金沙江龍開口水電站深槽上游防滲墻嵌巖成槽方法

胡 斌 徐燕燕 黃曉勇

(中國水電基礎局有限公司 天津 301700)

1 工程簡介

龍開口水電站壩址位于云南省鶴慶縣朵美鄉境內，是金沙江中游河段規劃的第6個梯級電站。

水庫正常蓄水位1298.00m，死水位1290.00m，水庫總庫容5.58億m3，正常蓄水位庫容5.07億m3，調節庫容1.13億m3，電站共裝5臺360MW機組，總裝機容量1800MW。

壩址區壩基巖體以二疊系玄武巖組中段致密塊狀玄武巖(P2β2-3)為主，兩岸壩基高程部位分布玄武巖組上段致密塊狀玄武巖(P2β3)和層間凝灰巖夾層。壩址區地震基本烈度為8度。

2010年10月29日，對河槽覆蓋層鉆探發現11號壩段(溢流壩段)存在深槽(見圖1)，其覆蓋層厚度超過19m，明顯深于原1184.00m建基面高程，超出設計預期。

經審批的處理方案為鋼筋混凝土板洞挖全置換方案，即上部壩體施工與深槽處理同時進行。

壩基設置跨深槽的13m厚鋼筋混凝土承載板，寬度20～35m，下游延伸出壩面10m。為保證承載板底部砂卵礫石層開挖在干地施工，并綜合考慮深槽上游防滲、邊坡支護和上游圍堰滲水抽排的需要，在壩前設置防滲體，防滲體框格呈“井”字形結構，即在深槽上游橫河向設兩道1.2m厚鋼筋混凝土防滲墻，上、下游防滲墻間順河向設置兩道1.2m厚8m高鋼筋混凝土支撐墩，防滲墻嵌入基巖2m，底部入巖3m。(見圖2)

方案的關鍵項目為承載板兩側支撐平臺開挖支護、承載板混凝土澆筑及上游防滲體施工等。而防滲墻的施工關鍵是深槽兩側的嵌入基巖成槽問題。筆者僅對本工程防滲墻的“嵌巖”成槽方法作簡要討論。

圖1 11號壩段深槽(向下游望)

圖2 鋼筋混凝土防滲墻位置示意圖

2 防滲墻施工區的工程地質條件

a.防滲墻施工區深槽形態呈不對稱“U”形，巖壁局部存在倒懸現象。基巖為二疊系上統玄武巖組(P2β)，呈暗灰、灰紫色致密塊狀玄武巖，局部含少量杏仁，致密塊狀構造，微風化，無斷層等結構面發育，回彈值 Ra=50～60，Vp=5000～5000m/s。

b.根據地質剖面揭示:深槽內覆蓋層中礫石層占20%、卵石層占60%、漂石層占20%。

c.在防滲墻施工前對槽形進行了詳細的地質復勘，推測防滲墻施工區的地質形態見圖3。

圖3 龍開口深槽地質與防滲墻位置示意圖

3 防滲墻“嵌巖”成槽的方法確定

3.1 施工機具的選擇

雖然造孔深度不大(最深35.5m)，因地質條件和成墻的要求，造孔成槽只能采用“鉆劈法”成槽工藝，即槽段先使用沖擊鉆機鉆進主孔至設計孔深，然后劈打副孔，直至設計要求的終孔深度。考慮到墻厚與巖體的硬度，造孔選擇CZ—5型沖擊鉆機，鉆頭選用3t十字鉆、5t平底鉆。

3.2 槽段的劃分

槽段劃分采用“一期、二期”，即一期先造孔澆筑混凝土成墻后施工二期，槽段連接為“接頭管法”，防滲墻段劃分見圖4。

圖4 深槽防滲墻槽段劃分

4 造孔前的準備工作

深槽側壁基巖形態復雜，起伏較大，存在倒懸現象，勘探孔揭示的倒懸最大水平距離為5.6m，見圖5。這種現象在沖擊鉆造孔“嵌巖”過程中存在滑偏、高陡坡入巖、孔斜難糾偏、鋼筋籠下設不到位等難題，極易造成質量事故，工期延長。為此，在防滲墻造孔成槽前必須做必要的準備工作。

圖5 深槽內的倒垂現象

深槽兩側“嵌巖”的槽段使用CM—315潛孔機打梅花孔破壞巖體的完整性，降低沖擊鉆的鑿巖難度。

梅花孔的布設方式:深槽兩側的“嵌巖”槽段按排距0.6m，孔距0.5m，孔徑110mm，孔深入巖3m布設。中間槽段的覆蓋層中含孤石及漂石，并且入巖3m，在槽段中心線上也布設了孔距0.5m，孔徑110mm，孔深入巖3m的鉆孔，見圖6。在鉆孔的施工中由于下游的輔助固結灌漿還沒完成，不允許爆破，無法進行“預爆破”。為防止沖擊鉆造孔時大量鉆渣填實梅花孔，鉆孔完成后用黏土球投入孔中填滿。

圖6 防滲墻槽段梅花孔布設示意圖

5 造孔成槽施工

雖然，深槽兩側巖體的完整性被壞破，畢竟巖體本身的硬度高，為防止防滲墻造孔過程中鉆頭打溜，一期槽未澆筑前，二期槽不能開(包括中間的主孔);槽段端部主孔未入底部基巖前中間主孔不能開。

造孔過程中使用優質的膨潤土漿固壁，“十字鉆頭”與“平底鉆頭”配合使用。造孔設備固定穩固，“嵌巖”主孔鉆鑿過程中控制鉆進速度，每2m測一次孔斜。發生超標的偏斜，及時修正。“嵌巖”槽段劈副孔時“平打”避免出現片狀巖體小墻無法劈打致使成槽失敗。

6 特殊情況的預防與處理

6.1 漏漿

深槽覆蓋層內地層較松散，幾乎不含黏性土，砂礫石、大漂石等中存在架空現象，在鉆鑿過程中存在少量漏漿現象。處理措施:向孔底投放黏土、水泥、砂、碎石、黏土球等堵漏材料，并用鉆頭搗實并擠入漏漿孔洞。

6.2 鉆頭卡在槽孔內

由于在鉆進過程中極為謹慎，通過及時補焊鉆頭，避免鉆頭直徑變化過大，鉆頭卡在槽孔內的情況只現出過一次。處理措施:先用反沖擊再下加重桿振動的簡單方法處理。

6.3 孔斜

預防措施:沖擊鉆進時要開好孔，輕重適當，勤放繩、少放繩，使鉆頭能左右旋轉。在鉆鑿右岸“嵌巖”槽段主孔時，因左上游側巖體內局部含杏仁狀致密塊狀構造，致使孔內上游18m位置凸出約20cm的光滑巖壁，嚴重影響孔斜，防礙鋼筋籠的下設安裝。處理措施:先用常規方法回填堅硬的塊石重打糾偏，未達到目的;后再回填高標號混凝土重打修正也沒達到目的;在槽孔內對該部位實施鉆孔爆破，由于巖體堅硬光滑，造孔即使套管固定也不能在該部位成孔。最終的處理措施:在凸出部位的槽孔壁外15cm處用潛孔鉆鉆孔，孔深18.5m，下爆炸物至孔內18m深，將凸出巖體鄰空爆破，清除。見圖7。

圖7 槽孔外處理孔斜示意圖

7 效果

a.經過精心的造孔前準備工作和成槽過程的嚴格控制，龍開口水電站深槽上游防滲墻順利施工完成。

b.因梅花孔已將巖體的完整性破壞，“嵌巖”槽孔在保證孔斜的情況下鉆鑿工效可達0.8～1.0m/臺班，比未打梅花孔的底基巖鉆鑿工效高1倍多。

c.成槽后所有的槽段的鋼筋籠均一次下設成功，水下混凝土澆筑順利。

8 結語

本工程受場地狹小的限制，不能使用“重錘”等輔助鉆鑿機具;因工期的要求沒有進行“預灌濃漿”;鉆梅花孔時由于工序的約束未能“鉆孔預爆”，是不滿意之處。在成槽施工前的策劃和準備工作是工程順利實施的先決條件，鉆鑿過程中的嚴格控制是工程成功完成的必要條件。

防滲墻的“嵌巖”成槽一直是個棘手的施工問題，本工程的成槽方法希望能對類似的防滲墻施工有所借鑒。■