冬瓜山电航工程围堰高喷防渗墙施工技术

冬瓜山电航工程围堰高喷防渗墙施工技术

路郑郑 鲁顺

中国水利水电第三工程局有限公司 710016 陕西 西安

摘 要：涪江流域河道覆盖层较浅，流域河道内长期存在采砂及淘金活动，原始河床覆盖层人为扰动严重，导致河道内覆盖层不完整，细颗粒料含量减少。因此也增加了水电工程围堰防渗墙的施工难度。通过探索适用于涪江流域河道覆盖层不完整、且细颗粒含量少的施工技术，改进施工工艺，围堰高喷防渗墙成墙效果较好，有效确保了施工安全和施工进度。

关键词：围堰高喷防渗墙；覆盖层不完整；细颗粒含量少；施工技术

1工程概述

涪江冬瓜山电航工程位于涪江中游三台县刘营镇大围坝，是《涪江流域水资源总体规划报告》中下游27个梯级中的第17级，也是涪江芦溪至三台河段规划三级（冬瓜山、吴家渡、明台）开发中的第一级。工程上游距绵阳市约40km，下游距三台县城约33.5km，距刘营场镇约4.0km，上游与已建成的永安电站尾水相接，下游与已建成的吴家渡电航工程回水衔接。

工程开发任务为发电、航运，兼顾生态环境用水，并兼有提高河段防洪能力的作用，水库正常蓄水位408.50m，利用落差13.5m，电站装机容量50MW，多年平均发电量22028/22734（远期/近期）万kW.h，水库总库容2270万m3；航道为Ⅳ级，设计单向年通过能力187.30万t。

工程主要由挡水建筑物、泄洪消能建筑物、取水建筑物、库区防护及排水建筑物、发电厂房及开关站、通航建筑物等组成。

2工程地质条件

坝址区为侵蚀堆积地貌，河谷开阔，上坝址河流总体流向S68°E，下坝址主河槽总体流向S46°W，河谷宽1430～2500m，枯水期河水面宽度120～150m，水深一般1～2m，最深4.0m。现代河床高程391～396 m，纵坡比降1.2‰。两岸地形不对称，上坝左岸为Ⅰ级阶地，阶地宽阔平坦，坝址区段阶面高程405～407m，阶地宽度1850～2200m；右岸为陡坡，地形坡度55°～75°，坡高50～60m，坡顶为残留的Ⅲ级阶地平台。下坝址左岸为斜坡，地形坡度35°～42°，坡高45～55m，右岸为漫滩及Ⅰ级阶地，Ⅰ级阶地宽阔平坦，坝址区段阶面高程404～406m，阶地宽度950～1100m。

3一期围堰布置

按照冬瓜山电航工程总体施工安排，一期围堰布置在枢纽区右岸，主要围右岸坝段、发电厂房坝段、泄洪冲砂闸11#～18#闸墩之间区域，上下游围堰采用砂卵石逐层填筑形成，纵向围堰利用河道原始河漫滩瘦身塑形后形成。上下游围堰堰基处在河道覆盖上，该河道覆盖层前期人为扰动严重，导致河道内覆盖层不完整，细颗粒料含量较少。纵向围堰所在的河漫滩组成复杂，材料不均匀，细颗粒料含量少，受长期水流冲刷影响，渗漏严重。一期围堰轴线全长1119.4m，上游围堰顶高程为401.80m，下游围堰和一期尾水渠围堰顶高程为401.30m，采用高压旋喷灌浆形成防渗墙，高压旋喷灌浆采用“三管法”，灌浆孔沿围堰轴线方向按间距80cm共布置1396孔，分两序施工，先施工Ⅰ序孔、后施工Ⅱ序孔。

4施工工艺流程

4.1施工流程

施工工艺流程图详见图1。

测量放样→钻机就位→钻孔→插管（即下喷射装置）→试喷→高压喷射注浆→摆动、提升→成墙→静压灌浆（利用冒浆）→冲洗灌浆设备→下一循环。

4.2钻孔施工

高喷灌浆钻孔，选用冲击回转钻机，跟管钻进的方式钻孔，钻头采用合金146钻头。终孔拔出跟管钻具后向套管内下入PVC管（Φ110mm），拔出套管即完成钻孔工作。

钻孔施工中严格控制孔位（偏差±5cm）、孔斜（30m以内控制在1%以内）及深度（入岩深度不低于0.5m）；钻孔验收合格后可转入下一道工序，不能及时喷浆的孔，孔口加以保护，以防止杂物掉入孔内，影响灌浆质量。

图1 高喷灌浆施工流程图

4.3高喷灌浆施工

灌浆原材料包括：P.O42.5普通硅酸盐水泥、速凝剂（水玻璃）、细砂（D≤2mm）

（1）资源配置

根据高喷灌浆试验灌浆现场生产情况，结合一期高喷灌浆工程量及工期要求，投入5套高压旋喷注浆设备，施工设备按一钻一灌配置。每套设备配备20名专业作业人员，采用24小时连续工作时，分两班作业。

（2）灌浆分区

一期围堰灌浆孔共计1396孔，为保证每套设备的正常施工、不相互干扰，同时便于管理，分为6个作业区，A、B、C、D区各投入1套设备，E、F区投入1套设备。下游围堰分为A区，灌浆孔数264孔；纵向围堰从下游向上游分B、C、D区，灌浆孔数分别为338孔、207孔、173孔；上游从下游向上游分E、F区，灌浆孔数分别为325孔、89孔。一期围堰高喷灌浆分区布置图详见图2。

图2 一期围堰高喷灌浆分区布置

（3）先导孔施工

为查明轴线部位有无基岩陡坡或反坡，以及大孤石、深槽、断层破碎带分布特征等，确定围堰堰基覆盖层、基岩面高程等实际情况，便于后续钻孔施工提供大致参数，每区优先进行先导孔施工，每32m布置1个先导孔，共计34个。

先导孔取芯先采用冲击回转钻机配套管进行钻进，钻头为合金146钻头，直至入基岩面停止钻进，换地质回转钻孔进行钻进取芯，入基岩长度不低于80cm。施工过程中做好详细记录，量取完整基岩芯样长度，用便利贴做好标记，并全部拍照存档。经对比先导孔钻孔数据分析，堰基下覆基岩为强风化泥岩，砂卵石厚度在8m~15m之间，纵向围堰堰基存在少量孤石。

（4）灌浆工艺试验

为选取合理的高喷灌浆施工参数，保证围堰防渗效果，在围堰轴线上选择地质条件有代表性的区段进行高压喷射灌浆施工工艺试验。选取下游围堰靠右岸侧30m、46.8m处各做一个防渗围井试验，每个围井各布置12孔，1#围井孔间距1.0m，2#围井孔间距0.8m。具体布置形式见图3。

图3 高喷灌浆围井布置图

表1 高喷施工设备一览表

表2 高压旋喷喷射注浆试验参数一览表

高喷灌浆结束后，对试验围井进行注水试验并对成墙情况进行开挖检查，同时对试验过程的特殊情况处理及对试验数据的采集、分析，再结合类似工程施工经验，高喷施工孔距定为0.8m,灌浆相关参数见表3所示。

表3 高喷施工灌浆相关参数

5灌浆过程处理技术

5.1小体积漏浆

采取变浓浆无明显效果后，同时加水玻璃直至孔口正常返浆。

5.2大体积漏浆

提高水泥浆浓度，加水玻璃，无明显效果后，同时向孔内加细砂，水玻璃，浓浆同时灌注，提升速度为0，且减小注浆压力，待孔口正常返浆后可将提升速度、注浆压力慢慢提升至正常。若孔口无返浆，无法止漏，则停止灌注，采取待凝48小时后复灌，复灌深度至渗漏点以下2m。

5.3串浆处理

灌浆过程中发生串孔时，将串浆孔孔口塞住，持灌浆孔灌浆结束后。串浆孔进行重新扫孔，而后继续钻进和灌浆。

5.4塌孔处理

灌浆过程中发生塌孔时，停止灌注，待凝48小时后进行重新造孔和灌浆；灌浆完成后塌孔采用水泥浆液混合细砂填平。

5.5冒浆处理

灌浆过程中发生冒浆时，变浓浆并降低注浆压力至结束。

5.6中断处理

由于停电、机械故障、器材等问题出现的被迫中断灌浆情况 ,中断时间不得超过半小时。若半小时内不能恢复灌浆，则重新扫孔复灌。

6特殊情况处理

在施工过程中，遇到了大体积漏浆、渗漏严重等情况，采取常规的处理措施后，仍漏浆严重，无法止漏的情况。根据堰基特性及所处位置进行原因分析，采取了不同的措施，均取得了良好的效果。

（1）粘土铺盖

A、F区在Ⅰ序孔灌浆过程中 ，存在严重漏浆、渗漏情况，复灌2次均没有止漏，漏浆点主要集中在围堰下游，且围堰上游水位高于下游水位，经分析原因主要是在截流过程中围堰填筑料细颗粒物流失造成大量渗漏通道，采取利用长臂反铲在围堰上游迎水面进行开挖趾墙，同时填入粘土，并沿坡面填至迎水面上部2米，使围堰上游迎水面形成粘土铺盖防渗，采取此措施后，后续灌浆效果明显，漏浆量明显减小。

（2）开挖换填

D区在灌浆过程中 ，在孔口下1m～2m处存在严重漏浆，经分析原因主要是该位置堰基为左岸导流明渠开挖料，距离导流明渠距离近，填筑料长期经江水冲刷，级配不均匀，基本无细颗粒物，采取延灌浆轴线挖除表层4m砂卵石填筑料，挖出部分填入粘土并碾压密实，采取此措施后，后续灌浆情况得到明显改善。

6 结语

涪江冬瓜山电航工程一期围堰高喷防渗墙施工条件差，灌浆渗漏量大，通过技术创新、加强防渗墙灌浆过程控制等措施，最终成墙效果较好，施工质量满足使用要求，施工进度符合整体计划要求、达到了预期目标，可为类似施工条件下的围堰防渗墙灌浆施工提供借鉴。

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