程國忠

【摘要】在電站建設中，其最關鍵的部位即是進水口圍堰，是其安全的保障。在修建某水利電站圍堰中，由于其所在的水庫庫區(qū)水深較大、且料源受限、又跨越冬季，不僅增加了其施工難度，而且還容易因高水頭、空隙率大等增加圍堰防滲處理的難度，因此，本文詳細介紹了灌漿閉氣、圍堰型式選擇以及填筑施工等技術。

【關鍵詞】圍堰；填筑；灌漿

一、工程簡介

某水利電站位于水庫附近，主體建筑物包括取水口工程、壓力引水洞工程、地下電站工程以及升壓站、交通洞等工程。取水口工程為獨立式取水口，總高度56.8 米；電站進水口施工前，需先修建進水口圍堰，保證進水口建筑物在干地內(nèi)施工。

二、圍堰地質(zhì)條件和型式的確定

圍堰地質(zhì)勘查段在水庫水位以下，大約長95 米，勘察期間庫水位高度大概是300 米。水底干凈無雜物，水底基巖巖性并不復雜，主要是花崗巖，基巖分布面積較大，但巖體并不完整，局部有破碎現(xiàn)象，弱風化底板深埋10至30 米。

草土圍堰、木籠圍堰、竹籠圍堰、鋼板樁圍堰、混凝土圍堰、土石圍堰等，都是可使用的圍堰按材料。該工程位于北方，最大圍堰高度在50米以上，因此，填筑施工是在水中進行的。通過對比分析，該工程最適合使用土石圍堰，不適合使用草土圍堰、混凝土圍堰以及木籠圍堰。

電站隧洞進口導流建筑物采用圍堰+巖坎擋水，設計靜水位為304.89米，考慮風浪爬高2.156米及水面雍高0.006米及0.5 米安全超高后，圍堰頂高程為307.552 m，圍堰頂高程最終確定為307.60米。巖坎頂高程為283.2米，底高程為249.0米。圍堰采用1號支洞控制段、地下電站廠房石方開挖料填筑，填筑料來源豐富，運距較近。

三、圍堰施工

工程施工期間水庫正常運行，正常蓄水位301.1米，圍堰頂高程為307.6米，最底部位高程為249.0米，最大堰高58.6米，水上施工部分堰高6.46 米，填筑工程量為1.28 x 104 立方米，工程填筑一次成型，防滲工程在圍堰填筑完成后進行。

工程設計上圍堰堰體采用鉆爆法洞挖石渣料填筑，為塊石架空結(jié)構(gòu)，空隙率較大，且部分塊石體積較大。圍堰填筑利用永久交通洞作為運輸通道，填筑自基坑左岸單向進占。圍堰防滲采用堰體膏狀漿液防滲和基礎帷幕灌漿結(jié)合。

1. 圍堰施工特點與措施

1.1 施工特點

不同于傳統(tǒng)圍堰，該圍堰施工時料源受限、因此，界制約條件欠佳；由于該圍堰所在電站庫區(qū)區(qū)域水深較大，因此，在進行圍堰填筑施工時容易出現(xiàn)洞渣料分離現(xiàn)象；圍堰填筑前期，拋投石渣自然堆積坡比是1：1.2、1：1.3，與設計坡比不符；采用鉆爆法洞挖石渣料，進而填筑圍堰，因此圍堰填筑空隙率大、有塊石架空結(jié)構(gòu)；在冬天進行圍堰填筑施工，勢必會影響填筑質(zhì)量。

1.2 采取措施

針對該圍堰位于電站庫區(qū)內(nèi)，圍堰所在區(qū)域水位較深，圍堰填筑時存在洞渣料分離嚴重

以及圍堰填筑存在塊石架空結(jié)構(gòu)，空隙率較大問題，填筑時將洞渣料在現(xiàn)場或?qū)⒍赐谑阎羾咂脚_上進行挑選，對粒徑大于20厘米進行破碎處理或運走，符合要求的填至圍堰防滲線附近，不符合要求的填至其它部位。

針對圍堰填筑在冬季進行，對填筑產(chǎn)生一定影響；計劃采取加大圍堰填筑施工強度，在冬季結(jié)冰前將圍堰以10%的坡度填至水面附近，后期圍堰水面結(jié)冰后采用反鏟破冰后再進行填筑，防止填筑料架空。

針對圍堰填筑前期拋投石渣自然堆積坡比為1：1.21：1.3，與設計坡比存在差異，在保證圍堰堰體穩(wěn)定、盡可能不增加圍堰拆除工程量前提下，也為圍堰填筑及灌漿施工期間創(chuàng)造有利施工平臺，采取將該圍堰填筑分為兩期進行，一期先按自然堆積坡比為1：1.2 1：1.3填筑成型，并在一期填筑時，下游在堰頂預留出削坡培厚的富裕寬度，待基坑抽水完成后，采用反鏟自上而下按設計坡比進行修坡至設計坡比；上游受水庫影響無法二次消坡，需在一期填筑時將頂部加寬3—4 m，形成1：1.21：1.3自然坡，填筑成型形成后采用長臂反鏟自上而下進行修坡，盡可能使之底部滿足設計坡比要求。

2. 填筑施工

2.1 圍堰填筑施工順序

填筑與圍堰結(jié)合設計，采用石渣由左向右進占堆筑。

分區(qū)填筑工程量見表1 。

2.2 圍堰水下拋填

工程圍堰填筑的方式，主要是水下填筑。施工前，選擇水下填筑要先進行測量，放出圍堰軸線、填筑邊界線，水下填筑的控制線選擇在兩岸岸坡上標識。采用端進法進占圍堰石渣料，自卸汽車直接拋投，推土機，如鏟車、挖掘機等，將堤頭物料推平，然后在反復碾壓，這樣就成了穩(wěn)定的堤頭。堰體水下部分自然拋填，方向是從左岸向右岸。在水下加寬體填筑時，要按照施工順序先填筑d≤20厘米的土石混合料，為以避免大的塊石進入防滲體區(qū)域，隨后再跟進填筑石碴料，以防造成防滲體施工的難度系數(shù)。

2.3 圍堰水上填筑

圍堰水上石碴料填筑作業(yè)按卸料、鋪平、碾壓三道工序，流水作業(yè)法施工。圍堰水面以上填筑施工采用自卸汽車，進占法和后退法卸料施工。采用推土機平整后采用自卸車碾壓。

圍堰填筑施工嚴格按照設計圖紙標注的尺寸和要求進行施工，控制填筑邊線和堰體坡度，力求避免欠填并將超填控制在規(guī)范規(guī)定的范圍以內(nèi)。圍堰填筑每層施工開始以前，采用測量儀精確的測放點線，標示出每層堰體的設計邊線，然后再考慮削坡寬度）后確定出實際施工的填筑輪廓線，做好標記、打出界樁。在填筑施工中嚴格遵照標示的填筑控制邊線進行施工。每層堰體填筑完成，再采用測量儀測放點線，定出該層堰體底面和頂面的設計邊線并做出明顯的標記，然后采用液壓反鏟在專人指揮下進行削坡整平，局部在由人工輔以鐵鍬等進行削坡處理，削坡培厚過程中應分層碾壓，分層厚度不超過0.5米，經(jīng)削坡處理斜坡碾壓后的坡面力求平整順直，并達到壓實后空隙率。如為砂礫石料，要求壓實后相對密度不小于0.7。

3. 圍堰灌漿

3.1 灌槳方案

圍堰為塊石架空圍堰，堰體是石渣堆石體。通過對其它圍堰堵漏工程的經(jīng)驗進行總結(jié)，該工程采用速凝膏漿帷幕灌漿，以達到防滲效果。水泥膏漿是一種低水灰比的膏狀漿液，它是將粉煤灰、粘土、膨潤土等摻合料和少量外加劑添加到水泥漿中混合而成，從而使膏漿的剪切屈服強度值比其本身重力影響要大。

3.2 速凝膏槳的施工工藝

1）施工設備。膏漿可以利用常規(guī)水泥灌漿的孔位進行灌漿施工，因此鉆孔不需要特別的設備，但速凝水泥膏漿與普通水泥漿在性質(zhì)上有較大的差別，因此需要采用特制的攪拌系統(tǒng)和泵入系統(tǒng)進行速凝水泥膏漿施工。如中國水科院研制的M-1000大容量高效制漿機可以攪拌濃度大于2.5Pa.s的膏漿，且具有工效高、扭距大、壽命長、易于維護等優(yōu)點。泵入系統(tǒng)可以采用混凝土泵、螺桿泵等進行膏漿施工。

2）工藝參數(shù)。膏漿的施工工藝參數(shù)一般可以參照常規(guī)水泥灌漿進行，可以采用自上而下、分段填壓式灌注；膏漿的配比參照水泥灌漿通常分為4—6級，通過漿液變換標準逐級變濃；結(jié)束標準一般可以孔口返漿或孔內(nèi)有壓。

膏漿的孔排距根據(jù)現(xiàn)場地層情況確定，由于膏漿的屈服強度較大，因此其擴散范圍受到一定約束，故孔排距應比水泥灌漿的孔排距小。為進一步提高灌漿效果，可在兩排膏漿灌漿孔中間設置一排水泥灌漿孔。

3）特殊工藝。①接力灌注法：由于膏漿自身的阻力較大，在運動過程中容易發(fā)熱，會縮短漿液的凝結(jié)時間，且采用速凝材料，容易造成堵管和堵孔事故。同時在高流速、大開度的架空結(jié)構(gòu)地層，對灌入的漿液要求不僅具有截斷水流、自身凝固的特性，而且需要具有相當?shù)牧鲃有?，能擴散到足夠遠的范圍。采用接力灌注的方法，不僅可以大大減少堵管、堵孔事故發(fā)生的概率，而且由于灌漿泵直接位于所灌孔的附近，管路距離短，可以將相當稠度的膏漿泵入孔段內(nèi)且在壓力下擴散到一定的距離，在塊石架空地層膏漿擴散范圍可達到4一5米。

②膏漿的間斷式灌注：對于開度大、流速高的地層，一般使用快速注漿速度的方法進行 堵漏灌漿，并使灌入的膏漿量大幅超過被水流沖走的膏漿量，可以將速凝膏漿不連續(xù)灌注于漿液擴散范圍要求在2 米以下的地層中。膏漿的剪切屈服強度值能夠克服自身的重力，在孔內(nèi)形成漿柱，在灌漿孔內(nèi)完成膏漿凝結(jié)過程，再灌入新拌制的膏漿，將具有一定強度的孔內(nèi)膏漿擠入裂隙里，為了將已凝結(jié)的膏漿擴散到更遠的位置，要連續(xù)灌入膏漿。

③信息化灌漿：如果地層流速高、漏量大，使用速凝膏漿灌注效果不明顯，可配合采用模袋灌漿或充填級配料技術，當然，這需要采用孔內(nèi)電視探測灌段的地層情況，從而進行合理判斷，以制定封堵措施。