黃河拉西瓦水電站上下游圍堰塑性混凝土防滲墻施工

摘 要:黃河拉西瓦水電站采用摻膨潤(rùn)土的混凝土防滲墻對(duì)上、下游圍堰及堰基覆蓋層進(jìn)行了防滲處理，取得了良好效果，該防滲墻工程首次采用了高低式梯形斷面施工導(dǎo)墻，以適應(yīng)大型沖擊鉆機(jī)在松散圍堰堰體中造孔的需要。該工程在施工中采取適當(dāng)措施成功解決了孤石、漂石密集，嚴(yán)重漏漿以及因塌孔埋鉆引起的墻體欠澆等困難問(wèn)題。

關(guān)鍵詞:黃河拉西瓦水電站圍堰膨潤(rùn)土混凝土防滲墻施工

中圖分類號(hào):TV62文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)09(a)-0036-02

1工程概況

1.1 樞紐概況

黃河拉西瓦水電站是黃河上游最大的水電站，主要任務(wù)是發(fā)電，樞紐建筑物由砼雙曲拱壩、壩身泄洪系統(tǒng)、壩后消力塘及右岸引水、發(fā)電系統(tǒng)等組成，電站裝機(jī)容量4200MW。壩址區(qū)位于青海省貴德縣與貴南縣交界處，左岸為貴德縣境，右岸為貴南縣境。壩址上游32.8km處為龍羊峽水電站，壩址下游75.8km處為已建的李家峽水電站。黃河拉西瓦水電站壩址區(qū)河道狹窄，岸坡陡峻，最大相對(duì)高差700m，正常蓄水位以上邊坡高度約450m，天然坡度60°～70°。

上游圍堰軸線位于壩上游400m處。該處河谷相對(duì)狹窄，河水面寬50m，主流靠左岸，水流湍急。左岸基巖裸露，坡度50°～60°;右岸高程2290m以下由崩積物覆蓋，坡度約30°，堰頂高程處谷寬110m。

下游圍堰位于壩下游740m處，該處河道順直，貧水期水面寬60m，堰頂高程處谷寬73m，主流靠右岸。左岸高程2270m以下至河邊基巖裸露，坡度70°。右岸砂板巖基巖陡坡，坡度近75°。

1.2 地質(zhì)概況

黃河拉西瓦水電站上下游圍堰上部地層為圍堰填筑砂石混合料，回填層厚15-25m，下部河床覆蓋層主要為河床沖積漂卵礫石層、崩積塊石(含)及碎石土，覆蓋層厚11-12m，最大厚度達(dá)40m。上游圍堰基巖為中粗粒花崗閃長(zhǎng)巖;圍堰防滲墻頂高程2252.00m;下游圍堰基巖為三迭系下統(tǒng)變變質(zhì)砂巖，圍堰防滲墻頂高程2239.00m。

1.3 防滲墻設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)

混凝土防滲墻墻體厚度為80cm，槽段連接采用套打法;

墻體入巖深度為0.50m;

墻體材料為Ⅰ級(jí)配膨潤(rùn)土混凝土，混凝土指標(biāo)為:上游圍堰C10W6，下游圍堰C7W6;

墻體滲透系數(shù)K<5×10-7cm/S。

2 混凝土防滲墻施工

2.1 施工臨建

2.1.1 導(dǎo)墻及施工平臺(tái)

防滲墻導(dǎo)墻為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，防滲墻鉆機(jī)平臺(tái)布置在防滲墻軸線下游側(cè)，按常規(guī)方法鋪設(shè)道軌，澆筑平臺(tái)布置在防滲墻軸線上游側(cè)。導(dǎo)向槽開挖過(guò)程中發(fā)現(xiàn)圍堰上部地層較為疏松，而造孔用CZ-30型沖擊鉆機(jī)自重及所配置鉆頭重量較大，為保證施工中人員設(shè)備安全、防止因?qū)υ蛴绊懯┕みM(jìn)度，采用了高低式梯型斷面導(dǎo)墻，且增加了鉆機(jī)施工平臺(tái)側(cè)導(dǎo)墻深度及鋼筋下設(shè)數(shù)量。

2.1.2 施工用水、用電

下游圍堰水泵站布置在防滲墻軸線上游側(cè)，上游圍堰水泵站布置在防滲墻軸線下游基坑內(nèi)，各選用1臺(tái)額定流量75m3/h，揚(yáng)程80m的多級(jí)離心泵為供水泵，通過(guò)φ75mm鋼管將水從取水泵站輸送至施工平臺(tái)的供水管路中通過(guò)φ100mm鋼管將水輸送至各施工機(jī)組。施工用電從業(yè)主提供的兩臺(tái)1250kVA和800kVA的變壓器中引線至各用電設(shè)備。

2.1.3 泥漿系統(tǒng)

在上游圍堰布置一個(gè)膨潤(rùn)土制漿站及兩個(gè)容積為200m3的儲(chǔ)漿池，安裝兩臺(tái)G600型旋流式高速攪拌機(jī);在下游圍堰布置一個(gè)膨潤(rùn)土制漿站及一個(gè)容積為170m3的儲(chǔ)漿池，安裝一臺(tái)G600型旋流式高速攪拌機(jī)。選用甘肅金昌膨潤(rùn)土有限責(zé)任公司生產(chǎn)的“紅泉”牌鉆井液用膨潤(rùn)土作為造漿材料，其主要性能指標(biāo)滿足《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范》要求(SL 174-96)，并采用當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)黃土作為造漿輔助材料。膨潤(rùn)土漿液用泥漿泵通過(guò)φ100mm管路送至各槽孔。

2.2 槽段劃分

黃河拉西瓦上下游防滲墻工程共劃分了17個(gè)槽段，考慮到地層實(shí)際情況及混凝土澆筑導(dǎo)管的下設(shè)Ⅰ期槽段槽長(zhǎng)為6.50m，布置4個(gè)主孔、3個(gè)副孔;Ⅱ期槽段槽長(zhǎng)為8.00m，布置5個(gè)主孔，4個(gè)副孔。

2.3 成槽工藝

黃河拉西瓦上下游圍堰防滲墻均采用“鉆劈法”成槽。成槽時(shí)先鉆進(jìn)主孔，后劈打副孔。槽段間連接采用“套打一鉆”法。為控制墻體入巖深度，在每個(gè)Ⅰ期槽各施工一個(gè)勘探孔(先導(dǎo)孔)，當(dāng)沖擊鉆鉆進(jìn)至基巖面時(shí)，采用XY-2型工程地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行取樣，鉆孔孔徑為φ76～φ91mm，先導(dǎo)孔深入基巖5.0m。由監(jiān)理工程師及地質(zhì)工程師對(duì)該孔基巖面進(jìn)行鑒定，并填寫基巖面鑒定表，以勘探孔確定的基巖面深度參考沖擊鉆機(jī)取樣作為主副孔終孔的依據(jù)。

2.4 混凝土澆筑

混凝土用JS-500型混凝土攪拌機(jī)拌制，由6m3混凝土攪拌車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后采用泥漿下直升導(dǎo)管法澆筑。混凝土控制特性指標(biāo)為:入孔時(shí)坍落度18～22cm，擴(kuò)散度34～40cm。混凝土的基本配合比見表1。

3特殊問(wèn)題處理

3.1 嚴(yán)重漏漿的預(yù)防及處理

因上下游圍堰人工回填層較為疏松，河床部分孤石、漂石含量較高，且地層架空嚴(yán)重，造成孔漏漿頻發(fā)，嚴(yán)重漏漿的主要預(yù)防及處理措施如下:

(1)針對(duì)施工中漏漿嚴(yán)重的現(xiàn)象，在現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備足額的堵漏材料(鋸末、黏土、速凝劑)當(dāng)槽孔出現(xiàn)漏漿時(shí)，將鋸末、黏土、豆石與速凝劑拌制后自孔口投入，并在鉆進(jìn)過(guò)程中控制抽砂。

(2)對(duì)上部未漏漿段提前處理，采用干鉆法，回填塊石及級(jí)配料擠密槽壁，使造孔漿液能夠在孔壁上形成泥皮，從而起到護(hù)壁和防止漏漿的作用，取得較好效果。

(3)對(duì)漏漿孔段澆筑高流態(tài)混凝土，用鉆頭輕打后，待凝至24～48h后繼續(xù)鉆進(jìn)。

3.2 孤石、漂石處理

在上游圍堰7號(hào)槽4號(hào)孔內(nèi)對(duì)孤石采用自制炮筒定向聚能爆破方法處理。因孤石所在孔深較淺，藥量控制在2kg以內(nèi)，爆破后槽孔出現(xiàn)輕微坍塌現(xiàn)象。后采用重錘沖砸(重量2.8～3.0t的空心鉆頭)的方法處理，取得較好效果。

3.3 底部欠澆墻段的處理

B3-04-009號(hào)槽孔是下游圍堰防滲墻工程的合攏段槽孔，成為下游圍堰唯一過(guò)水通道。由于上游圍堰沒(méi)有形成，在施工工程中由于連續(xù)暴雨天氣使基坑內(nèi)水位多次上漲淹沒(méi)槽孔，造成槽孔大面積坍塌，5號(hào)及7號(hào)單孔埋鉆，經(jīng)過(guò)20天的處理，收效甚微，考慮到繼續(xù)處理鉆頭可能加大槽孔施工難度，且多雨天氣及基坑水位連續(xù)上漲，槽孔時(shí)刻有坍塌的危險(xiǎn)，后經(jīng)研究決定并報(bào)監(jiān)理批準(zhǔn)采用對(duì)5～9號(hào)單孔已完成造孔部分深度澆筑混凝土，對(duì)未澆筑混凝土段采用孔口封閉孔內(nèi)循環(huán)方法進(jìn)行灌漿處理，灌漿壓力為0.5MPa，結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為注入率小于0.2/min·m時(shí)，灌漿持續(xù)30min結(jié)束。灌漿孔入巖0.5m，1～4單號(hào)孔仍按照設(shè)計(jì)要求入巖0.5m。灌漿結(jié)束后及時(shí)對(duì)灌漿成果進(jìn)行了整理匯總，經(jīng)各方分析認(rèn)為:灌漿效果良好，達(dá)到預(yù)期目的。灌漿孔布置見圖1。

4 質(zhì)量檢查

4.1 檢查孔取芯、壓水試驗(yàn)

為了檢查防滲墻體連續(xù)性和防滲性能，防滲墻體混凝土齡期達(dá)到28天后按監(jiān)理工程師指示在墻體不同位置布置了4個(gè)檢查孔進(jìn)行了鉆孔取芯和壓水試驗(yàn)檢查。檢查孔鉆進(jìn)雖然采用了單動(dòng)雙管鉆具，但巖心采取率較低，作者認(rèn)為與塑性混凝土的早期抗壓強(qiáng)度較低有直接關(guān)系。

壓水試驗(yàn)按照設(shè)計(jì)要求采用0.3MPa壓力，每5.0m進(jìn)行一次，在進(jìn)水管路上測(cè)量壓水流量，在回水管路上測(cè)量壓水壓力。壓水試驗(yàn)成果計(jì)算和表示方法按SL62-94規(guī)定執(zhí)行，根據(jù)滲透系數(shù)與呂容值的關(guān)系換算出壓水段的滲透系數(shù)，12段壓水試驗(yàn)的滲透系數(shù)K值全部滿足設(shè)計(jì)要求值5.00×10-7cm/s，滿足設(shè)計(jì)要求，防滲性能良好

4.2 混凝土試塊檢驗(yàn)

按照設(shè)計(jì)要求在Ⅰ期槽上、中、下部和Ⅱ期槽中部進(jìn)行抗壓試件取樣，每5個(gè)單元槽段取一組抗?jié)B試件。本工程共取抗壓試件32組(抗壓29組、抗拉3組)，下游圍堰防滲墻最低組抗壓強(qiáng)度為7.8MPa，平均強(qiáng)度9.31Mpa，離差系數(shù)為0.106，混凝土強(qiáng)度保證率為99.06%;上游圍堰防滲墻最低組抗壓強(qiáng)度為11.1MPa，平均強(qiáng)度為12.75MPa，離差系數(shù)為0.059，混凝土強(qiáng)度保證率為99.98%。上下游圍堰防滲墻體砼抗?jié)B試件取樣4組，檢測(cè)數(shù)據(jù)全部滿足設(shè)計(jì)要求;取C10W6混凝土試件一組，彈性模量為16000MPa，強(qiáng)度等級(jí)C10已超出了塑性混凝土的強(qiáng)度適用范圍，屬于黏土混凝土類型。本工程墻體混凝土的彈性模量與抗壓強(qiáng)度的匹配關(guān)系基本正常。

4.3 工程質(zhì)量評(píng)定

黃河拉西瓦水電站上、下游圍堰混凝土防滲墻工程共完成18個(gè)施工單元。工程結(jié)束后，監(jiān)理單位根據(jù)混凝土試塊檢測(cè)結(jié)果、檢查孔取心、壓水試驗(yàn)及對(duì)原始資料匯總成果對(duì)該工程進(jìn)行了客觀的質(zhì)量評(píng)定:在完成的18個(gè)單元中，合格單元18個(gè)，其中優(yōu)良單元17個(gè)，單元工程合格率100%，優(yōu)良率94.44%。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，黃河拉西瓦水電站上下游圍堰混凝土防滲墻工程采用“鉆劈法”施工工藝在孤、漂石含量較高、漏漿頻繁的地層以優(yōu)質(zhì)泥漿(采用當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)黃土輔助造漿)護(hù)壁成槽，澆筑塑性混凝土成墻是成功的，從各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，防滲墻的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求，墻體質(zhì)量?jī)?yōu)良，達(dá)到了在圍堰及堰基中起截滲作用的目的。以后需要注意的是，在嚴(yán)重漏失地層中成槽或槽孔可能被淹沒(méi)時(shí)，槽孔的劃分不宜過(guò)長(zhǎng)，特別是合攏段宜安排在地質(zhì)條件穩(wěn)定的地段并采用小槽孔，以免發(fā)生塌孔埋鉆事故。

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