔，再用防滲墻混凝土置換回填，然后孔口抹平。

2）防滲墻左端接頭處注漿施工方法。左端與初期土石壩心墻加固混凝土防滲墻采取對接形式，為保證新老防滲墻連接處的防滲效果，根據(jù)設(shè)計要求，在完成連接處防滲墻混凝土澆筑28 d后，在新老防滲墻連接處上下游各布置3個膨潤土（或粘土）漿注漿孔。除鉆孔和注漿方式需要采取特殊施工工藝外，其具體的注漿漿液、孔口壓力、注漿量、注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)均和右端接頭施工要求相同。

①工藝流程。注漿孔放樣→固定校正鉆機(jī)→鉆孔→終孔驗收→下入注漿管至孔底→孔口阻塞→注漿→注漿管上提10 m→孔口阻塞注漿→依次至孔口段→孔內(nèi)粘土分層回填搗實。

②鉆孔。采用重慶XY-2 300型地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，金剛石鉆頭鉆進(jìn)，鉆孔孔徑為φ110 mm，鉆孔循環(huán)液為膨潤土漿液，鉆孔孔斜按小于0.3%控制。

③制漿。采用高速螺旋水沖式制漿機(jī)制漿。制漿時，先按配比將適量的水和膨潤土倒入制漿機(jī)內(nèi)，攪拌10 min后便成泥漿，再排入攪拌桶二次攪拌，連續(xù)制漿，連續(xù)供漿。漿材使用袋裝II級膨潤土，制備泥漿漿液比重小于1.1 cm3。

④灌漿方式。采用孔口阻塞，注漿管自下而上分段上提，純壓式法灌漿。進(jìn)漿管下入距孔底50 cm處，孔口阻塞，開始孔底段注漿，注漿結(jié)束后，將注漿管上提10 m，開始第二段注漿，依次至孔口段，分段注漿長度為10 m，注漿段長為全孔。

⑤灌漿壓力。壓力表安裝在孔口回漿管路上，灌漿壓力小于0.049 MPa。

⑥結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)注漿孔段不再吸漿，孔口灌漿壓力達(dá)到0.049 MPa的情況下，即可結(jié)束該段注漿。

⑦封孔。灌漿結(jié)束后用新鮮粘土分層回填注漿孔，并分層搗實至孔口。

2.7 新老墻體間連接孔施工方法

新老墻體間連接孔（2個套孔）安排在上下游注漿孔注漿結(jié)束后施工，采用重慶XY-2300型地質(zhì)鉆機(jī)清水鉆孔，金剛石鉆頭鉆進(jìn)，孔徑φ159 mm，孔深至防滲墻底部，約56.0 m，鉆孔開孔前嚴(yán)格校正鉆機(jī)立軸角度，保證開孔角度滿足設(shè)計要求，鉆孔孔深20 m以內(nèi)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)參數(shù)，及時測斜，必要時進(jìn)行糾偏，孔斜小于0.3%。

［1］王 立，郭武山.試論加高丹江口大壩的必要性［J］.南水北調(diào)與水利科技，2002，23（6）：7-9.

［2］丹江口水利樞紐大壩加高工程左岸土石壩加固現(xiàn)場灌漿試驗報告［R］.葛洲壩集團(tuán)基礎(chǔ)工程有限公司丹江口水利樞紐大壩加高工程項目部，2008.

［3］《水利水電工程施工手冊》編委會.水利水電工程施工手冊（第1卷，地基與基礎(chǔ)工程）［M］.北京：中國電力出版社，2004.

［4］李茂芳，孫釗.大壩基礎(chǔ)灌漿（第二版）［M］.北京：水利電力出版社，1987.