长江三峡技术经济发展有限公司
摘要：塑性混凝土防渗墙施工便捷、工期短、成本低、防渗效果好，文章对乌东德水电站左岸导流洞出口围堰防渗墙施工工艺、施工方法、控制重点进行阐述。
关键词：乌东德水电站；导流洞；围堰施工；工艺
一、工程概况
乌东德水电站装机容量10200MW，多年平均发电量401.1亿kW?h，正常蓄水位975m，相应库容58.63亿m3。枢纽建筑物由挡水建筑物、泄洪建筑物、引水发电系统等组成。
乌东德水电站施工导流采用河床一次拦断全年围堰、隧洞导流的方式，共布置5条导流隧洞，其中左岸布置2条，右岸布置3条，5条导流隧洞总长8091.5m。其中，左岸靠地下电站山里侧布置2条导流隧洞，尾段与左岸厂房尾水隧洞结合；右岸靠地下电站山里侧布置3条导流隧洞，其中2条尾段与右岸尾水隧洞结合。
左岸导流洞出口围堰围护范围内有3#尾水隧洞出口、1#～2#导流隧洞出口（与1#、2#尾水隧洞出口结合）、泄洪洞消能塘及泄洪洞与厂房尾水导墙。
二、地质条件
左岸导流隧洞出口临时围堰所处花山堆积体部位，覆盖层一般厚50m~70m。上部为崩塌堆积的块石碎石层，厚度一般20m左右，临近金沙江边分布冲洪积的砂卵石层，地表分布的漂石块径一般为40cm~50cm，局部漂石或块石的块径达3m~4m，中部为厚度在10~26m的粉质粘土层；下部以崩坡积和冲积形成的漂石、卵石夹块石堆积层，厚度一般20~25m，块径一般为40~50cm。下伏基岩为落雪组薄层灰岩，中厚层灰岩及薄层白云岩和黑山组（Pt2hs）浅灰绿色千枚岩、深灰色薄层灰岩及红褐色铁质粉砂岩。
三、导流洞出口围堰塑性混凝土防渗墙设计
左岸导流洞出口枯水期围堰采用0.8~1.2m厚塑性混凝土防渗墙进行防渗，防渗墙长度为483.196m，防渗墙顶面高程为827.5m，防渗墙施工平台高程828.5m，防渗墙最大设计深度约80m（实际施工最大深度为82m），墙体入岩1m。墙体材料设计性能指标：抗压强度R28=2～3MPa；渗透系数K≤1ⅹ10-6cm/s；允许渗透比降J≥80；弹性模量≤2000MPa。
四、防渗墙施工
出口围堰防渗墙采用冲击钻机“钻劈法”造孔成槽，该法对地层适应性好。防渗墙单元槽孔一般由主孔及副孔组成，主、副孔相间布置，分两序间隔造孔成槽、浇筑墙体混凝土。其中先施工的为一期槽孔，后施工的二期槽孔将所有槽段连接成墙。
主孔施工，主孔开孔施工时因回填地层松散，主要以回填黏土挤密式冲击开孔，开孔冲击时，使用黏土在槽内制浆，为防止孔口坍塌，钻进时放慢进度，多冲击，少抽砂，同时实行孔口回浆（即槽内泥浆抽出后直接从孔口返回槽内）；钻进施工中如遇大的孤石、块石，上部30.0m以内，根据钻进偏斜情况，在确保孔口安全的前提下，实施孔内钻孔爆破，30.0m以下可采取聚能爆破。副孔施工时，尽量采取上劈下钻、多劈少钻的方式，同时劈打时在副孔两边下放接砂斗接渣。由于该工程防渗墙地层为崩塌堆积层，由于地层不均一，为保证造孔质量与施工进度，在钻具的选用上使用平底钻。
在一期成槽施工中，为防止相邻二期槽被浇筑“击穿”，相邻两一期槽未浇筑前，二期槽不能擅自开孔，为加快施工进度，可根据地层情况，在其中一个一期槽浇筑且接头孔施工完毕后，根据情况可施工相邻二期槽的2#孔，但即使能施工，一般不宜超过30.0m，且另一个相邻的一期槽开浇前，要将开的孔进行回填。
泥浆拌制，泥浆配合比确定前，由试验室按规定的检测项目进行膨润土性能测定，然后由试验室进行设计及试配；在防渗墙生产性试验时，试配几种性能指标不同的泥浆并进行现场试验，根据成槽中实际泥浆护壁效果取样测试后予以调整，以确定施工时的配合比。拟定的新制膨润土泥浆初步配合比见表4-1。
按规定的配合比加入制浆材料配制泥浆，各种材料的加量误差不得大于5%；泥浆处理剂使用前，配成一定浓度的水溶液，以提高其效果。纯碱水溶液浓度为20%，CMC水溶液浓度为1.5%。泥浆搅拌选用ZJ-800型高速回转制浆机将加入的膨润土与水搅拌均匀；膨润土浆的搅拌时间为3~5min。搅拌好的新鲜泥浆排放到泥浆池中静化膨胀，新鲜泥浆在使用之前至少静化膨胀24小时。为了适应连续的成槽和循环的要求，预先制备大于最大槽段清孔换浆消耗量的泥浆，并贮存在泥浆池中。泥浆站附近设泥浆试验室，新制泥浆检测合格后方可使用，检测项目及主要技术指标见表4-2、表4-3。
终孔及清孔验收，槽孔清孔换浆结束1小时后，应达到下列标准：孔底淤积厚度不大于10cm；泥浆密度不大于1.15g/cm3；泥浆粘度不大于32s～50s；泥浆含砂量不大于6%。泥浆取样位置距孔底0.5m～1.0m。二期槽在清孔换浆结束之前，用刷子钻头清除一期槽孔端头混凝土孔壁上的泥皮。结束标准为刷子钻头上不再带有泥屑，刷洗过程中，孔底淤积不再增加为准。
预埋墙内帷幕灌浆管，预埋灌浆管的管材使用钢管作为预埋管，管径为φ110mm，壁厚3mm，单排布置，埋管间距为2.0m。在焊接平台上将灌浆钢管焊接在钢筋骨架上。钢筋骨架根据防渗墙槽段长度及管距决定。骨架及预埋管在加工场下料，现场拼装焊接成桁架，每节长度12m。现场孔口对接成整体。鉴于预埋灌浆管较深，为了保证同一槽孔内的预埋灌浆管位置准确并防止浇筑混凝土时产生移位、弯曲，采用Φ22螺纹钢筋制作专门用于支撑、定位的钢筋骨架，并将预埋钢管焊接固定在钢筋骨架中间。同一槽孔内钢筋骨架的上端和下端用钢筋桁架和预埋管连接成一个整体。在钢筋骨架制作场地制作定长钢筋骨架，除底节外节长一般为12m，底节节长根据各槽孔的深度适当接长或截短。
吊装入槽，为防止钢筋骨架弯曲变形，采用起吊架吊装，双吊点法安装，在孔口对孔入槽。安装吊架作用是桁架吊起后，只受到向上的拉力，而不受到或少受到横向拉力，避免桁架变形。
防渗墙混凝土施工，混凝土配制，配制混凝土的原料，在配制前分批进行原材料性能检测。原材料应满足如下性能指标：
水泥：强度等级不低于32.5等级普通硅酸盐水泥。
骨料：粒径5~20mm，含泥量≤1%；表观密度2550kg/m3，针片状颗粒含量≤15%。
砂：细度模数2.4～2.8，石粉含量（小于0.15mm的颗粒）6%～18%，含水量≤6%，表观密度≥2500 kg/m3。
膨润土或粘土：应满足制泥浆用土料要求；
水：符合拌制混凝土用水要求。
防渗墙混凝土浇灌，混凝土开浇时采用压球法开浇，每个导管均下入隔离塞球。开始浇筑混凝土前，先在导管内注入适量的水泥砂浆，并准备好足够数量的混凝土，以使隔离的球塞被挤出后，能将导管底端埋入混凝土内。
混凝土必须连续浇筑，槽孔内混凝土上升速度不小于2m/h，导管埋入混凝土内的深度保持在1~6m之间，以免泥浆进入导管内。
槽孔内混凝土面均匀上升，其高差控制在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，在开浇和结尾时适当增加测量次数。
墙段连接，根据本工程的施工特点，槽段连接采取接头管法，即在清孔换浆结束后，在一期槽两端孔位置下设钢制接头管，孔口固定，在混凝土浇筑过程中，根据混凝土初凝时间和混凝土面上升速度及上升高度起拔接头管。混凝土浇筑后接头管部位形成二期槽端孔，待二期槽成槽后连接成墙。
接头管下设前一定要对接头孔进行严格检测，保证接头孔的垂直度，下放过程中不能强拉硬放，防止破坏孔壁。接头管按槽孔深度配置。下设前检查接头管底阀是否正常，底管淤积泥砂是否清除，接头管接头的卡块、盖板是否齐全，锁块活动是否自如等，并在接头管外表面涂抹润滑油或脱模剂。
拔管，浇筑完成一定时段之内，根据槽内混凝土初凝情况逐渐起拔接头管，在一期槽孔端头形成接头孔。拔管法施工关键是要准确掌握起拔时间，起拔时间过早，混凝土尚未达到一定强度，出现接头孔缩孔和垮塌现象；起拔时间过晚，接头管表面与混凝土的粘结力使摩擦力增大，增加了起拔难度，甚至接头管被铸死拔不出来，造成孔内事故。为了取得混凝土初、终凝时间及拔管的参数，事前需进行混凝土拔管的模拟试验，取得拔管的合理参数。
五、防渗墙施工质量检查
防渗墙体质量检查采取钻孔声波、压水检测法，左岸导流洞出口围堰防渗墙施工，根据施工技术要求，委托第三方物探检测公司对导流洞出口围堰塑性混凝土进行声波检测，共检测7个槽段。经检测7个槽段声波值为3224m/s～3380m/s之间。压水检测结果，出口围堰防渗墙质量检查孔施工完成5孔，注水试验55段，渗透系数均小于1×10-6cm/s，取芯情况较好，单根最长芯样达1.55m，单孔取芯深度最深达76m。
防渗墙效果检测，出口围堰防渗墙于2012年6月28日施工完成。随后2012年7月工区进入汛期，汛后检测防渗墙渗透系数小于1×10-6cm/s。
防渗墙普遍应用于在水利水电工程、大型水库等工程，施工工艺成熟，施工流程相对简单，可操作性较强、适应范围广、防渗效果可靠等优点。导流洞出口枯水期围堰采用防渗墙进行防渗，为导流出口基坑一线施工创造了有利条件。
参考文献：
中国长江三峡集团公司，中国葛洲坝集团股份有限公司。金沙江乌东德水电站左岸导流洞工程施工招标文件、投标文件。
论文作者:王纪胜,骆礼才,胡晓宁
论文发表刊物:《基层建设》2015年27期供稿
论文发表时间:2016/3/16
标签：防渗墙论文; 混凝土论文; 泥浆论文; 围堰论文; 隧洞论文; 东德论文; 钢筋论文; 《基层建设》2015年27期供稿论文;