高噴灌漿技術在毛灘電站庫區(qū)左岸防洪堤工程的應用

敖培培，劉成軍

(1.國電四川毛灘水電開發(fā)有限公司，四川成都 610041;2.中國水電基礎局有限公司三公司，四川成都 610213)

1 概述

毛灘水電站工程位于青衣江干流夾江縣順河鄉(xiāng)境內(nèi)，是千佛巖下游青衣江匯口河段水電規(guī)劃推薦的三級規(guī)劃方案中的第一級，采用河床式長尾水渠開發(fā)方式。工程開發(fā)的主要任務為發(fā)電、防洪、灌溉，兼顧城市景觀用水;遠期長征渠修建后，服從長征渠灌溉用水，余水發(fā)電。裝機容量102MW，水庫總庫容3000萬m3。

毛灘水電站庫區(qū)左岸防洪堤基礎高噴防滲墻工程總里程長度為3600m，沿防洪堤堤腳軸線方向形成一道連續(xù)的高噴防滲墻墻體，采用三管法高壓擺噴工藝，設計孔距為1.2m，有效墻深8m，成墻厚度≥0.3m;本標段與下游標段的混凝土防滲墻接頭采用5根、有效樁深16m的高壓旋噴樁搭接封閉。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 第四系松散堆積層

鉆探及物探測試資料顯示，覆蓋層厚度為88.26 ～104.46m。其巖性特征見表1。

2.2 下伏基巖

表1 樞紐區(qū)地層、巖性特征一覽表

上部為棕紅色粉砂質(zhì)泥巖，夾黃、灰、褐色頁巖，泥灰?guī)r，下部為紫紅色砂巖、粉砂巖夾泥巖。

3 防洪堤基礎防滲施工

高噴防滲墻形式及主要參數(shù)選定:

高噴防滲墻采用擺噴形式，其墻體結構見圖1、2。擺噴有效樁徑為300～1000mm，因此孔位間距擬定為1200mm，擺噴擺角為60°～70°，滲透系數(shù) K≤10－5cm/s。

圖1 擺噴高噴墻體結構示意圖

主要施工技術參數(shù)采用庫區(qū)右岸防洪堤基礎高噴防滲墻工程的技術參數(shù)，初步擬定的參數(shù)見表2。

4 施工難點及對策

圖2 高噴防滲墻結構圖

表2 擬定高壓噴射注漿參數(shù)一覽表

成孔質(zhì)量標準按不低于以下設計要求執(zhí)行:孔位偏差不大于5cm，孔深按規(guī)范要求均大于設計孔深30cm，孔斜率不大于1%。在遇有含孤石、漂石的地層及基巖面傾斜度較大等特殊情況時，將孔斜率控制在1.5%以內(nèi)，孔斜率和孔深均符合設計要求。

本工程主要采用液壓潛孔鉆進行成孔施工:先施工I序孔，I序孔結束后再施工II序孔。由于地層上部松散架空，基本上為漂卵石，砂等細顆粒含量少，透水性大，地層中易出現(xiàn)塌孔、掉塊等現(xiàn)象并引起卡、埋噴管等情況，經(jīng)過專題試驗研究，為解決在松散架空層中施工難以成孔成墻的問題，采取了以下有效措施:

(1)加大了鉆孔孔徑，以增加噴管與孔壁間隙，一般按鉆孔孔徑大于噴管外徑40mm的標準掌握。例如，噴管的外徑為φ9l，則鉆孔孔徑不小于φ130;

(2)在套管內(nèi)下入大于噴管外徑的PVC花管，以保持孔壁穩(wěn)定;

(3)將噴孔孔內(nèi)注滿高固相優(yōu)質(zhì)泥漿固壁，堵塞大的滲漏通道，為順利進行高噴施工創(chuàng)造有利條件，同時將孔口周圍的淤積物、松散土體清除干凈，孔口加塞保護;

(4)選用順直、無變形的長噴管(長度一般在9m以上)，以確保整體垂直度并減少接頭數(shù)量，同時減少了裝卸噴管的次數(shù)。

高壓噴射注漿對細顆粒地層是比較適宜的，但對摻有較多大卵石地層，只要工藝參數(shù)選擇適當，仍能形成良好的連續(xù)防滲凝結體。其主要原因是:由于水氣噴射使顆粒周圍的細顆粒被升揚置換出地面，造成原地層結構的局部松脫，大顆粒在射流作用下，一般會產(chǎn)生位置移動，甚至被掀動，有利于漿液袱裹充填。采用下傾斜噴射較之水平噴射更有利于大粒徑顆粒被袱裹。在含有細顆粒地層，特別是致密的、粘性大的土層中進行高壓噴射注漿時，水氣噴射過程中將使噴射影響范圍內(nèi)的土層顆粒被切削攪動，形成泥漿，并且在升揚置換作用下冒出地面，其稠度和所采用的噴射形式直接有關。為使摻攪范圍進入較多的噴射泥漿，應注意先實行水氣噴射，暫不注漿，以升揚置換地層顆粒，然后提升到一定高度;當冒漿相對密度小于某一數(shù)值，如1.2kg/m3時，再將噴射管路下落，實行水氣漿二次噴射，這樣形成的凝結體將會獲得較高的凝結強度。

5 成墻后的質(zhì)量檢查

防滲墻完工后，在高噴防滲墻軸線上布置了21個檢查孔，本工程總長度為3600m，每170m設置一個檢查孔，檢查孔設在相鄰兩個孔的連接位置。高噴防滲墻施工完成后，防洪堤標的施工單位在高噴防滲墻上澆注趾墻。為滿足檢查孔的施工要求，在趾墻里預埋了1.5m高的鐵管。檢查孔檢測結果如表3所示。

注水試驗檢測結果:

表3 檢查孔注水試驗檢測成果表

(1)滲透系數(shù)最大值 Kmax=3.09×10－6cm/s。

(2)滲透系數(shù)最小值 Kmin=5.57 ×10－7cm/s。

(3)滲透系數(shù)平均值 Kavr=1.72×10－6cm/s。

本工程檢測的21組注水試驗滲透系數(shù)檢驗結果表明，滲透系數(shù)達到設計要求。

6 取得的經(jīng)驗與建議

(1)高噴施工中，針對松散架空、易漏漿的地層，及時發(fā)現(xiàn)問題及時處理，以避免不必要的資源浪費。

(2)高噴過程中，當某個孔發(fā)生不返漿或返漿不正常時，很可能在該孔附近區(qū)域連續(xù)多個孔都會有不返漿的情況發(fā)生，需根據(jù)實際情況添加堵漏材料，以便在最短的時間內(nèi)、以最低的成本解決問題。

(3)針對毛灘水電站大顆粒砂卵石地層，必須進行生產(chǎn)性試驗，選擇合理的鉆孔設備和高噴工藝參數(shù)，才能確保工程質(zhì)量。

(4)對工程量大、工期緊張、軸線長的高噴工程，施工中必須加大資源投入，嚴格進行管理，才能確保工期和質(zhì)量。

7 結語

通過毛灘水電站工程左岸防洪堤基礎高噴防滲墻的施工，總結出了在沖積覆蓋層深厚、地質(zhì)條件復雜、含大粒徑卵石、孤石等復雜地層條件下科學合理的選取高噴施工參數(shù)，積極采取相應的質(zhì)量保證措施的成功經(jīng)驗，確保了高噴防滲墻工程總體質(zhì)量能夠達到優(yōu)良標準。