水電站圍堰防滲和壩基灌漿施工新技術(shù)研究

田巍

（中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計(jì)研究院，四川甘孜627450）

1 引言

江口水電站位于重慶市武隆區(qū)江口鎮(zhèn)以上1.5km 處，大壩為混凝土橢圓曲線型雙曲拱壩，處于芙蓉江干流梯級(jí)開發(fā)方案中的最末一級(jí)。在施工過程中，江口水電廠工程成功應(yīng)用了無蓋重和有蓋重2 種施工工藝，有效提高了工程壩前靜水頭效果。另外，工程圍堰二期防滲處理中采用了振沖技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，在三期工程中采用自凝灰和常規(guī)高噴技術(shù)相結(jié)合的施工技術(shù)方案，進(jìn)而有效提高了工程建設(shè)的施工效果。

2 無蓋重固結(jié)灌漿

江口水電站工程存在工程施工量大、固結(jié)灌漿部位多等情況，若是在施工中采用有蓋重灌漿施工工藝，那么可能會(huì)產(chǎn)生以下幾點(diǎn)問題：（1）當(dāng)澆筑達(dá)到3m 厚度后，對于壩基約束區(qū)的固結(jié)灌漿需要停止一段時(shí)間。由于混凝土施工受溫度的影響比較大，若是在停止過程中未能夠達(dá)成對灌漿層的良好保溫，那么便可能在灌漿層中形成貫穿裂縫、塑性裂縫等問題。（2）通常來說，灌漿施工中變形模量多出現(xiàn)在新老混凝土的交界面處，若是保溫措施不達(dá)標(biāo)，那么便可能會(huì)影響混凝土的施工質(zhì)量，例如，出現(xiàn)約束表現(xiàn)等問題。（3）有蓋重灌漿施工工藝需要加大鉆孔量，其不僅會(huì)延長施工周期，還會(huì)增加施工成本。綜合來看，在工程中采用有蓋重施工工藝的性價(jià)比較低。

結(jié)合工程考察結(jié)果來看，江口水電站區(qū)域內(nèi)以結(jié)構(gòu)基巖、新鮮花崗巖以及微風(fēng)化巖為主，且區(qū)域內(nèi)存在弱風(fēng)化巖。但從整體上來看，壩體基巖力學(xué)強(qiáng)度比較高、巖性完整，屬于優(yōu)質(zhì)壩基，較為適用固結(jié)灌漿施工工藝。再結(jié)合江口水電站的實(shí)際情況，可以在工程中采用無蓋重找平封閉法作為工程施工的灌漿施工技術(shù)。但對于部分特殊地質(zhì)或者復(fù)雜地質(zhì)條件區(qū)域，應(yīng)采用填塘式澆筑法，但在進(jìn)行混凝土澆筑找平時(shí)，不宜采用無蓋重找平封閉法。在填塘式澆筑法應(yīng)用過程中，為防止出現(xiàn)灌漿時(shí)出現(xiàn)串漿、冒漿等情況，需要將確保壩基約束區(qū)的找平混凝土強(qiáng)度與約束區(qū)混凝土強(qiáng)度相同。其相比較傳統(tǒng)的無蓋重找平封閉法具有環(huán)境要求低、工程量少、無須預(yù)埋件等特點(diǎn)，固結(jié)灌漿雖然更適用于高溫和低溫季節(jié)，能有效解決灌漿過程中的停歇問題，避免出現(xiàn)混凝土溫度裂縫，且施工方法與傳統(tǒng)有蓋重、無蓋重施工工藝相同。

3 壩基基礎(chǔ)段升壓灌漿

現(xiàn)如今，江口水電站大壩基礎(chǔ)帷幕所能夠承載的最大水頭為120～150m，設(shè)計(jì)之初便確定壩前凈水頭的1.0～1.5 倍接觸段灌漿壓力。結(jié)合實(shí)際情況，將接觸面以下5m 后的二期工程帷幕孔段巖體自上而下劃分為3 段，段長分別為2.0m、1.0m以及2.0m，其采用的灌漿壓力分別為1.5MPa、3.0MPa 以及4.5MPa，至于灌漿單位耗灰量，在綜合考慮后確定為2.45kg/m。從整體上來看，該標(biāo)準(zhǔn)相對較低，再加上江口水電站采用的是單排帷幕，導(dǎo)致工程難以有效達(dá)成防滲目標(biāo)[1]。

對此，將江口水電站壩基接觸面帷幕灌注壓力提高至原標(biāo)準(zhǔn)值的2 倍。然而鑒于壩基基巖在灌漿壓力增大的同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)抬動(dòng)情況，因而為確保施工質(zhì)量，將會(huì)在施工中采用以下幾點(diǎn)措施：（1）根據(jù)江口水電站實(shí)際地質(zhì)條件情況，科學(xué)合理地確定大壩陡傾結(jié)果面作為江口水電站的透水途徑，此過程中要確保結(jié)果面力學(xué)性能較好，且鉛直方面要保證受壓比較低；（2）結(jié)合實(shí)際情況來看，當(dāng)今江口水電站壩基帷幕在完成灌漿施工后，其實(shí)際厚度已經(jīng)達(dá)到82m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過30m 的要求，所以在工程中需要提高灌漿壓力；（3）在工程中，需要提前開展固結(jié)灌漿試驗(yàn)，具體試驗(yàn)過程如表1 所示。

表1 固結(jié)灌漿試驗(yàn)內(nèi)容

通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在加大接觸面帷幕灌注壓力后，巖體的最大抬動(dòng)位移為106μm＜設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求200μm；而在對壩基滲水情況進(jìn)行試驗(yàn)分析后確定透水率低于1Lu，可以滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求；在耗灰量方面，相比較升壓前，升壓后的耗灰量為3.42kg/m，略有增加，但相比較壩基施工質(zhì)量來說，尚在可接受范圍內(nèi)。

4 圍堰防滲施工

4.1 振沖加密施工技術(shù)

在江口水電站工程中，二期圍堰巖體填充主要采用花崗巖風(fēng)化砂，且填充技術(shù)采用水下拋填為主，以干填碾壓為輔的方式進(jìn)行。但在實(shí)際施工過程中，干填碾壓加密施工效果較為良好，但在水深超過58m 的水下卻無法采用水下拋填技術(shù)，否則將會(huì)因?yàn)榧用苄Ч蛔愣霈F(xiàn)鉆孔塌孔等問題。對此，應(yīng)在工程中采用振沖加密施工技術(shù)，并在實(shí)際施工前進(jìn)行施工試驗(yàn)，確定施工成效。最終結(jié)合情況來看，相比較水下拋填施工技術(shù)，在經(jīng)過振動(dòng)加密施工技術(shù)處理后，巖體的變形模量提高50%～100%，表面密度增加至1 830kg/m3以上，符合施工設(shè)計(jì)要求。

4.2 振孔高噴施工技術(shù)

振孔高噴施工技術(shù)作為一種鉆噴一體化的新型注漿技術(shù)，其施工流程是采用振鉆一體化的振動(dòng)錘一次性完成噴灌振入，然后結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，合理選擇造墻施工工藝，完成后續(xù)施工。振孔高噴技術(shù)與常用的高噴技術(shù)的工作原理相類似，但不需要額外采用固壁材料，縮減了工作流程，降低了施工成本。在江口水電站圍堰防滲工程中，應(yīng)用振孔高噴施工技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在墻體中一次性埋入預(yù)埋灌漿鋼管、鉆孔、成墻的效果。

4.3 自凝灰施工技術(shù)

自凝灰施工技術(shù)就是結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，合理確定施工中所采用的分散劑、膨潤土、緩凝劑、水以及水泥的比例，并在施工過程中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)比例配置成自凝灰漿液，并將漿液注入抓斗、反鏟開挖槽孔中發(fā)揮出固壁效果同時(shí)，也能夠同低層砂相互混合，進(jìn)一步加強(qiáng)墻體的防滲性能。現(xiàn)如今，自凝灰施工技術(shù)已經(jīng)成功運(yùn)用在長江堤防、大亞灣核電站等大型工程施工中，并取得良好的成效。結(jié)合江口水電站圍欄防滲工程的實(shí)際情況來看，自凝灰施工技術(shù)存在墻體強(qiáng)度低、墻下帷幕在灌漿一段時(shí)間后可能會(huì)發(fā)生掏空現(xiàn)象等情況，還需要在施工過程中采用“護(hù)腳”等反復(fù)措施，確保自凝灰施工技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用成效。自凝灰防滲墻施工流程如圖1 所示。

圖1 自凝灰防滲墻施工流程

5 結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合江口水電站的實(shí)際情況，對圍堰防滲和壩基灌漿施工中采用的自凝灰防滲墻、振孔高噴、無蓋重灌漿、接觸段灌漿壓力改進(jìn)、巖體振沖加密等新技術(shù)，進(jìn)行了相應(yīng)的試驗(yàn)分析，最終發(fā)現(xiàn)相比較傳統(tǒng)的圍堰防滲和壩基灌漿施工技術(shù)來說，新技術(shù)在應(yīng)用過程中具有更好的實(shí)用性和可靠性，更符合江口水電站施工前的設(shè)計(jì)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)，因此，值得在其他水電站圍堰防滲和壩基灌漿施工中應(yīng)用推廣。