康 向 文, 李 鵬
(國(guó)電大渡河流域水電開(kāi)發(fā)有限公司,四川 成都 610041)
雙江口水電站位于馬爾康縣、金川縣境內(nèi),是大渡河流域水電梯級(jí)開(kāi)發(fā)的上游控制性水庫(kù)工程,上距馬爾康縣城約46 km,下距金川縣城約45 km。電站的開(kāi)發(fā)任務(wù)主要為發(fā)電,采用壩式開(kāi)發(fā),水庫(kù)正常蓄水位2 500 m,總庫(kù)容28.97億m3,調(diào)節(jié)庫(kù)容19.17億m3;電站裝機(jī)容量2 000 MW,多年平均發(fā)電量77.07億kWh。工程為一等大(1)型,樞紐工程由攔河大壩、泄洪建筑物、引水發(fā)電系統(tǒng)等組成。攔河土質(zhì)心墻堆石壩,最大壩高312 m,壩頂高程2 510 m,壩體填筑總量約4 400萬(wàn)m3。樞紐泄水建筑物包括右岸洞式溢洪道、直坡泄洪洞、放空洞,左岸豎井泄洪洞。引水發(fā)電系統(tǒng)布置于左岸,發(fā)電廠房采用地下式,廠內(nèi)安裝4臺(tái)立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組。
本工程包括上下游圍堰兩道防滲墻,上游圍堰防滲墻施工平臺(tái)高程2 272.00 m,軸線長(zhǎng)度199.19 m,墻厚1.0 m,入巖1.0 m,共劃分32個(gè)槽段,總工程量8 353.12 m2,最大深度68.71 m。下游圍堰防滲墻施工平臺(tái)高程2 254.50 m,軸線長(zhǎng)度139.27 m,墻厚1.0 m,入巖1.0 m,共劃分24個(gè)槽段,總工程量6 301.38 m2,最大深度75.95 m。
上游圍堰防滲墻軸線位于可爾因溝口下游側(cè)約90 m河段,軸線方向N22°16′08”E。此處大渡河河流偏左岸,左岸基巖裸露,兩岸出露基巖為燕山期似斑狀黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖,巖石致密堅(jiān)硬。河床覆蓋層一般厚48 m~57 m,最大厚度達(dá)68.71 m,分3層,由下至上分別為漂卵礫石層、(砂)卵礫石層、漂卵礫石層。
下游圍堰防滲墻河床SZK98鉆孔揭示②-a含礫細(xì)砂層透鏡體厚3.73 m,頂板埋深19.8 m;左岸基巖裸露,基巖巖性為二云二長(zhǎng)花崗巖和黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖,巖體較堅(jiān)硬完整;右岸分布大石堆,結(jié)構(gòu)松散,架空嚴(yán)重,前緣與沖積層交錯(cuò)堆積;右岸堰肩為塊碎石層,結(jié)構(gòu)松散,穩(wěn)定性較差,透水性強(qiáng),需進(jìn)行有效工藝處理。河床覆蓋層一般厚27.2 m~60 m,最大厚度達(dá)75.95 m,分3層,由下至上分別為漂卵礫石層、(砂)卵礫石層、漂卵礫石層。
基于雙江口水電站河床覆蓋層特性,與其他同類同規(guī)模防滲墻施工相比,有以下特點(diǎn)和難點(diǎn):
(1)地層含密集巨漂孤石群,孤石與下伏基巖巖性相同,入巖控制難以保證,造孔難度大,成槽周期長(zhǎng),對(duì)槽段安全性造成極大影響;
(2)谷坡陡峻,施工中揭示岸坡段存在超高陡坎( 已探明陡坎在35 ~40 m) ,防滲墻嵌巖難度大,河床深切部位及水下填筑無(wú)法碾壓部位施工周期長(zhǎng),施工中漏漿塌孔嚴(yán)重;
(3)岸坡段存在超厚倒懸體,在造孔過(guò)程中查明倒懸體厚度達(dá)到17 m,施工中需擊穿倒懸體;
(4)施工過(guò)程中揭示上、下游圍堰右岸及河床深切部位均存在大量巨漂孤石,已探明最大孤石直徑在15米左右;
(5)工程難度大,工期緊張。受征地移民和股權(quán)交割影響,截流時(shí)間推遲1個(gè)月,防滲墻施工工期緊張。
因現(xiàn)場(chǎng)硬巖、巨漂孤石、陡坎、倒懸體多,施工過(guò)程的孔斜、漏漿、塌孔、卡掉鉆等問(wèn)題經(jīng)常發(fā)生,以致施工工期緊張。若不有效處理,防滲墻工程施工質(zhì)量和進(jìn)度無(wú)法保證。如何針對(duì)存在的問(wèn)題及難點(diǎn),有效應(yīng)對(duì)至關(guān)重要。經(jīng)實(shí)踐摸索確定了行之有效的處理措施。
根據(jù)《水電水利工程混凝土防滲墻施工規(guī)范》(DL/T 5199-2004)要求,“當(dāng)孔深接近預(yù)計(jì)基巖面時(shí), 開(kāi)始留取巖樣, 根據(jù)巖樣的性質(zhì)確定基巖面;對(duì)照鄰孔基巖面高程, 分析本孔鉆進(jìn)情況,確定基巖面。當(dāng)上述方法難以確定基巖面,或?qū)鶐r面發(fā)生懷疑時(shí), 應(yīng)鉆取巖芯, 加以驗(yàn)證和確定?!?/p>
3.1.1 導(dǎo)孔取芯
在實(shí)際施工過(guò)程中,因工期緊,地層大孤石、漂石、陡坎、倒懸體等情況較多,難以準(zhǔn)確判斷基巖深度。為更好了解地質(zhì)情況,為后期防滲墻入巖提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參數(shù),參照設(shè)計(jì)提供的下伏基巖高程,對(duì)所有一期槽3號(hào)孔鉆孔取芯,取芯長(zhǎng)度≥15 m(規(guī)范規(guī)定的基巖鉆孔取芯深度為≥10 m)。個(gè)別地方根據(jù)實(shí)際情況加深,對(duì)相鄰部位基巖埋深相差較大和存在陡坎的部位加密先導(dǎo)孔取芯孔位布置并結(jié)合副孔施工時(shí)取樣鑒定,經(jīng)探明最大孤石直徑在15米左右,確保了嵌入基巖。
3.1.2 副孔取芯
防滲墻造孔過(guò)程中嚴(yán)格按設(shè)計(jì)地質(zhì)資料進(jìn)行控制,接近設(shè)計(jì)基巖面時(shí)每隔0.5 m取樣一次。當(dāng)相鄰兩主孔高差大于1.0 m時(shí),副孔取樣鑒定(較規(guī)范嚴(yán)格)。本工程基巖取樣由工程質(zhì)檢人員負(fù)責(zé),基巖巖樣按順序深度、位置編號(hào), 填好標(biāo)簽, 裝箱, 妥善保管,基巖鑒定由業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工四方地質(zhì)人員聯(lián)合進(jìn)行確認(rèn)與控制,有效確保了防滲墻入巖深度。
3.2.1 針對(duì)巨漂孤石
根據(jù)前期預(yù)爆孔及地質(zhì)鉆取芯勘探探明的孤石具體位置、大小,采用鉆孔預(yù)爆方式處理,預(yù)爆孔間距為2.0 m。具體方案為:防滲墻軸線測(cè)量放樣→布置補(bǔ)勘孔→補(bǔ)勘孔鉆進(jìn)(φ140 mm 套管跟管鉆進(jìn)) →根據(jù)勘探情況遇大孤石、漂石的補(bǔ)勘孔作為預(yù)爆孔→加密布置預(yù)爆孔→加密預(yù)爆孔鉆進(jìn)(φ140 mm 套管跟管鉆進(jìn)) →在預(yù)爆孔φ140 mm 套管內(nèi)下設(shè)φ90 mm PVC 管→拔出φ140 mm 套管→裝藥→連線→起爆。爆破參數(shù)的確定對(duì)爆破效果將產(chǎn)生直接影響,施工中按下列參數(shù)進(jìn)行爆破??讖剑篋=140 mm;孔深:原則上鉆穿第1層漂卵石層;炮孔堵塞長(zhǎng):L= 1. 0~1. 5 m;裝藥密度:2. 4 kg /m;單孔裝藥量:根據(jù)孤石大小及孔深確定。
3.2.2 針對(duì)陡坎段
經(jīng)參建各方確定,“凡相鄰兩孔間基巖面高差大于3 m視為陡坎段”。處理方案為首先使用沖擊鉆機(jī)鉆進(jìn),穿過(guò)上部回填層、覆蓋層后采用XY-2型地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔取芯15 m,以確定基巖面的準(zhǔn)確深度。然后使用地質(zhì)鉆機(jī)配十字鉆頭采用間斷沖擊法,沖砸出臺(tái)階,下設(shè)定位管(φ108 mm排污管),再用地質(zhì)鉆機(jī)使用φ76 mm鉆頭鉆爆破孔,鉆孔深度控制標(biāo)準(zhǔn)為最高點(diǎn)入巖1 m。鉆孔后根據(jù)基巖發(fā)育程度及基巖深度確定裝藥量,一般按2 kg/m控制。然后下置爆破筒 ,提升定位管進(jìn)行爆破。爆破后用沖擊鉆機(jī)沖擊破碎,直至終孔。
3.2.3 針對(duì)倒懸體
根據(jù)前期預(yù)爆孔及地質(zhì)鉆取芯施工對(duì)地層進(jìn)行勘探,確定倒懸體的具體位置、范圍,采用爆破方法進(jìn)行處理,具體方案為:布置爆破孔→阿特拉斯鉆機(jī)鉆進(jìn)(φ140 mm套管跟管鉆進(jìn)至基巖面)→阿特拉斯鉆機(jī)使用偏心鉆頭裸鉆進(jìn)入基巖,孔深控制在距離倒懸體空腔頂部0.5 m→在預(yù)爆孔φ140 mm套管內(nèi)下設(shè)φ90PVC管→拔出φ140 mm套管→裝藥→連線→起爆,直至終孔。
3.3.1 漏漿處理
造孔過(guò)程中,遇少量漏漿,采用加大泥漿比重,投堵漏劑等處理;遇大量漏漿,單孔采用回填粘土鉆進(jìn)處理,槽孔采用投鋸末、水泥、稻草或高分子聚合物材料等進(jìn)行堵漏處理,并改沖擊鉆進(jìn)為沖擊鉆擠實(shí)鉆進(jìn),確保孔壁、槽壁安全。
3.3.2 塌孔處理
造孔過(guò)程中出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象,及時(shí)處理,對(duì)固壁泥漿配比及鉆進(jìn)手段進(jìn)行調(diào)整,確??妆诜€(wěn)定,并將有關(guān)情況報(bào)告監(jiān)理人;發(fā)現(xiàn)有塌孔跡象,首先提起施工機(jī)具,根據(jù)塌孔程度采取回填粘土、柔性材料或低標(biāo)號(hào)混凝土等處理;孔口塌孔,采取布置插筋、拉筋和架設(shè)鋼木梁等措施,保證槽口的穩(wěn)定;針對(duì)槽內(nèi)嚴(yán)重塌孔,澆筑砼后重新造孔。
5月份后進(jìn)入汛期施工,雙江口水電站5月中上旬發(fā)生洪水漫堰過(guò)流的可能性極大,而此時(shí)下游圍堰低平臺(tái)(EL2 254.5 m高程)右岸防滲墻還剩4個(gè)槽段未能完成。根據(jù)水文氣象資料及可能發(fā)生大的汛情預(yù)報(bào)統(tǒng)計(jì)分析,受厄爾尼諾現(xiàn)象影響,全國(guó)各地降水時(shí)間提前,汛情嚴(yán)峻,考慮到若防滲墻不能在汛前完成,將對(duì)主體工程建設(shè)構(gòu)成影響。
經(jīng)各方研究,在上游圍堰2 272 m平臺(tái)設(shè)置兩道子堰,在下游圍堰修建臨時(shí)擋水丁壩,以搶抓汛前防滲墻施工時(shí)機(jī)并為洪水漫堰前爭(zhēng)取人員、設(shè)備安全撤離時(shí)間。下游圍堰防滲墻臨時(shí)擋水丁壩具體方案為在8號(hào)槽順?biāo)鞣较?,結(jié)合設(shè)計(jì)過(guò)流結(jié)構(gòu)增加一道子堰,有效確保了防滲墻汛期施工人員、設(shè)備安全。
雙江口水電站采取大壩工程心墻部位河床覆蓋層全挖方案,70 m深基坑常年作業(yè),防滲墻的質(zhì)量直接關(guān)系到工程成敗,質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高,為確?;邮┕ぐ踩斜匾獙?duì)防滲墻進(jìn)行全面的質(zhì)量檢查和評(píng)價(jià)。防滲墻墻體質(zhì)量檢查采用檢查孔鉆孔取芯、注水試驗(yàn)、物探檢測(cè)等方法。
上、下游圍堰防滲墻共計(jì)抗壓試件113組,抗?jié)B試件17組,抗凍試件3組,彈性模量7組,分別按相應(yīng)規(guī)范要求進(jìn)行了28 d齡期抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B及抗凍試驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)得出圍堰防滲墻抗壓:最大值R28max=34.7 MPa,最小值R28min=27.2 MPa,平均抗壓強(qiáng)度R28=30.1 MPa;抗?jié)B性能:檢測(cè)結(jié)果>W10;抗凍性能:檢測(cè)結(jié)果>F100。結(jié)果表明混凝土抗壓、抗?jié)B及抗凍指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求,合格率100%,混凝土質(zhì)量?jī)?yōu)良。
全部注水48段,合格47段,滲透系數(shù)最大4.40×10-6cm/s,最小6.68×10-9cm/s,合格率97.9%。S-J-6檢查孔有一段不滿足設(shè)計(jì)要求,試段位置在0.0~5.0 m,且位于上游右堰端頭EL.2 280.00 m,對(duì)工程整體防滲效果影響甚微,后期經(jīng)過(guò),對(duì)該段進(jìn)行加強(qiáng)灌漿,二次注水檢查合格。
防滲墻物探檢測(cè)由中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司承擔(dān),采用單孔聲波、對(duì)穿聲波、聲波 CT、鉆孔全景圖像的物探方法對(duì)上、下游圍堰防滲墻墻體質(zhì)量和墻體底部與基礎(chǔ)接觸部位的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。其目的是查找防滲墻墻體夾泥、離析、開(kāi)叉及澆筑欠密實(shí)等缺陷,檢查墻體底部的浮渣厚度、接觸部位的緊密程度以及檢查墻下帷幕灌漿效果,對(duì)防滲墻施工質(zhì)量作出綜合評(píng)價(jià)。物探檢測(cè)工作量見(jiàn)表1。
表1 上下游圍堰防滲墻物探檢測(cè)工作量表
經(jīng)檢測(cè),圍堰防滲墻墻體聲波波速介于4 086~4 350 m/s(波速取對(duì)穿、單孔聲波),平均波速4 291 m/s;聲波CT 成果反映防滲墻混凝土密實(shí)性較好、均一性較好,與對(duì)穿聲波成果一致;墻體底部與基巖接觸部位接觸部位平均波速3 775~4 442 m/s,平均波速4 050 m/s;陡坎段接觸部位灌漿后對(duì)穿聲波平均波速4 082~4 813 m/s,平均波速為4712 m/s;墻下帷幕灌漿平均波速4 191~4 436 m/s,平均波速為4 330 m/s,均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。
本工程針對(duì)施工過(guò)程中覆蓋層厚、大孤石多、造孔效率低、陡坎及倒懸情況突出、施工工期緊等施工難點(diǎn)探索了一些有效的處理措施,為按期完成圍堰防滲墻施工、工程安全度汛和下一步大壩基坑開(kāi)挖創(chuàng)造條件。同時(shí),通過(guò)組織雙江口水電站防滲墻施工組織設(shè)計(jì)審查,引入專業(yè)咨詢單位采取檢查巡視和施工技術(shù)咨詢的方式,保證2名具有防滲墻施工經(jīng)驗(yàn)的專家常駐工地,對(duì)防滲墻工程承包人上報(bào)的灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)方案、防滲墻施工方案等技術(shù)資料進(jìn)行分析評(píng)價(jià)和把關(guān);引入物探檢測(cè)等手段進(jìn)行質(zhì)量檢查,有效確保了防滲墻施工質(zhì)量。從目前已測(cè)得的圍堰防滲墻監(jiān)測(cè)資料成果分析,滲透系數(shù)總體較小,防滲效果明顯。
參考文獻(xiàn):
[1] 涂揚(yáng)舉,嚴(yán)軍,唐茂穎,蔣常春,胡慶忠.瀑布溝工程大壩防滲墻施工[J].水利水電施工.2007(09);
[2] 徐勇,何燁.雙江口水電站圍堰防滲墻施工技術(shù).施工技術(shù).2017.08;
[3] 薛云峰.混凝土防滲墻質(zhì)量控制及檢測(cè)技術(shù)研究.中南大學(xué).2017.05;
[4] 羅慶松,宋衛(wèi)民,趙先鋒.黃金坪水電站大厚度超百米深防滲墻施工技術(shù).水力發(fā)電.2016.03;
[5] 周斌.獅子坪水電站大壩基礎(chǔ)防滲墻施工技術(shù)與質(zhì)量監(jiān)理.四川水力發(fā)電.2016.12.