趙 丹，翟新泰，敖培培

（1.中國國電四川毛灘水電開發(fā)有限公司，四川 樂山 614100；2.中國水利水電第四工程局第四分局，四川 成都 610091）

1 工程概況

毛灘水電站工程系夾江縣順河鄉(xiāng)境內(nèi)的青衣江干流上，千佛巖電站至青衣江匯口河段推薦的兩級規(guī)劃方案中的第一級電站。該電站采用河床式長尾水渠開發(fā)方式，工程開發(fā)任務(wù)為發(fā)電，并具備灌溉、防洪、城鎮(zhèn)工業(yè)、生活及景觀用水等功能，遠(yuǎn)期長征渠修建后，且服從長征渠灌溉用水及余水發(fā)電。電站為混合式開發(fā)，水庫正常蓄水位406.0m，回水至夾江水文站下游約0.8km處，額定水頭17 m，電站設(shè)計引用流量531 m3/s，電站裝機容量102 MW，水庫總庫容3×107m3，多年平均發(fā)電量4.885 3×108kW·h，其主要水工建筑物有廠房、儲門槽、沖沙閘、泄洪閘、尾水渠、左右岸防洪堤等工程。

工程樞紐的主要建筑物為左右岸防洪堤、左右岸接頭壩、泄洪沖沙閘（23孔）、電站廠房（3臺立式水輪發(fā)電機機組）和長尾水渠（6.18 km）。

2 地質(zhì)條件及施工特點

防滲墻成墻巖層自上而下為：①人工回填層：回填料取自松散的砂石料篩分的棄料，填筑高程為398.6～391.6 m。②第四系松散堆積層廣泛覆蓋，據(jù)鉆探和物探測試資料，查明覆蓋層厚度為88.26～104.46 m。③下伏基巖：上部棕紅色粉沙質(zhì)泥巖，夾黃、灰、褐色頁巖，泥灰?guī)r，石膏；下部紫紅色砂巖、粉砂巖夾泥巖。

施工特點：①防滲墻施工平臺填筑過程中，上部為漂卵石層，呈松散架空狀態(tài)，局部經(jīng)過當(dāng)?shù)厣笆虾Y分，為強透水層。②EL380.6 m以下，防滲墻地層部分位置存在膠結(jié)巖，膠結(jié)巖地層中鉆孔存在易卡鉆等問題，導(dǎo)致沖擊鉆和抓斗施工功效極低，且鉆頭磨損和抓斗斗齒損壞嚴(yán)重。③成墻面積49 444 m2，月最高施工強度28 100 m2，創(chuàng)下了國內(nèi)同地質(zhì)條件下以沖擊鉆作業(yè)為主、抓斗配合施工的防滲墻強度新紀(jì)錄。

3 防滲墻造孔施工方案

該工程是在廠房基坑開挖線以外形成類似五邊形的封閉軸線上，施工混凝土塑性防滲墻，成槽地層均在砂卵石層中。工程量及施工參數(shù)，如表1所示。

表1 工程量及施工參數(shù)

3.1 施工順序

本防滲墻分上橫、右縱、下橫、左縱四個分部工程。根據(jù)各分部工程墻深等實際情況，上橫、右縱、下橫率先開鉆，左縱陸續(xù)跟進。施工高峰期投入沖擊鉆機108臺，抓斗9臺套。

3.2 單元槽段劃分

單元槽段的長度根據(jù)實際地質(zhì)條件，結(jié)合該地層所選用的造孔方法確定，共劃分205個單元槽段（后為避免出現(xiàn)“三期槽”，調(diào)整后總槽段為204個，但工程總量不變）。本工程混凝土防滲墻為懸掛式。典型槽孔長度劃分示意圖，如圖1所示。

圖1 典型槽孔長度劃分示意圖

3.3 造孔成槽技術(shù)

結(jié)合本工程地質(zhì)條件和工期等要求，混凝土防滲墻采用“三鉆兩抓法”成槽，方法如下：①由于上層結(jié)構(gòu)松散，空隙大且透水性強，僅靠泥漿無法固壁，須改變孔壁土層的松散狀態(tài)結(jié)構(gòu)，封堵滲漏通道，才能成槽，因此鉆進主孔采用“邊鉆進，邊回填”的方法。鉆進過程中，向孔內(nèi)填入黏土，在鉆頭反復(fù)沖擊的作用下，部分泥漿附著在孔壁上，形成致密泥皮，封堵滲漏通道，部分黏土膨化成泥漿，起增大孔底泥漿懸浮沉渣的作用。②副孔造孔主要采用抓斗抓取的方法。當(dāng)主孔穿過回填層進入原始砂卵石地層后，發(fā)揮抓斗設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢，提高了造孔和成墻效率。遇抓斗不能有效抓取的底層，采用沖擊鉆進行鉆進。

4 造孔施工過程中出現(xiàn)的事故及處理方法

造孔環(huán)節(jié)是制約防滲墻施工進度和效益的關(guān)鍵工序，造孔所需時間越長，發(fā)生造孔事故的概率就越大，對工期和效益的負(fù)面影響也隨之加大。毛灘水電站廠房小基坑混凝土防滲墻受防滲墻施工區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多變的影響，孔會出現(xiàn)的頻次和嚴(yán)重程度也大大增加。所以，正確分析造孔事故發(fā)生的原因，尋找合理的處理手段，對加快防滲墻施工速度，整體提高施工效益，將有著很大的促進作用。毛灘水電站廠房小基坑混凝土防滲墻在施工過程中的問題，主要有造孔孔斜偏差、掉（埋）鉆、漏漿、卡鉆、塌孔等。

4.1 造孔孔斜偏差

為使防滲墻的有效厚度及各槽段間的有效搭接厚度滿足設(shè)計和規(guī)范要求，保證防滲墻連續(xù)的可靠性，根據(jù)《水電水利工程混凝土防滲墻施工規(guī)范DL/T5199-2004》的規(guī)定：①槽孔應(yīng)垂直，無梅花孔、小墻等。②孔位允許偏差不超過3 cm，孔斜率不得大于0.4%.③在遇到孤石、漂石地層以及基巖傾斜度大等特殊情況下，孔斜率應(yīng)控制在0.6%以內(nèi)。④一、二期槽孔接頭孔的兩次孔位中心在任意深度的的搭接厚度不得小于設(shè)計墻厚的2/3，且必須保證設(shè)計墻厚。

本工程選用原始的重錘法對空斜進行測量。方法如下：將鉆頭放至槽段內(nèi)不同深度位置（一般以2 m為單位），鋼絲繩繃緊后，測量鋼絲繩在孔口的位置偏距，根據(jù)相似三角形原理，即可計算得出孔底偏距和孔斜率。

4.1.1 孔斜偏差產(chǎn)生的原因

①開孔時，槽孔中心位置測量放線不精準(zhǔn)，導(dǎo)致鉆頭偏離中心位置且超出了規(guī)范允許范圍。②開鉆時，鋼絲繩自由行程較長，導(dǎo)致鉆頭跑偏，致使開孔時就產(chǎn)生偏斜。③鉆機平臺和鉆機軌道基礎(chǔ)固定不牢，鉆進過程中鉆機位置發(fā)生偏移或傾斜，導(dǎo)致孔斜。④造孔過程中，地層軟硬程度不同，鉆頭受力不均勻產(chǎn)生孔斜。⑤二期槽造孔過程中，已成槽的一期槽混凝土和二期槽砂卵石之間的強度不同，接頭孔易向二期槽一側(cè)傾斜，導(dǎo)致孔斜產(chǎn)生。

4.1.2 對孔斜偏差的處理措施

防滲墻槽段發(fā)生孔位偏差后，將影響槽段的墻體厚度，從而直接降低防滲墻墻體的有效搭接厚度，最終影響防滲效果。所以，在造孔施工中，要嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)程進行施工，預(yù)防孔斜的發(fā)生，并在過程中及時進行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)偏斜及時采取措施進行處理是最行之有效的方法。

毛灘水電站廠房小基坑混凝土防滲墻在造孔施工中，采取了以下主要措施對孔斜偏差進行處理：①一般原因?qū)е碌目仔?，采用回填碎石和黏土后重新鉆進的方法進行處理，且鉆進過程中進行糾偏，直至孔斜率達(dá)到規(guī)范要求。②因地層軟硬不均引起的孔斜，采用十字鉆頭低頻次劈打，將硬度高的地層修直，直至空斜率達(dá)到規(guī)范要求。③因探頭石、孤石、漂石造成的孔斜，采用回填碎石和黏土后重新鉆進，在鉆進過程中及時糾偏，直至偏斜率達(dá)到規(guī)范要求。因本防滲墻工程施工部位系砂卵石地層的特殊性，為避免對其他施工區(qū)域的擾動，未采用槽內(nèi)鉆孔爆破和聚能爆破。

上面4.1.1孔斜偏差產(chǎn)生的原因所述的①，②，③，是人為客觀原因所致，在實際過程中注意對上述因素的回避即可，在此就不贅述了。需要指出一點，采用抓斗進行抓取施工，在很大程度上可以避免或減小槽段孔斜的發(fā)生。采用“接頭管法”工藝進行槽段連接，可以確保接頭孔部位的搭接質(zhì)量，幾乎可以忽略一、二期間的接頭孔孔斜問題。

4.2 卡鉆、埋（掉）鉆

在造孔過程中，SH-21、SH-36各發(fā)生一次卡鉆，SH-39、YZ-10、YZ-14、ZZ-39都發(fā)生埋鉆事故，尤其是SH-39埋鉆處理的時間最長。（注：SH指上游橫向段，YZ指右縱向段，ZZ指左縱向段，XH指下游橫向段，下同）

4.2.1 發(fā)生卡鉆、埋（掉）鉆的主要原因

①EL398.6～391.6 m是人工回填區(qū)域，回填料取自松散的砂石料篩分棄料，導(dǎo)致回填區(qū)域出現(xiàn)架空現(xiàn)象，鉆頭鉆進時發(fā)生跑斜后導(dǎo)致卡鉆。②打回填材料為黏土的主孔時，鉆進速度偏快，出渣不及時，造成卡鉆。③副孔鉆進時，鉆頭向主孔懸空部位偏斜，造成“溜孔”，小墻部分卡住鉆頭，導(dǎo)致卡鉆。④造孔過程中發(fā)生塌孔，埋住鉆頭。

4.2.2 對卡鉆、埋（掉）鉆事故采取的處理措施

結(jié)合本工程實際情況，現(xiàn)場施工中主要采取以下處理措施：①根據(jù)造孔施工經(jīng)驗分析卡鉆、埋（掉）鉆孔內(nèi)情況，大致明確卡鉆、埋（掉）鉆深度和地層情況，采用低頻率重復(fù)向上提拉動作，逐步?jīng)_開卡鉆、埋鉆區(qū)間，取出鉆具。②埋鉆事故處理中采用上述方法仍然無法取出鉆具時，則移動鉆機，再次鉆劈打相鄰孔位，清空被埋鉆具兩旁障礙物后，取出鉆具。③特殊情況下，通過各種努力鉆頭仍然不能取出的時候，可考慮采取將鉆頭劈打擠出防滲墻的成墻區(qū)域，進行“棄鉆”處理。需要特別指出的是，該方法要確保棄鉆的位置在防滲墻成墻區(qū)域以外，否則不能保證成墻的質(zhì)量，后期將很有可能形成滲漏通道。

4.3 塌孔（槽）

SH-39、YZ-6、ZZ-24、SH-41各發(fā)生了一次嚴(yán)重塌槽事故，現(xiàn)場采用混凝土澆筑回填，回填后重新造孔，造成了一定的經(jīng)濟損失和工期耽誤。

4.3.1 塌孔（槽）產(chǎn)生的原因

結(jié)合現(xiàn)場實際情況分析，塌孔（槽）的發(fā)生有以下主要因素：①水下填筑層未經(jīng)過碾壓，填筑質(zhì)量差，因此密實度差，填筑體抗剪強度不高，導(dǎo)致槽壁容易失穩(wěn)而發(fā)生坍塌。②泥漿質(zhì)量不合格，在造孔過程中不能形成致密泥皮，或造孔時間過長，槽段長時間處于浸泡中，引起坍塌。③地下水位偏高，槽壁受到的外水壓力較大從而引起坍塌。④抓斗施工過程中，對槽段的擾動影響大，發(fā)生坍塌。

4.3.2 塌孔（槽）的處理措施

塌孔（槽）的處理措施應(yīng)根據(jù)工程所在地層的地質(zhì)特性和工程施工特點進行綜合考慮。一般情況下，對坍塌嚴(yán)重的區(qū)域都采取混凝土進行回填，在選擇混凝土的時候要充分考慮后期造孔的難度。塑性混凝土具有強度低的特點，能很大程度上降低后期造孔的難度。

4.4 漏漿

漏漿是防滲墻施工過程中最易發(fā)生的鉆孔事故。若漏漿處理不及時，槽段將會出現(xiàn)反復(fù)漏漿，進而引起塌孔、埋鉆等嚴(yán)重事故。毛灘水電站廠房小基坑混凝土防滲墻共劃分204個槽段，據(jù)不完全統(tǒng)計，共有98個槽段均發(fā)生了多次不同程度的漏漿，尤其是YZ-5、YZ-3、YZ-1反復(fù)程度尤甚。

4.4.1 導(dǎo)致漏漿發(fā)生的原因

①本工程所屬砂卵石地層相對松散，顆粒級配不連續(xù)、不均勻，造成層間接觸部分發(fā)生漏漿。②人工回填區(qū)域?qū)游茨雺好軐崳嬖跐B漏通道引發(fā)漏漿。③槽段內(nèi)外水位差大，因壓力差而產(chǎn)生滲流通道。④泥漿質(zhì)量差，不能在孔壁上形成致密完整的護壁泥皮，引起漏漿。

4.4.2 采取的堵漏處理措施

①對漏漿的槽段，采取向槽內(nèi)回填黏土、鋸末、膨潤土粉等材料進行堵漏處理，并及時向槽段內(nèi)補充泥漿，避免出現(xiàn)槽段坍塌。②對于嚴(yán)重漏漿的槽段，多次堵漏無效時，要根據(jù)漏漿通道的大小，先投放大塊石、后投入黏土，用鉆具搗實從而堵住漏漿通道或縫隙，以達(dá)到堵漏目的。③定期抽檢漿液質(zhì)量，從源頭將人為因素引起的事故概率降至最低。

5 結(jié)束語

毛灘水電站廠房小基坑混凝土防滲墻由于在施工過程中，及時對諸多事故進行了行之有效的處理，使得總工期提前12 d（既定節(jié)點目標(biāo)是2010年5月20日，實際完工時間是2010年5月8日），單位工程質(zhì)量被評為優(yōu)良，后續(xù)廠房小基坑開挖后實際防滲效果達(dá)到預(yù)期。

混凝土防滲墻造孔施工是由很多不確定、不可預(yù)見性因素影響的復(fù)雜過程，對孔故的處理必須客觀、細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)。果斷地處理各種孔故，盡快成墻，盡可能避免各種孔故的發(fā)生或加劇，才能從根本上確保防滲墻的施工進度和質(zhì)量，獲得更大的效益，而豐富的經(jīng)驗對孔故處理有著很大的益處。毛灘水電站廠房小基坑混凝土防滲墻項目的成功實踐，對其他類似地質(zhì)構(gòu)造的混凝土防滲墻施工具有一定的借鑒意義。

[1]中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會.D L/T5199—2004水電水利工程混凝土防滲墻施工規(guī)范[S].北京：中國電力出版社，2005.

[2]陶景良.混凝土防滲墻施工[M].北京：水利水電出版社，1988.