1、1110m 级超大深度混凝土防渗墙施工技术探讨摘要：混凝土防渗墙是在松散透水地基中连续造孔，以泥浆固壁，往孔内灌注混凝土而建成的墙形防渗建筑物，它是对闸坝等水工建筑物在松散透水地基中进行垂直防渗处理的主要措施之一。此前在世界称霸一时的伊朗卡尔黑大坝防渗墙最大深度约为 80m，我国国内施工的混凝土防渗墙最大深度不断刷新，小浪底围堰防渗墙达到约 81.9m，狮子坪大坝防渗墙更是达到了 101.8m。目前正在施工的黄金坪大坝防渗墙最大深度达到 111m，成为国内外目前最大深度的防渗墙之一。本文对黄金坪大坝110m 级超大深度混凝土防渗墙施工技术进行了探讨。 关键词：黄金坪大坝混凝土防渗墙 110m
2、级超大深度施工技术探讨 中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号： 1 工程概况 黄金坪水电站处于大渡河上游河段，系大渡河干流水电规划“三库22 级”的第 11 级电站，上接长河坝电站，下游为泸定电站，坝址位于四川省甘孜藏族自治州康定县姑咱镇黄金坪上游约 3.2km 处。 黄金坪水电站是以发电为主的大（）型工程。电站采用水库大坝和“一站两厂”的混合式开发，电站总装机容量 850 MW（大厂房 800 MW、小厂房 50 MW） ，多年平均年发电量 38.61 亿 kWh。 坝顶高程 1481.50m，最大坝高 85.5m，坝顶宽度为 12m，坝顶长度2407.44m，大坝上游坝坡在高
3、程 1450.00m 以上及下游坝坡高程 1460.00m以上均为 1：1.8，大坝上游坝坡在高程 1450.00m 以下及下游坝坡高程1460.00m 以下均为 1：1.85。 坝基覆盖层采用全封闭防渗墙防渗形式，防渗墙厚 1.2m，最大深度约 111m。 2 地质条件 坝基覆盖层为漂（块）卵（碎）砾石地层，左岸河谷覆盖层厚度一般 56130m，最大厚度达 133.92m，右岸河床覆盖层厚度一般 33100m，最大厚度达 101.3m。根据河谷覆盖层成层结构特征和工程地质特性，自下而上（由老至新）可分为 3 层：第层为漂（块）卵（碎）砾石夹砂土（fg1Q3） ，分布河谷底部，厚度和顶面埋深变
4、化较大，厚度29.4481.57m，顶面埋深 4657.8m。第层为漂（块）砂卵（碎）砾石层（a1q41） ，厚度 20.346.0m，顶面埋深 025.12m。第层为漂（块）砂卵砾石（a1q42） ，厚度 1325.12m。 施工重点和难点分析及应对措施 3.1、施工重点和难点分析 （1）此前国内并未施工过 110m 级超大深度混凝土防渗墙的工程，选择合适的施工设备和施工方法是施工的重点之一。 （2）混凝土防渗墙深度达到 111m，施工的安全和施工质量是施工的另一个重点。 3.2、施工重点和难点的应对措施 （1）针对施工设备方面，综合考虑目前国内先进的防渗墙施工设备，3参考国内已建成类似工程
5、项目，选取适合本工程的防渗墙施工设备。 （2）施工安全和施工质量方面，严把安全和质量控制关，制订完善的安全和质量管理措施，确保工程的安全和施工质量。 施工方案 4.1、施工布置 4.1.1、水、电系统布置 、施工用水从总水管上接出，水管采用 Dg50 的钢管输送到各个施工用水点。包括防渗墙成槽用水和泥浆拌制用水。 、施工用电直接从各施工区主电源点搭火，电缆架设至施工作业点。 4.1.2、泥浆系统 混凝土防渗墙平均日造孔面积为 100m2，高峰期日造孔面积为200m2，所需浆量为： 2001.2(墙厚)1.2(扩孔系数)2(每平米用浆量)=576m3。 采用 JW-1000 高速搅拌机制浆，其日
6、生产能力为 320m3。需要搅拌机台数为：5761.3(不均匀系数)/320=2.4 台)。考虑实际施工设备备用，制浆站共安设搅拌机 4 台。 由于用于生产新拌制的泥浆需要经过 24 小时膨化才能使用，所以供浆池的体积为：5762m3。 高峰日浇筑方量为 576m3，考虑约 75%的泥浆回收后再使用，所需回浆池的体积为：57675%=4322=216m3。 216m3 的回浆池 2 个，1152m3 的储浆池 1 个，576m3 的供浆池 2 个。4安装 4 台高速搅拌机和 2 台 3PNL 型泥浆泵。 4.1.3、废水浆渣处理 、废水处理 在施工区内建立临时施工污水处理站，对施工中的污水统一
7、进行沉淀处理。施工污水处理站建一座沉淀池，并安设一台清水泵。施工污水经沉淀池沉淀，泥水分离后经清水泵进行排放；沉渣用反铲捞出。 、废浆处理 在泥浆站附近修建一座废弃泥浆沉淀池，沉淀池长宽深为20152m，容量 600m3。造孔过程中产生的废弃泥浆经沉淀处理后，经检测如满足使用要求可用挖塘机抽回至泥浆站循环使用；下部沉渣用反铲捞出后堆置到弃渣场。 、施工废渣 成槽施工时的渣料采用自卸汽车运至弃渣场。 4.1.4、混凝土防渗墙施工平台及导向槽 根据设计要求，拟将抓斗、冲击钻机布置在防渗墙轴线的下游侧，碾压密实后铺上方木和轻轨；在钻机施工平台的另一侧建造净宽 0.4m 的M5.0 浆砌块石排浆排水沟
8、。防渗墙施工平台剖面见下图。 4.2、施工方案 根据防渗墙施工区域的地质条件及防渗墙深度，综合比较考虑，拟采用“钻劈”法进行槽孔施工，膨润土泥浆护壁。 5槽孔分两期施工，先施工一期槽孔，后施工中间的二期槽孔，墙体连接采用接头管的方法施工。在河床中部防渗墙深的部位采用“三主两副” ，一、二期槽孔长度均划分为 5.4m；两岸相对较浅的部位则采用“四主三副” ，一、二期槽孔长度均划分为 7.6m。主孔均为 1.0m，副孔均为1.2m。 墙段连接采用拔管法，拔管采用 50T 吊车配合 YBJ-1200 型液压拔管机拔管。 5 施工设备 5.1、钻机 根据本工程地质条件及最大钻孔深度、钻孔直径，选择 C
9、Z-8B 型冲击钻机。CZ-8B 型冲击钻机是防渗墙施工中常用的机械设备，具有结构简单、地层适应性广等特点。主要技术性能参数如下表。 CZ-8B 型冲击钻机主要技术性能参数 5.2、冲击钻头 覆盖层部位冲击造孔采用筒式冲击钻头，嵌岩造孔选用十字冲击钻头。后者特别适用于砂卵石层、风化岩层、卵石、漂石以及基岩等，钻头磨损后可补焊修理，不同地质条件时技术参数如下表所示。 不同地质条件时十字钻头技术参数 65.3、抽筒 抽筒又叫捞砂筒，是抽排孔底沉渣的工具，在冲击钻进过程中，将大量含钻渣的泥浆抽出槽孔，同时更换泥浆，继续钻进。抽筒底部装有特制的活门，以完成抽取槽孔底部含钻渣最多的稠泥浆。 5.4、拔管
10、机 拔管机采用 YJB-1200 液压拔管机。YJB-1200 液压拔管机是目前国内防渗墙施工中使用过的最大口径、最大吨位的液压拔管机，YJB-1200 全液压拔管机基本性能参数如下表所示。 YJB-1200 液压拔管机主要性能参数 6 施工方法 6.1、先导孔施工 在防渗墙槽孔形成前进行先导孔施工。沿塑性混凝土防渗墙轴线按设计要求布设先导孔。 考虑地质条件的复杂性，拟采用的钻孔及取芯工艺如下： 在孔深较小部位，采用 XY1A 型钻机进行取芯钻进，布置地质复勘孔，复勘孔的布置原则上一槽一孔（局部加密） ，并深入基岩 20m。 先导孔施工时，应对所取岩石等芯样进行编录，详细分析防渗墙槽位的地质条
11、件，查明槽段有无基岩陡坡或大孤石的分布特征、钻进难易程度、取芯及基岩面鉴定情况等。 6.2、防渗墙施工 76.2.1、钻孔 防渗墙造孔采用 CZ8B 型冲击反循环钻机。槽孔分两序施工，先施工一期槽孔，后施工二期槽孔。槽孔施工方法为冲击钻进、泵吸反循环出渣、膨润土泥浆固壁。防渗墙孔造孔主要采用“两钻一劈”法。先用阶梯钻头施工主孔，根据基岩取样情况，由设计、监理对岩样鉴定后决定终孔深度。主孔施工完毕后，再施工副孔，劈孔到一定深度后，经反复打回填、找小墙后成槽。 主孔施工时先用 1.2m 十字钻头开孔，开孔深度为 630m 左右（具体开孔深度根据地层情况而定） ，开孔必须用黄土护壁、悬渣，用抽筒将悬
12、渣抽出。开孔完成后，改为冲击反循环钻进、膨润土泥浆固壁，用小号阶梯钻头造孔，120cm 钻头扩孔。 6.2.2、固壁泥浆 （1）黏土料宜选择黏粒含量大于 50%、塑性指数大于 20、含砂量小于 5%、二氧化硅与三氧化二铝含量的比值为 34 的黏土。 （2）粘土成品料的品质应符合 SY/T5060 的规定，粘土等级不低于2 级。 泥浆制备系统配制的泥浆应通过管线输送到泥浆中转站，再由中转站分送各施工槽孔。 （3）制浆设备 采用 JW-1000 型高速搅拌机。 （4）制备、使用与检验 每机粘土浆纯搅拌时间为 35min，实际搅拌时间可通过试验确定后8适当调整。 6.2.3、槽段连接 采用“拔管法”
13、进行槽段连接，50T 吊车配合 YBJ-1200 型液压拔管机下设与起拔拔管。拔管法施工关键是要准确掌握起拔时间。施工时应重点注意下述问题： 、混凝土正常浇注时，应及时掌握混凝土面上升速度和拔管的埋深情况。 、准确检测并确定出混凝土的初终凝时间，尽量减小人为配料误差。浇筑混凝土时，随着混凝土面的不断上升，分阶段作混凝土试件，以精确掌握混凝土的初终凝时间。 、拔管垂直度：发生拔管偏斜主要由两方面因素，其一，由于端孔造孔时，孔形不规则，下设拔管时，容易使其偏斜；其二，浇筑混凝土时，受到混凝土的侧向挤压，使其偏斜。一旦发生拔管偏斜，应立即采取纠偏措施，即在混凝土尚未全凝结之前通过垂向的起拔力重塑孔型
14、，使拔管尽可能的垂直或顺直。 、安排专职人员负责拔管起拔，随时观察拔管的起拔力，避免人为因素发生铸管事故。 、拔管全部拔出混凝土后，应对其新形成的接头孔及时进行检测、处理和保护。为了保证拔管操作正常进行，拔管机应安置在坚实的基础上，并清除附近障碍物。 6.2.4、钢筋笼施工 （1）制作 9、钢筋笼的外形尺寸应根据相应槽段长度、接头型式及起吊能力确定； 、钢筋笼的保护层厚度应不小于 8.0cm； 、垂直钢筋净间距应大于混凝土粗骨料直径的 4 倍，水平配置的钢筋中心距应大于 15cm，加强筋与箍筋不得设置在同一水平面上； 、混凝土导管接头外缘距最近钢筋间距应大于 10cm。 （2）钢筋笼制作最大允
15、许偏差 、主筋间距为 1.0cm； 、箍筋和加强筋间距为 2.0cm； 、钢筋笼长度为 5.0cm； 、钢筋笼弯曲度不大于 1%。 （3）沉放 钢筋笼入槽时，若遇阻碍，应进行槽孔处理，不得强行下沉，钢筋笼入槽后应使笼底距槽底间距不小于 30cm，并应采取措施防止混凝土浇筑时钢筋笼上浮。 6.2.5、混凝土浇筑 （1）混凝土浇筑导管和下设 、浇筑导管 a、混凝土浇筑导管采用快速丝扣连接的 250 的钢管，在每套导管的上部和底节管以上部位设置数节长度为 0.31.0m 的短管，导管接头设有悬挂设施。开浇前，导管底口距槽底应控制在 150mm250mm 范围内。 10b、导管使用前做调直检查和压水试
16、验。导管使用 35 次应压水试验一次。 c、孔口支撑架用型钢制作，其承载力大于混凝土充满导管时总重量的 2.5 倍以上。 、导管下设 a、导管下设前需进行配管和作配管图。配管应符合规范要求。 b、一期槽孔两端的导管距孔端应小于 1.5m，二期槽孔两端的导管距孔端应小于 1.0m，导管间距不得大于 3.5m，当孔底高差大于 25cm 时，导管中心应置放在该导管控制范围内的最低处。 （2）浇筑过程控制 、混凝土必须连续浇筑，槽孔内混凝土上升速度不应小于 2m/h，并连续上升至设计墙顶高程顶面以上 1.0m。 、导管埋入混凝土内的深度应保持在 16m 之间，以免泥浆进入导管内。 、槽孔内混凝土面应均匀上升，其高差应控制在 0.5m 以内。每30min 测量一次混凝土面，每 2h 测定一次导管内混凝土面，在开浇和结尾时应适当增加测量次数。 、严禁不合格的混凝土进入槽孔内。 、浇筑混凝土时，孔口应设置盖板，防止混凝土散落槽孔内。槽孔底部高低不平时，应从低处浇起。 、承包人应在混凝土浇筑时，在机口或槽口入口处随机取样，检验混凝土的物理力学性能指标。
