浅谈坝基深厚覆盖层防渗墙施工技术

【摘要】由于特殊的地域条件，我国西南、西北等地区的许多待建或在建的水利电力枢纽将不可避免地位于深厚覆盖层上，有些工程覆盖层甚至深达几百米，在如此深的覆盖层上，修建高坝大库，目前尚无很多成熟的工程经验可供借鉴，许多关键性的工程技术问题需要通过深入系统的研究加以解决。本文以某水利枢纽坝基90m深防渗墙为例，对深厚覆盖层防渗墙施工技术进行浅谈。

【关键词】防渗技术 深厚覆盖层防渗墙 施工

中图分类号：TU74文献标识码： A

1工程概况

某水利枢纽工程坝基下为冰碛砂砾石覆盖层，最大厚度约150m，成分复杂，渗透系数变化大。覆盖层的防渗处理采用上部深90m，厚1m的混凝土防渗墙下接几排灌浆帷幕来全部截断覆盖层渗流防渗。

2 地质条件

据前期钻孔揭示，坝基覆盖层最大厚度150m，成分复杂，渗透系数变化大。覆盖层自下而上可分为三大类地层：冰碛层、砂层、冲洪积和坡积层。冰碛层厚度80～148m，主要以漂石、块石、砾石及砂为主，成分以花岗岩、片麻岩、片岩及灰黑色变质岩组成。砂层透镜于坝基左侧偏上游冰碛层中，顺河向长约460m以上，宽约170～250m，埋深18～35.4m，最大厚度43.7m，空间展布成“杏仁状”。冲洪积和坡积层分布在河床、漫滩表层，厚度3.0～29.3m，结构复杂，相变较大。

3防渗墙设计概况

深槽段防渗墙（起止桩号为0+218.00～0+299.00）墙体混凝土强度设计指标为C20混凝土，抗渗等级为W10，且R180≥25 MPa。对于0+299.00～0+370.04岸坡段墙体，因拉应力较大，R180≥35 MPa ，抗渗等级为W10，设计墙厚1.00m，防渗墙最深90m。坝肩防渗墙设计嵌入基岩深度为1.0m。防渗墙造孔成槽将要穿过的地层为冰碛层、砂层、冲洪积和坡积层；基岩主要为角闪黑云二长片麻岩。

4防渗墙施工总体方案概述

（1）冲击钻机“钻劈法”成槽；

（2）优质膨润土泥浆护壁，确保孔壁稳定；

（3）泥浆下“直升导管法”浇筑混凝土；

（4）采用YBJ1200型液压拔管机进行“接头管法”墙段连接；

（5）预埋灌浆管和仪器埋设采用特制钢桁架定位下设。

5施工中主要技术难点及对策

5.1复杂覆盖层中防渗墙成槽工艺

5.1.1难点：

(1) 本工程覆盖层为冰碛层、砂层、冲洪积和坡积层，结构松散且极不均匀，夹有砂层透镜体，富含漂石、块石、砾石及砂，块石最大直径超过1m，岩性复杂，大多弱风化，坚硬松散且无胶结，有大孤石及块石架空现象。在如此复杂的覆盖层中造孔成槽绝非易事，如不及时观察施工时槽孔情况变化并采取相应的技术处理措施，极易导致漏浆、塌孔、坍槽、卡钻等等事故的发生，成槽难度极大。

(2)在成槽过程中发现，孔深在8～14m段、65～76m段地层中存在大量的大块崩石、漂石、孤石，有的孤石直径可达10m以上（在Y-18＃、E－18＃槽孔中），钻头磨损严重，造孔工效极低；

（3）孔内存在大量“探头石”，造孔常出现偏斜，“修孔”难度极大。

5.1.2主要对策：

（1）造孔方法的改进：由于地层中分布有大量的特大块石、孤石、沙层，且漏浆现象严重，采用反循环钻机钻进时，砂石泵强大的吸力不利于漏浆通道的封堵且极易造成孔壁的坍塌，另由于存在大孤石（直径在1.m以上），抓斗亦不适合这种地层施工，因此，施工中使用了大功率冲击钻机（电机功率为75kw），采用“钻劈法”成槽，极大的提高了钻孔工效(钻孔平均工效达到3.78m/台日)。

（2）使用优质膨润土泥浆护壁：优质泥浆有利于成槽时的孔壁稳定，以及混凝土浇筑质量的控制。在砂砾石地层中造孔成墙，孔壁稳定是关键，所以采用优质膨润土拌制护壁浆液。

(3)对孔内块石进行聚能爆破：在混凝土防渗墙造孔中遇大块崩石、漂石、块石、卵石时，钻进困难时，采用槽内聚能爆破，以避免孔斜超标，加快成槽速度。孔斜一旦超标，一般需回填后继续造孔。回填材料一般为坚硬的大块卵砾石，一般回填至发生孔斜部位上方约1m，然后重新钻进，进行纠偏。

5.2高强度混凝土防渗墙接头处理方案

5.2.1工程难点：

（1）由于本工程防渗墙的墙体材料设计为R180≥25MPa（深槽段，岸坡段R180≥35MPa），强度高，难以使用已往常用的“钻凿法”套打一钻连接墙段。

（2）槽孔深度达到90m，在如此深的槽孔内采取“接头管”进行墙段连接国内尚属首次，接头管的下设及起拔要求极高，操作难度极大。

5.2.2主要对策：

（1）采用“接头管法”： “接头管法”是目前混凝土防渗墙施工接头处理的先进技术，具有质量可靠、施工效率高的特点，是超深防渗墙（>60m）的关键施工技术之一，尤其适用于墙体材料强度高、工期紧的工程。“接头管法”施工有一定的技术难度，但有着其它接头连接技术无可比拟的优势：首先，由于接头管的下设，可以克服套打高强度混凝土接头的难题，节约时间，提高工效，节约墙体材料，降低费用；其次，“接头管法”连接接头的形状有利于延长渗径，保证了墙体抗渗要求；第三，这种接头连接由于具有最大的镶嵌强度，增加了摩阻力，更好地传递单元墙段之间的应力，使墙体的上下和左右受力条件好，形成了墙体可靠连接。

（2）加强接头管下设及起拔管理，预防施工事故

首先本工程采用最先进的YBJ1200全液压拔管机型拔管机，是目前国内防渗墙施工中使用过的最大口径、最大吨位的液压拔管机。并成立拔管小组，专门负责接头管的下设及起拔工作,避免人为因素发生铸管事故发生。

其次严格按照以下措施进行操作：

（a）控制导墙建造质量，核算接头管起拔时导墙所需的支承力，以免起拔过程中造成导墙变形或下沉；

（b）严格控制端孔孔位及孔形，孔位偏差不大于3cm，开孔不压向二期槽孔；孔形偏差严格按规范要求，最好控制在3‰以内。

（c）端孔直径宜控制在110cm左右，以利于接头管的下入。端孔深度宜超过相邻副孔0.2m，以利于接头管的定位，防止开浇时混凝土的冲击使接头管移位偏离，造成接头管底部出现反坡，影响二期槽孔的刷洗质量，形成缺陷。

（d）端孔成孔过程中及成孔后进行孔形检测，孔斜超标及时修正，避免卡管。

（e）接头管下设之前，应检查其圆度、直度，底阀开关灵活，否则进行处理。

（f）根据以往的施工经验及现场生产性试验，确定合适的起拔时间。混凝土开浇后，留取混凝土样，观察其初凝情况，当试样基本初凝时开始起拔接头管，起拔原则为勤拔、少拔，这样既可以消除混凝土对接头管的粘结力，又可以避免混凝土尚未完全初凝而坍塌。

（g）起拔接头管时，边拔管边向接头孔内注入泥浆，以消除接头管起拔时在接头管底部产生的真空负压导致混凝土产生缩变而坍塌。

通过采取以上措施，本工程接头管起拔成功率达到了100％，最大拔管深度达到90m，创造了国内“接

4.3深槽内预埋灌浆管

本工程预埋灌浆管由外径为φ121mm、壁厚为5.5mm、长度为6m的无缝钢管制作而成，由φ18mm钢筋制作保持架，连为整体，定位架在深度方向的间距为6m，底部距槽底2m。最底部一节根据槽孔深度进行调整。

5.3.1难点：

(1)本工程墙内预埋灌浆管深度达到90m，在国内还属首例，精度要求极高，下设难度非常大。

（2）预埋灌浆管的上浮问题：当浇筑工序控制、预埋管下设不合适、固定不牢固时，可能会发生预埋管桁架上浮的现象。

5.3.2主要对策：

（1）制作特制的预埋管桁架，保证预埋管吊装、下设垂度及槽内固定。

（2）下设采用吊车起吊，在孔口进行对接焊接，然后整体下设，灌浆管在槽口固定在导墙上。灌浆管底口缠过滤网，防止混凝土进入管内；灌浆管桁架底段先期入槽，并稳妥地架立于孔口，其余段利用吊车起吊，与底段进行逐段对接。灌浆管接口处利用电焊机牢靠地进行焊接连接。每一接口处竖向焊设2～3根钢筋加劲肋，以确保接口处强度；

当全部预埋管桁架对接完毕后，利用吊车进行整体下设。下设时一定安全、平稳，对应好桁架在槽中的位置。遇到阻力时不能强行下放，以免桁架变形，造成管体移位，影响下设精度。

预埋灌浆管入槽后的定位最大允许偏差符合下列规定：定位标高误差为±5cm，垂直墙轴线方向为±2cm，沿墙轴线方向为±2cm，孔斜率不大于0.4%。

5结束语

在深厚覆盖层上建坝，为了使工程能充分的发挥效益并确保工程的安全，坝基防渗是一个突出的问题，目前最为可靠的办法，是建造防渗墙，新疆下坂地水利枢纽坝基90m深防渗墙的成功施工，从造孔工艺、接头形式、预埋管工艺等方面进行了成功实践，并积累了一定的经验，对推动我国深厚覆盖层防渗处理技术的发展，具有深远的意义。

参考文献：①《水利水电工程防渗墙施工技术规范》（SL174-96）