深基坑土石壩底部關鍵部位施工技術研究

孫周輝

(四川二灘國際工程咨詢有限責任公司，四川成都610072)

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深基坑土石壩底部關鍵部位施工技術研究

孫周輝

(四川二灘國際工程咨詢有限責任公司，四川成都610072)

長河壩水電站基坑開挖方量約320萬m3，上下游寬約900 m，開挖深度達30 m以上，基坑開挖與其他施工之間的干擾大。基坑底部的防滲墻施工、廊道施工、墻下帷幕灌漿施工、覆蓋層灌漿施工及質量檢查等工序之間有著緊密聯系，故基坑施工必須合理計劃，否則將影響電站的直線工期。對長河壩水電站基坑底部關鍵部位的施工流程和主要施工技術進行了詳細的介紹。

土石壩；施工技術；深基坑；防滲墻；基坑抽水；長河壩水電站

1 工程概況

長河壩水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內，為大渡河干流水電梯級開發的第10級電站，正常蓄水位下庫容為10.75億m3，是一等大(1)型水電工程。長河壩水電站樞紐建筑物主要由礫石土心墻壩、泄洪系統、引水發電系統組成，電站裝機容量2 600 MW。長河壩壩頂高程1 697 m，最大壩高240 m，基坑底部最大寬1 030 m，壩頂寬16 m，大壩底部長165 m，頂部長502.85 m，上下游壩坡均為1∶2。心墻上、下游側設反濾層、過渡層及堆石區，堆石與兩岸巖坡之間設置厚3 m的水平過渡層，大壩整體填筑量3 417萬m3，大壩底部設計2道防滲墻，下游為主墻上部設置廊道，上游14 m的位置設置副防滲墻，頂部為刺墻，2道混凝土防滲墻墻下都設置帷幕灌漿，心墻底部基坑覆蓋層布置固結灌漿，左右岸坡壩肩基礎面設置混凝土蓋板及固結灌漿和三角區帷幕灌漿。

2 土石壩底部關鍵部位施工技術

2.1 施工關鍵線路及施工流程

防滲墻施工及質量檢查6個月，廊道及刺墻混凝土澆筑3個月，連接帷幕及副墻下帷幕施工2個月，底部3層蓋板澆筑3個月，底部蓋板固結灌漿2個月，心墻底部水位線以下30 m心墻填筑施工需要5個月，到度汛高程需要6個月，按照關鍵項目的施工進度安排填筑到大壩度汛高程需要36個月，但是按照整體施工規劃節點目標必須在33個月內完成上述項目的施工達到大壩度汛高程，在大壩填筑高度超過圍堰高程的當年大壩必須在汛前達到100年一遇的度汛標準。經過分析，大壩底部的施工項目關鍵線路是基坑及岸坡開挖8個月，后續大壩施工進度可以根據電站整體進度計劃進行安排。底部的項目施工進度是必須按照節點目標完成，否則將不允許大壩填筑超過圍堰高程，大壩填筑必須暫停施工待汛后再施工，這樣大壩就是至少要暫停施工5～6個月，這樣的停工是不能接受的。大壩底部的施工工作面狹窄，施工程序環環相扣，必須采取措施對關鍵項目進行優化組合，這樣才能保證底部關鍵項目的施工在33個月內完成。心墻底部關鍵項目施工流程如圖1所示。

圖1 大壩底部關鍵施工流程

2.2 心墻底部關鍵項目的工期分析及計劃安排

大壩心墻底部目前按照大壩填筑超過圍堰具備防洪度汛高程的形象面貌來計算，長河壩大壩圍堰為50年的度汛標準，大壩擋水的度汛標準為100年一遇的標準，要求大壩在超過圍堰高程的當年，汛期前必須要到1 536 m高程，具備擋100年一遇洪水的要求。按照初步規劃，基坑底部的主要項目必須要在3個水文年內全部完成并具備度汛條件。基坑底部的施工項目內容非常繁多，相互之間的關系復雜，交叉施工眾多，工藝搭接時間緊密，施工環環相扣，一步不到位就會影響整體的進度計劃安排。大壩底部關鍵部位基坑開挖320萬m3，大壩度汛高程以下填筑方量1 330萬m3，包括主副防滲墻施工，副墻下帷幕灌漿施工及質量檢查，主防滲墻上廊道施工，左右岸壩肩基巖開挖，底層灌漿平洞開挖及襯砌，蓋板混凝土澆筑，蓋板固結灌漿，主副墻之間平面連接帷幕施工，三角區帷幕灌漿施工，基礎覆蓋層固結灌漿施工，心墻底部儀器安裝埋設，底部反濾料、底部高塑性粘土礫石土、過渡料、堆石料填筑等項目施工。

基坑施工最關鍵的為防滲墻施工、廊道及覆蓋層固結灌漿、大壩底部土料填筑。為了更清楚、更透徹地掌握施工進度目標及相關影響因素，對大壩標的關鍵線路及關鍵項目做了進一步的梳理和分析，研究現場最優施工布置方案，制定了“633進度目標”(簡稱633目標)，即防滲墻施工6個月，廊道及覆蓋層固結灌漿3個月，大壩心墻底部15 m施工3個月。經過對大壩標的關鍵線路分析，633目標是確保后期施工的關鍵目標，對保證電站按期發電有著至關重要的影響，必須確保目標實現。

2.3 大壩基坑底部關鍵項目進度保證措施

抽水是基坑施工的核心保證措施，基坑開挖下去要做好降水排水措施和水位控制，基坑填筑起來也必須做好水位控制和抽排水方案的調整。必須有足夠的備用電源、備用水泵、備用管路，采用多套管路抽水，還要根據施工的需要及時調整抽水管路。長河壩工程基坑內面積達到了14.4萬m2，必須分段分區設置抽排水管路和集水坑才能保證基坑的干地施工。基坑必須做好排水方案設計并根據滲水情況進行優化調整，基坑上下游距離1 000多米，必須采用分期排水，不能將基坑的所有滲水流到基坑最低的部位來抽排，在基坑的圍堰腳下設置比較大匯水集水坑，集水坑尺寸為20 m×30 m，基坑內施工項目眾多，必須提前規劃好道路，特別是上下游道路和過心墻區道路，基坑內的防滲墻施工排污也是關鍵必須提前安排妥當。

2.4 主要施工技術

(1)基坑開挖施工。基坑開挖主要包括覆蓋層、砂層透鏡體、基坑內大漂卵礫石層、大孤石、心墻區岸坡基巖、底層灌漿平洞等開挖。基坑的開挖深度約30 m，開挖方量約320萬m2。基坑開挖是基坑內其他工作開展的基礎，必須高度重視基坑開挖工作，只有基坑開挖出來了，才能為其他項目的施工提供工作面，特別是基坑內涉及爆破開挖的項目，必須在其他項目開始前全部完成，否則將對其他項目的施工及臨建造成嚴重影響。

(2)基坑防滲墻施工。大壩防滲墻的施工是整個基坑施工的關鍵項目，處于基坑施工的關鍵線路上。大壩設置了2道防滲墻，主墻設置在壩軸線上，最大深度53 m，墻厚1.4 m，成墻面積5 700 m2，混凝土澆筑方量9740 m3，墻下設置帷幕灌漿，最大深度120 m，上部設置灌漿廊道；副墻設置在上游側距離主墻14 m，最大深度55 m，墻厚1.2 m，成墻面積5 826 m2，混凝土澆筑方量8 995 m3，墻下設置帷幕灌漿，最大深度36 m，墻上設置刺墻混凝土，外包SR止水材料。防滲墻工期初步安排為6個月，要在漂卵礫石地層6個月內完成厚1.4 m的防滲墻，這樣的施工工期是非常緊張的，必須做好各種應急措施。針對大孤石采用了墻下聚能爆破，液壓抓斗帶重錘破碎巖石比較完整和堅硬的地層，確保能按期完成節點目標。墻下基巖面入巖鑒定采用巖渣加先導孔鉆孔取芯進行簽到，先導孔深15 m。防滲墻施工的關鍵是確保現場布置能連續施工，防滲墻施工平臺高出基坑最低水面2 m，這樣既有利于槽壁的穩定，也有利于防滲墻的施工，同時高出的槽段頂部混凝土結構可以采用低標號混凝土，有利于廊道施工時墻頭的拆除和帷幕灌漿預埋管的保護。防滲墻的質量檢查也占用直線工期，所以在防滲墻完成后應盡早開始防滲墻的質量檢查工作。

(3)基坑蓋板混凝土施工。蓋板混凝土也是處于基坑底部施工的關鍵項目上，特別是最下部3層蓋板混凝土，心墻底部寬126 m，心墻蓋板按照設計劃分第1、2層均有9～10倉，第3層是8～9倉，心墻下部共有28倉混凝土。按照常規，一周澆筑1倉，則需要6.5個月的工期；這樣的進度根本無法滿足大壩填筑的要求，心墻下部的蓋板混凝土的工期是非常緊張，為了加快心墻蓋板的澆筑速度，在第3層蓋板底部利用工字鋼搭設施工支撐排架，從第3層已經具備工作面的部位開始澆筑蓋板，同時采用3～4個工作班組澆筑蓋板混凝土，這樣就可以保證每周澆筑3～4倉混凝土，一個月可以完成9～12倉的混凝土澆筑，可以為后續蓋板固結灌漿提前提供施工工作面。

(4)基坑覆蓋層固結灌漿施工。心墻基礎范圍內的覆蓋層設計了固結灌漿，灌漿區域面積接近2.6萬m2，固結灌漿2.6萬m2，固結灌漿處在施工的關鍵線路上，必須利用現場的施工作業面，分塊分區進行施工，盡量少占用直線工期。固結灌漿必須選擇合適的施工工藝和灌漿方式及質量檢查標準，特別是廊道基礎的三角區采用2次灌漿的方式來保證灌漿質量和廊道杯形基礎的穩定，覆蓋層灌漿造孔工藝的選擇，必須通過試驗選擇合適的鉆機和鉆具才能保證施工進度。

(5)左、右岸蓋板固結灌漿施工。壩基蓋板上的固結灌漿也是處于關鍵線路上的項目，特別是下部的固結灌漿是大壩填筑的基礎條件，所以蓋板的固結灌漿必須在蓋板澆筑后盡早開始。部分部位的灌漿可以采用裸巖灌漿，待蓋板澆筑完成后只進行少量的接觸段灌漿和質量檢查及補充灌漿，這樣可以有效加快蓋板固結灌漿的施工進度。蓋板灌漿施工的關鍵是施工通道和施工排架及施工排污系統的布置，由于蓋板的灌漿是在岸坡上進行，處于上下交叉作業的部位，因此必須做好上下作業的防護和隔離施工，這樣才能保證施工安全，減少相互之間的干擾。

(6)墻下帷幕灌漿施工。副防滲墻的帷幕灌漿處于大壩基坑施工的關鍵項目上，該部位的施工直接制約后續的刺墻施工及大壩填筑，所以必須做好施工方案的優化和方案設計，副墻下帷幕灌漿進度的控制因素是造孔和墻下帷幕的質量檢查，根據施工經驗，在防滲墻內布置足夠數量的預埋管，可以大幅度的加快防滲墻的質量檢查進度和帷幕灌漿的進度，可以按照灌漿單元劃分提前預埋穿墻的孔，在保證墻體剛度的同時為質量檢查和補灌漿提供通道。

(7)大壩基坑廊道施工。廊道位于主防滲墻的頂部，為加快廊道施工，必須提前做好混凝土的配合比設計和混凝土溫控措施。為加快施工進度，可以在防滲墻施工完成后，提前開挖杯形基礎，提前澆筑開挖的基礎面，為后續廊道鋼筋施工和混凝土施工提供良好的基礎面。為了減少覆蓋層廊道后續變形對結構鋼筋的影響，可以在廊道表面噴涂一層厚5 mm的聚脲材料，以有效保護廊道鋼筋不受地下水的浸蝕，同時也能減少底層廊道的滲漏量。廊道施工的關鍵是做好防裂和養護避免出現大量的裂縫。

(8)大壩刺墻施工。刺墻高9 m、長155 m，其分層和分段澆筑是關鍵，必須做好施工組織計劃，刺墻澆筑分2層，劃分6個倉位進行澆筑，在右岸第2倉預留缺口作為后續高塑性粘土施工的通道。

(9)大壩前期斷面填筑。由于大壩基坑底部的填筑方量比較大，為了消減大壩前期填筑強度，可以規劃上下游堆石先期填筑，大壩前期斷面提前進行填筑，這樣基坑底部的施工才能整體向前推進。先期斷面的填筑高差根據堆石壩施工規范要求最好不要超過30 m，先期斷面填筑盡量多靠近過渡區以減少心墻區的施工強度，先期斷面必須解決好集水坑的處理，避免大的集水坑在填筑階段還保留，后續排水盡量采用分散的井點降水方案，減少集水坑對大壩填筑整體性的影響。

(10)基坑底部心墻部位填筑施工。心墻底部的施工必須嚴格按照設計要求進行，盡量在開始階段選擇質量比較穩定的料源。填筑初期應加強施工的質量控制，特別是加強含水率的控制，減少心墻填筑初期就出現超孔隙水壓力。底部施工必須嚴格控制土料的含水率和施工進度，同時做好底部施工的水流控制，將抽水坑的水面高程控制在填筑面以下2 m，以免地下水位過高影響壓實質量。心墻底部的施工開始階段必須加強質量檢查的頻次，確保各項質量指標都能滿足設計要求，底部水流控制必須采用分散抽水和降水的措施以減少對大壩填筑的影響和已經填筑面基礎的影響，盡量在遠離心墻的區域多設置井點進行排水，減少抽水和大壩填筑之間的干擾，同時也要避免在填筑階段基坑內出現比較大的集水坑。

3 結 語

深大基坑土石壩底部施工項目多，質量標準高，工期非常緊張，各項施工間的干擾大，且施工受天氣條件的影響大，所以在施工前必須做好施工規劃和方案研究工作，設置明確的節點目標，通過各種措施保證關鍵項目的施工質量和進度。

基坑抽水必須作為最重要的保證措施來設計和實施，初期排水可以采用集中排水，后期填筑階段排水要采用分散布置以減少對填筑進度和質量的影響。心墻底部的15 m高塑性粘土和礫石土施工應盡量安排在非雨季，否則降雨會影響心墻的施工質量。大壩底部施工是整個大壩工期的關鍵，必須高度重視，應設立心墻底部施工協調領導小組，確保現場的施工協調與技術服務能同步跟進。礫石土心墻壩填筑在不同的階段控制大壩填筑進度的主要因素不同：開始填筑階段主要受周邊基礎條件影響；填筑到大壩中間部位時，大壩斷面最大，填筑方量巨大成為主要控制因素；大壩填筑到頂部高程，由于道路布置困難，現場工作面狹窄，交叉作業增多，填筑層數成為壩體上升的主要控制因素。因此在安排大壩工期時要綜合考慮上述影響因素及雨季的影響，不能以填筑方量或者心墻上升高度等單一指標作為進度目標。

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(責任編輯 王 琪)

Construction Technology Research of Key Parts of Earth-rock Dam in Deep Foundation Pit

SUN Zhouhui

(Sichuan Ertan International Engineering Consulting Co., Ltd., Chengdu 610072, Sichuan, China)

The excavation volume of foundation pit in Changheba Hydropower Station is about 3.2 million m3, the width of foundation pit along upstream and downstream channel is about 900 m, and the excavation depth is more than 30 m. The interference between foundation pit excavation and other construction is serious. Because the cutoff wall constructions, gallery construction, curtain grouting under cutoff wall, grouting in deep overburden and quality inspection are closely connected, the constructions in foundation pit must be reasonably planned in order to avoid the delay of construction duration. The construction process and main construction technologies of key parts of dam in foundation pit of Changheba Hydropower Station are introduced in detail．

earth-rock dam; construction technology; deep foundation pit; cutoff wall; foundation pit pumping; Changheba Hydropower Station

2016- 07- 22

孫周輝(1980—)，男，陜西寶雞人，高級工程師，從事水電工程監理工作．

TV641.1(271)；TV223.4

A

0559- 9342(2016)10- 0066- 04