水電站圍堰工程復合防滲施工技術

PAGE10xx電站上游圍堰復合防滲施工技術xx（xxxx工程局有限公司xx）摘要：在大壩工程建設中，前期圍堰防滲的成敗，對工程工期乃至后期的安全渡汛影響極大，xx水電站在上游圍堰施工中，針對前期防滲墻汛期破壞的情況，首次采用了高壓漩噴墻與塑性防滲墻復合防滲的施工方案，解決防滲墻修復與工期的難題。取得了較好的經(jīng)濟效益。關鍵詞：xx電站圍堰施工高壓漩噴塑性防滲墻復合防滲概況：xx水電站上游圍堰采用20年一遇洪水全年高圍堰設計，結構采用塑性砼防滲墻+復合土工膜斜墻土石圍堰。上游圍堰設計高度55.5m，堰底高程390m，堰頂高程445.5m，堰頂寬度10m，堰長238.78m，上游邊坡比1:2.5，下游邊坡比1:2.0圍堰具體結構見圖-1。圍堰具體結構見圖-1。圍堰河床處砂卵石厚約17.3m，其下為微風化砂巖夾頁巖,砂卵石的透水性強，0～6m深度內(nèi)滲透系數(shù)K=0.201cm/s，6m以下深度內(nèi)K=0.045cm/s。河床底部弱-微風化基巖為弱-微透水層，兩側山坡的全-強風化層屬于中等透水層（10Lu＜=q＜100Lu）。河床部位巖體比較完整，裂隙發(fā)育較少，由于圍堰基礎及上游河床部分為砂石料采區(qū)，表層擾動嚴重，級配不良透水嚴重，特別是經(jīng)過2011年汛期后，已完成的上游圍堰塑性防滲墻局部被破壞，給后期圍堰施工及防滲帶來了一定的困難。根據(jù)這種情況，通過采取多種工程措施，最終解決了圍堰施工和防滲問題，施工后圍堰防滲效果良好，達到了予期的目的。施工過程：xx電站大壩工程于2011年3月份開工建設，計劃同年10月完成截流，為了降低截流后的施工強度，將原設計的塑性混凝土防滲墻安排在汛前枯水期完成。由于種種原因，截流推遲到2011年11月25日完成。截流完成后立即開始抽排水和防滲墻進行清理，為下一步施工做好準備工作，經(jīng)過探查，防滲墻施工完成后經(jīng)歷了一個汛期后，汛期洪水對已完成防滲墻造成局部損壞，缺損部位長約20m，最大深度達7m左右，如采用原設計對防滲墻進行修復，則圍堰工期難以保證。采用現(xiàn)澆混凝土修復的方法，由于河床砂卵石經(jīng)前期施工擾動，造成滲流量過大，兩岸坡繞滲量較大。，如果要確保上游防滲墻干地施工，必須增加設備強排。經(jīng)過抽排試驗，排水設備排水能力達到4000立方米/小時，水位僅能保持392高程。隨著降水梯度增加，滲漏量將成倍增加，（予計在3-4m3/s），排水周期與排水設備增加無法預測，圍堰度汛的目標將難以實現(xiàn)。為了解決此問題，我部通過咨詢有關專家及參照部分工程成功的案例，提出混凝土塑性防滲墻與高噴防滲墻結合防滲方案,來解決排水、工期及圍堰防滲的相關問題。通過實施，效果良好，確保了圍堰2012年安全度汛。3綜合防滲施工方案：主要的思路為：不再進行防滲墻修復，在現(xiàn)有防滲墻的基礎上，兩岸岸坡開挖至弱風化基巖上，將原先已完成的防滲墻出露部分清理干凈，水毀部分表層清理基本完成。然后選取級配良好河床砂卵回填，在條件許可情況下，對回填部分石進行碾壓、大面積回填至上游水位以上，減少上游排水壓力，采用高壓旋噴墻對原防滲墻及已損壞部分進行加高和補強，與原砼防滲墻搭接防滲，旋噴墻施工平臺回填至EL395，回填完成后在EL395平臺進行防滲墻上部的旋噴灌漿施工，防滲墻頂部設計高由原來的392提高到394高程，降低戧堤后的排水壓力。其后在高噴完成后在高噴雙排孔間增加一排帷幕灌漿孔，通過帷幕灌漿彌補高噴墻施工后的局部缺陷。高噴完成后鑿除上部1m左右的軟弱段，澆筑混凝土平臺與土工膜連接，連接平臺以上部分仍按原設計進行施工，不再更改。（具體方案見下圖）4施工具體實施過程4.1開挖渣料及砂卵石回填回填施工時，上游抽水設備仍保持正常排水，確保水位穩(wěn)定在EL392以下，以保證填筑質(zhì)量?；靥顣r，首先放線，明確填料分區(qū)，確保旋噴施工段砂卵石回填位置與密實度。嚴格按圍堰填筑技術要求檢測，為高壓旋噴防滲墻施工創(chuàng)造有利條件。為了保證防滲墻施工效果，在回填旋噴防滲墻平臺上游側時，回填粘土層做為輔助防滲。降低流動水流對旋噴墻施工的影響。4.2高壓旋噴及帷幕灌漿施工施工平臺填筑完成后，在原防滲墻兩側分別布置雙排高噴孔，單排孔距為80cm，上、下游排距為100cm，上、下游排每施工段布置2～3個探查孔，用于確定下部防滲墻的高度。同時確保旋噴墻深與原防滲墻搭接不少于5m，以保證上部旋噴墻與原施工防滲墻的相互銜接，施工中采用三重管法施工。帷幕灌漿孔布置在原防滲墻中心位置，間距2.5m，根據(jù)灌漿技術規(guī)范要求，以及原防滲墻砼強度等級要求，施工中采用自上而下灌漿法施工，初擬帷幕孔深入原防滲墻2m，第一段灌漿壓力控制在0.5MPa,灌漿深度3m；第二段灌漿壓力控制在0.5～0.7MPa，灌漿深度5m，個別深孔存在第三段，第三段帷幕灌漿同第二段。高噴墻施工完成后，待強度達到要求后進行施工平臺1m左右厚度的開挖，開挖至高噴墻完全出露，人工鑿平高噴墻，澆筑混凝土蓋帽鋪設土工膜。混凝土澆筑完成后回填開挖渣料至EL396后按原設計圖紙施工。土工膜連接樣式見下圖。4.3與兩岸坡的連接方法：根據(jù)目前施工現(xiàn)狀，右岸已完成趾板EL405，還需下挖至EL395.5；左岸已按設計開挖完成至設計高程，對以開挖完成部分進行回填，待防滲墻完成后進行土工膜如圖連接，為了減少回填砼量已經(jīng)蓋帽砼連續(xù)性，將岸坡進行局部開挖，確保蓋帽砼與趾板砼成為整體，兩岸銜接方式見下圖。5施工中相關問題的解決方法5.1關于旋噴墻與槽孔砼防滲墻連接段質(zhì)量問題由于旋噴墻與槽孔砼防滲墻分屬兩個不同階段施工，且兩種防滲墻的防滲效果與力學性能差異性大，所以上、下層墻連接成為此種方案能否成功的關鍵。為了解決這個問題，主要采取以下相關方法：一是加大連接段的長度，加大搭接與過渡帶，施工中控制搭接長度不小于5m；二是加強施工質(zhì)量控制與后期檢查，防滲墻完成后，每段布置檢查孔進行檢查，不足部分進行補強灌漿，解決連接段的滲漏問題。5.2關于旋噴墻施工對原防滲墻的破壞防護問題由于原施工的塑性砼防滲墻強度低，當遇到旋噴施工時的高壓水汽射流，勢必對防滲墻造成部分損壞。為了解決此矛盾，將旋噴孔分別布置在塑性砼防滲墻兩側，并適當加大排距（排距1m），以減少對防滲墻的破壞，避免造成貫穿性的通道和裂縫。同時，在搭接長度內(nèi)設一長約0.5m～1.0m的過渡段，噴射壓力由10MPa逐步增至正常噴射壓力30MPa，以確保原有墻體與連接段的質(zhì)量。5.3上游填筑部位變形控制由于原圍堰上游土工膜防滲墻高程由提高至394高程，在394高程形成寬的過渡帶，由于該部位為新填筑砂石料，其力學性能與原河床砂卵石差異較大，且原河床防滲墻破壞部分填筑厚度過大，碾壓質(zhì)量難以影響到深層，在土工膜鋪設后，由于水壓的作用，有可能產(chǎn)生較大的變形，造成局部防滲失效。為了解決不這個問題，采用局部灌漿加固的方法以提高地基承載力，實際施工中，采用偏心潛孔鉆鉆孔套管護壁造孔，漿液采用水泥漿加速凝劑（氯化鈣）配制，漿液水灰比為1：1～0.6：1，氯化鈣摻入量為水泥用量的2%～3%。為使?jié){液盡可能控制在設計的有效范圍內(nèi)。根據(jù)吸水量的大小正確選用灌漿參數(shù)。對吸水量較大的注漿孔，采用較濃的水泥漿液，間歇、定量、多次注漿；對吸水量較小或注漿過程中孔口壓力較大（但未達到設計終孔壓力的注漿孔，采用較稀漿液，連續(xù)注漿。在個別吸漿量在采用間歇、定量、多次注漿后吸漿量仍較大時，為了不使?jié){液過多流失并保證有效注漿，在注漿的同時加粗骨料。在水泥漿液中，加入不大于2毫米的中、粗砂，漿液比為10：1～15：1。控制注漿量及速度，每孔完成灌漿后，根據(jù)注漿過程的綜合分析判斷注漿效果。對注漿薄弱處或?qū)ψ{過程有懷疑的地段，按注孔10%的比例布置檢查孔，檢查孔比相鄰注漿孔深1.0米，觀察檢查孔水泥充填情況，并進行注水試驗，測定吸水量。對檢查孔個別吸水量較大（大于0.4L/min﹒m﹒m）的孔，利用檢查孔補注漿液進行補強。通過試驗，采用孔排距2×2，每米灌入量為2噸水泥。即可滿足了設計對地基承載力的要求。通過汛期考驗，實測沉降變形不大。運行狀況良好。6施工質(zhì)量檢查6.1塑性砼防滲墻墻體質(zhì)量評價6.1.1室內(nèi)實驗：在施工過程中共抽檢砼抗壓試塊組，抗?jié)B試塊組，彈性模量試塊3組，全部合格。根據(jù)《水工砼施工規(guī)范》（SDJ207-82）規(guī)定對砼抗壓強度試塊進行統(tǒng)計分析，離差系數(shù)：Cv1＜0。22。6.1.2室外檢測：工程完成后通過隨機抽取進行開挖檢查、注水試驗、鉆孔取芯試驗，檢測結果墻體質(zhì)量良好、平整、密實、無裂縫、夾泥、分層現(xiàn)象，接逢嚴密，滲透系數(shù)值在3*10-7cm/s之間，結果合格均符合設計要求。6.2高壓旋噴墻施工參數(shù)及質(zhì)量評價：6.2.1高壓旋噴施工參數(shù)確定高壓旋噴滲墻施工前期，參照下游圍堰旋噴施工試驗確定孔深、孔距、水氣漿壓力、漿液密度、注漿率、旋轉(zhuǎn)及提升速度進行施工,在下游圍堰試噴試驗中，得出的砂礫石層旋噴防滲墻施工參數(shù)為：孔距：1.0m水壓：≥40Mpa氣壓：≥0.6Mpa漿壓：≥0.4～0.7Mpa注漿率：≥70L/min提升速度：6～8cm/min旋轉(zhuǎn)速度：8～10r/min漿液密度：≥1.65g/cm3漿液灰水比:0.8:1由于施工工期限制,所以在施工結束14d后，混凝土墻強度達到70%時，采用地質(zhì)鉆機分別在旋噴樁中心和連接部位、上下防滲墻連接部位進行了鉆孔取芯和壓水試驗。取芯試驗表明，樁體及連接部位水泥漿與砂礫石膠結效果較好，取得芯樣最大長度約0.8m，上下層防滲墻連接良好，膠結密實。樁體中心和連接部位壓水試驗計算所得透水率均小于5Lu和10Lu。達到了予期的防滲效果。7方案實施效果7.1縮短工期確保了圍堰按期渡汛實施此此方案后，旋旋噴防滲墻墻施工和土土工膜施工工平行作業(yè)業(yè)。與原方方案施工相相比，上游游圍堰回填填與高旋噴噴灌漿及帷帷幕灌漿施施工，較原原方案提前前工期約20天。7.2降低抽排排水強度施工期間間，由于土土工膜與防防滲墻連接接高程提高高，與上游游水位高差差減小，且且旋噴施工工平臺高于于上游水位位，防滲墻墻施工中不不受來水影影響，使上上游排水量量由原來每每小時3000多立方減減少至關600立方左右右。降低了了能源消耗耗和施工的的難度，使使得施工工工期得到了了保證。7.3形成了平平行作業(yè)的的條件，提提前土工膜膜施工工期期由于上游游防滲方案案的改變和和防滲墻高高程的抬高高，使得防防滲墻與圍圍堰填筑之之間形成一一個工作平平臺，使得得回填施工工與防滲施施得以同步步實施，變變原來的直直線施工平平行施工，降降低了施工工干擾，提提前工期。7.4降低了施施工難度如果按原原設計施工工，重新組組織連續(xù)墻墻設備進場場時間不允允許，工程程量小經(jīng)濟濟上也不可可取。采用用開挖及澆澆筑混凝土土方案，工工程量大，水水下開挖深深度達8米左右，排排