惠州抽水蓄能电站上水库混凝土防渗墙施工.pdf

第 3 6卷 第 9期 2 0 1 0年 9 月 水 力 发 电 惠 州 抽 水 蓄 能 电 站 上 水 库 混 凝 土 防 渗 墙 施 工 申碧征 ，任 朗明 ，吴新红 ( 中国水利水 电建设 集 团第八工程局 有 限公 司四分局 ，湖南 长 沙 4 1 0 0 0 1 ) 摘要 ：惠州抽水蓄能 电站上水库南侧地形较低 ，库岸为 中一 弱透水层 ，自主坝左岸上游单 薄分水岭 到副 坝四，包 括 一 、二 、三垭 口，采用混凝土防渗墙( 覆盖层 )+ 帷幕灌浆( 基岩 )的综合防渗方案。防渗墙采用钻劈 法成槽 ，气举 法和反循环法 清槽 ，采用直升导管法 进行 泥浆下混凝 土浇 筑。对槽 内孤石或大块石 、槽孔坍塌 、导向槽变形 、槽 内 漏浆 、卡钻 、导管堵塞等情况进行 了重点处理 。检查结果表 明，防渗墙浇筑质量 良好 ，完全满足设计 要求 。 关键词 ：混凝土防渗墙 ；施工 ；上水库 ；惠州抽水蓄能 电站 Co n c r e t e Cu t o ff W a ll Co n s t r u c t i o n f o r Up p e r Re s e r v o i r o f Hu i z h o u Pu mp e d - S t o r a g e P o we r S t a t i o n Sh e n Bi z h e ng ，Re n L an g mi n g ，Wu Xi nh o ng ( T h e F o u r t h B r a n c h o f S i n o h y d r o B u r e a u 8 C o ， L t d ， C h a n g s h a Hu n a n 4 1 0 0 0 1 ) Ab s t r a c t ： T h e s e e p a g e c o n t r o l s y s t e m f o r t h e u p p e r r e s e r v o i r f r o m t h e l e ft b a n k d r a i n a g e d i v i d e o f ma i n d a m t o t h e f o u r t h a u xi l i a r y d a m o f Hui z ho u Pu mp e dS t o r a g e Po we r S t a t i o n c o ns i s t s o f c o nc r e t e c ut o ff wa l l for o v e r bur de n l a y e r a n d c u r t a i n g r o u t i n g f o r b a s e r o c k r e s p e c t i v e l y T h e w a l l g r o o v e wa s c o n s t r u c t e d b y b o ri n g c l e a v i n g me t h o d a n d c l e a n e d b y a i r l i ft a n d r e v e r s e c i r c u l a t i o n me t h o d T h e c o n c r e t e w a s p o u r e d i n t o t h e b o t t o m o f mu d b y d i r e c t p i p e me t h o d I n t h e c o n s t ru c t i o n ， t h e b o u l d e r s o r l a r g e s t o n e s i n t h e g r o o v e ，h o l e wa l l c o l l a p s e ，g u i d e d g r o o v e d e f o r ma t i o n ，s l u r r y l e a k a g e ，s t i c k i n g a n d p i p e b l o c k a g e we r e t r e a t e d T h e fin a l i n s p e c t i o n s h o w s t h a t t h e p o u ri n g q u a l i t y i s g o o d a n d me e t s t h e d e s i g n r e q u i r e me n t s Ke y W o r d s ： c o n c r e t e c u t o f f w a l l ； c o n s t r u c t i o n ； u p p e r r e s e r v o i r ； Hu i z h o u P u mp e d S t o r a g e P o we r S t a t i o n 中 图 分 类 号 ： T V5 4 3 8 2 ( 2 6 5 ) 文 献 标 识 码 ： B 文 章 编 号 ： 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 01 0) 0 9 0 0 4 9 0 3 1 工程概况 惠 州 抽 水 蓄 能 电 站 位 于 珠 江 三 角 洲 东 北 面 的 惠 州 市 博 罗 县 城 郊 ，距 广 州 市 1 1 2 k m， 惠 州 市 2 0 k m，深 圳 市 7 7 k m， 处 于 广 东 用 电 负 荷 中 心 。 属 东 江 水 系 是 广 东 省 大 亚 湾 核 电 站 的 配 套 电 站 。 该 工 程 由 广 东 省 水 利 电 力 勘 测 设 计 研 究 院 设 计 、 中 国 水 电 顾 问 集 团 中 南 勘 测 设 计 研 究 院 监 理 、 中 国 水 利 水 电 建 设 集 团 第 八 工 程 局 有 限 公 司 承 建 。 惠 州 抽水 蓄 能 电站 上 水 库 南侧 地 形 较 低 ，库 岸 为 中 弱 透水 层 ， 自主坝 左岸 上游 单薄 分水 岭 到副 坝 四 ， 包 括 一 、 二 、 三 垭 口 ，强 风 化 基 岩 上 部 覆 盖 层 采 用 混 凝 土 防 渗 墙 、基 岩 采 用 灌 浆 帷 幕 形 式 组 成 防 渗 系 统 ，以减 少 渗 流 量 ，保 证 坝 体 的稳 定 。混 凝 土 防 渗 墙 施 工 人 员 及 设 备 于 2 0 0 5年 8月 进 场 2 0 0 5 年 9月 9 日开 始 防 渗 墙 施 工 ，2 0 0 6年 9月 1 0 日竣 工 ，历 时 1年 。 2 防渗墙施工 2 1 施 工 工艺及 参数 防 渗 墙 采 用 钻 劈 法 成 槽 气 举 法 和 反 循 环 法 清 槽 ，直 升 导 管 法 浇 筑 泥 浆 下 混 凝 土 。 槽 段 分 两 期 施 工 一 般 情 况 下 一 期 槽 和 二 期 槽 段 长 6 8 0 8 8 0 n l ，每 个 槽 孔 分 主 孔 和 副 孑 L 主 孔 长 8 0 o n，副孔 长 1 2 0 I n 。一 、二 期槽 段连接 采 用“ 全 孔 套 接 法 ” 。 防 渗 墙 施 工 工 艺 流 程 为 ： 场 地 平 整 一 测 量 放 样 一 导 墙 施 工 一 端 孔 和 主 孔 施 工 一 副 孔 施 工 一 劈 小 墙 一 清 孔 一 下 混 凝 土 导 管 一 混 凝 土 浇 筑 一 质 量 检 查 。 混 凝 土 防 渗 墙 主 要 控 制 性 技 术 参 数 为 ： 收稿 日期 ：2 0 1 0 0 7 0 8 作者简介 ：申碧征( 1 9 7 【 卜 ) ，男 ，湖南郡东人 ，工程师，主要从 事软基处理 及基础 防渗工作 水 力 发 电 2 0 1 0年 9月 ( 1 )槽 孔 放 样 。 中 心 线 偏 差 不 允 许 超 过 3 e m。 ( 2 )造 孔 。 泥 浆 密 度 1 3 0 g c m ，粘 度 2 5 - 3 0 S ， 失 水 量 1 5 mr r d mi n ；槽 宽 不 小 于 8 0 C 1T I ； 强 风 化 顶 线 下 槽 深 0 5 n l ；槽 孔 孔 斜 率 不 大 于 0 4 ，最 大 不 超 过 0 6 ： 清 槽 标 准 ：淤 积 厚 度 不 大 于 1 0 c m，清 孔 换 浆 后 2 h泥 浆 含 砂 量 不 大 于 1 O ， 密 度 不 大 于 1 3 g e m 粘 度 不 大 于 3 0 S 。 ( 3 ) 混 凝 土 浇 筑 。采 用 C 2 0混 凝 土 ， 防 渗 指 标 为 W6，入槽 坍 落度 1 8 2 2 e m，扩 散 度 3 0 4 0 C IT I 。 浇 筑 时 ，混 凝 土 上 升 速 度 不 小 于 2 0 m h。 导 管 初 始 埋 深 距 槽 底 0 1 5 0 2 5 m， 浇 筑 时 保 持 埋 深 不 小 于 1 0 m，不 大 于 6 0 IT I 。 进 料 间 隔 最 多 不 超 过 4 5 mi n 。 2 2特殊情 况处 理 2 _ 2 1 槽 内孤 石或 大块 石处 理 副 坝 一 6号 槽 在 1 2 m 深 处 、1 4号 槽 在 1 5 m 深 处 遇 到 了 大 孤 石 ，采 取 定 向聚 能 爆 破 方 法 进 行 处 理 ， 顺 利 造 孔 至 设 计 底 线 。 2 2 2槽孔 坍塌处 理 副 坝 一 1 5、8号 槽 由 于 地 质 条 件 较 差 ， 防 渗 墙 副 孔 钻 至 约 7 2 5 m 高 程 时 f j 现 槽 孑 L 坍 塌 现 象 ，多 次 采 取 回填 块 石 加 粘 土 方 法 均 无 法 成 槽 ， 最 后 采 取 回 填 C1 5混 凝 土 的 方 法 ，待 凝 4 8 h后 重 新 冲 击 成 槽 效 果 良好 。 副 坝 二 2 9号 槽 由 于 地 表 以 下 8 m 以 内 均 为 腐 植 质 地 层 ，7 5 2 1 T I 高 程 以 上 发 生 大 面 积 坍 塌 ，危 及 钻 机 平 台 。采 取 7 5 0 m 高 程 以 下 回 填 粘 土 、 以 上 回填 C1 5混 凝 土 的 方 法 ，待 凝 4 8 h后 重 新 冲 击 成 槽 效 果 良好 。 垭 口j 3 2、3 3号 槽 施 工 平 台 布 置 在 7 7 5 I T I 高 程 ， 冲 击 至 7 6 0 m 高 程 时 坍 塌 现 象 严 重 ，降 低 平 台 至 7 6 7 I T I 高 程 后 继 续 成 槽 施 工 但 7 5 0 m 高 程 以 上 仍 存 在 严 重 坍 塌 现 象 ， 钻 机 平 台 周 围 出 现 脱 空 最 后 采 取 下 部 填 渣 、上 部 问填 C1 5混 凝 土( 槽 孔 四 周 加通 量结 构钢筋 )的方 法 ，待 凝 4 8 h后 重新 冲击成 槽 效 果 良好 。 垭 口一 6 号槽 由 丁地 处 垭 口薄 弱 环 节 ， 防 渗 墒 成 槽 至 约 2 0 m 深( 7 5 0 I T I 高 程 )时 地 面 出 现 冒顶 现 象 ，将 钻 孔 移 至 安 全 地 带 后 ，采 取 下 部 填 渣 、上 部 回 填 C 1 5混 凝 土( 槽 孔 四 周 加 适 量 结 构 钢 筋 ) 的 方 法 ，待 凝 4 8 h后 重 新 冲 击 成 槽 ，效 果 良好 。 2 。 2 3导 向槽 变形 处理 剐 坝 二 三1 2、 1 8号 槽 ，垭 口二 l 2、 1 3号 槽 ，左 岸 单 薄 分 水 岭 6、7号 槽 ，垭 口三 3 0 3 4号 槽 ， 由 于 导 向 槽 地 基 土 层 松 软 、 泥 浆 雨 水 浸 泡 时 间 过 长 等 ， 先 后 出 现 导 向槽 严 重 变 形 甚 至 撕 裂 现 象 ，施 丁 单 位 采 取 先 转 移 钻 机 设 备 ，然 后 重 新 加 深 加 固 导 向槽 的 方 法 进 行 二 次 浇 筑 。 2 2 4槽 内漏浆情况处理 副 坝 一 由 于 山 体 单 薄 ，防 渗 墙 轴 线 距 库 区 边 坡 仅 4 5 n l 。地 表 以 下 地 层 渗 径 相 对 较 短 ， 成 槽 施 工 时 4 6号 槽 和 l 5、2 1号 槽 先 后 现 槽 内 严 重 漏 浆 现 象 ， 上 游 边 坡 出 现 管 涌 ， 根 本 无 法 成 槽 ，施 工 单 位 在 征 求 现 场 监 理 意 见 后 ， 采 取 增 大 泥 浆 密 度 、 大 量 回填 粘 土 与 水 泥 等 方 法 ，使 漏 浆 槽 段 槽 内 泥 浆 基 本 上 恢 复 了正 常 高 度 ， 同 时 加 快 成 槽 进 度 ，缩 短 浸 泡 时 间 保 证 了 成 槽 施 工 的 顺 利 进 行 。 2 - 2 5 冲击造 孔 时卡钻 情况处 理 副 坝 一 2 5号槽 7号 副 孑 L 冲 击 至 7 4 5 l q高 程 左 右 时 遇 到 大 孤 石 十 字 钻 头 被 卡 住 。 施 工 单 位 先 采 取 定 向 爆 破 的 方 法 ， 兀 法 取 m 钻 头 ，后 对 2 5号 槽 内 泥 浆 进 行 清 除 ，在 采 取 有 效 安 全 措 施 的 前 提 下 ，人 工 挖掘 至钻 头被 卡部位 ，取 出钻 头 。 2 2 6 导管堵塞 及脱 空处理 副 坝 三 3 1号 槽 浇 筑 至 7 4 8 lq l 高 程 时 ， 1号 浇 筑 导 管 被 堵 塞 ，2 0 rai n后 2号 导 管 也 被 堵 塞 ，采 取 振 动 等 多 种 方 法 无 效 后 ，将 导 管 全 部 起 【叶 f 分 析 原 因 ， 并 对 槽 内 混 凝 土 顶 面 高 程 进 行 测 量 ， 发 现 导 管 有 漏 气 迹 象 ，基 本 上 可 以 确 定 导 管 连 接 不 够 紧 密 ， 未 能 保 证 管 内真 空 状 态 是 导 致 浇 筑 导 管 堵 塞 的 主要 原 因 。 副 坝 三 31号 槽 浇 筑 中 断 后 ，采 取 了 以 下 措 施 进 行 处 理 ： 槽 内清 理 。中断 浇筑 2 4 h后 ，利用 冲击 钻重 新 存槽 内找平 ，凿去 上 层 浮浆 及 松散 骨 料 。 二 次 清 槽 。 采 用 大 排 量 的 6 B S反 循 环 泥 石 泵 ，对 槽 内 泥 浆 和 骨 料 进 行 充 分 清 理 ，直 到 槽 内 反 循 环 返 水 密 度 基 本与 清水 无 异后 方 停 止清 孔 工作 。 二 次 验收 与 浇筑 。槽 内找平 与 二 次清 理 工作 经 现场 监 理验 收合 格 后 ，进 行 二 次 浇 筑 。 二 次 浇 筑 方 法 与 前 面 正 常 浇 筑 一 致 ，按 正 常 浇 筑 方 法 浇 筑 至 设 计 高 程 。 副 坝 3 1号 槽 由于 进 行 了 两 期 浇 筑 ，一 期 与 二 期 混 凝 土 之 间 势 必 存 在 冷 缝 ， 留 下 质 量 隐 患 ，施 丁 单 位 采取 以下 方 法 进 行 处 理 ： 取 芯 检 查 接 触 面 。 该 槽 段 浇 筑 完 成 9 0 d后 ， 布 置 了 3个 检 查 孔 ，布 孑 L 桩 号 分 别 为 ：0 +1 6 5 ( C K3 )、0 +1 6 2 5 ( CK 2) 、 0 + 1 6 0 ( CK1 )，孔 位 分 别 位 于 槽 段 三 等 分 点 。 采 用 4 , 91 mm 金 刚 石 双 管 钻 具 钻 孑 L 钻 至 冷 缝 接 触 面 以 下 1 5 m 时 发 现 CK3一 二 期 混 凝 土 新 老 接 触 面 ( 7 4 7 m 高 程 ) 有 4 6 c m 厚 水 泥 结 石 ，接 触 面 粗 骨 料 胶 结 一 般 ，有 较 多 蜂 窝 ：CK 2和 C K1一 二 期 混 凝 土 接 触 面高程 分别 为 7 4 7 2 IT I 和 7 4 7 5 1 1 3 ，新 老混凝 土 接 触 面层 问不 密 实 。 脉 动联 合 冲洗 检 查 。检查 孔 钻 孔 完 成 后 ，安 装 好 孑 L口装 置 ， 分 别 对 3个 检 查 孔 进 行 通 风 通 水 检 查 。 检 查 结 果 表 明 ，3个 检 查 孔 相 第 3 6卷第 9期 申碧征， 等 ： 惠0 11q E B 水蓄能电站上水库混凝土防渗墙施工 互 串 通 ， 说 明 该 槽 段 新 老 混 凝 土 接 触 面( 冷 缝 ) 存 在连 贯 的 渗漏 通 道 。 并 联 灌 浆 。采 用 高压 风 将 检 查 孑 L内 积 水 挤 出 孔 口 ， 然 后 在 3个 检 查 孔 孑 L口安 装 孔 口封 闭 器 ，封 闭 器 配 l一通 装 置 和 球 阀 开 关 。 采 用 1 ： 1水灰 比从 C Kl进 浆 ，将 2、3号 检 查孔 作 为 排气 孔 ，2号 孔 孔 口返 浆 密 度 达 到 进 浆 密 度 后 关 闭 该 孔 孔 口 开 关 ；3号 孑 L 孔 口 返 浆 关 达 到 进 浆 密 度 后 更 换 水 灰 比为 0 5： 1 ，重 新 打 开 2、3号 孔 口开 关 ， 2、3号 孔 孔 口返 浆 密 度 达 到 进 浆 密 度 后 ，将 排 气 孑 L 孔 口 开 关 全 部 关 闭 进 行 屏 浆 。 在 流 量 小 于l L rai n 的情 况 下 ，屏 浆 6 0 rai n，屏 浆 压 力为 0 5 MP a 。 超 声 波 检 测 由 于 3 1号 槽 采 用 常 规 灌 浆 处 理 方 式 ， 冷 缝 胶 结 情 况 很 难 判 断 。 为 了 检 测 冷 缝 的 整 体 性 和 连 续 性 根 据 设 计 和 监 理 单 位 意 见 。 施 工 单 位 在 该 部 位 检 查 及 回填 灌 浆 施 工 完 以 后 ，委 托 第 三 方 湖 南 继善 高科 技有 限公 司对副 坝 3 l号槽 进行 了探 地地 质 雷 达 检 测 检 测 结 果 表 明 ，该 冷 缝 经 过 灌 浆 处 理 已 形 成 整 体 。 墙 体 无 裂 隙 断 层 和 杂 质 ， 连 续 性 好 ， 冷 缝 胶 结 牢 固 ，渗 流 通 道 已 完 全 被 水 泥 结 石 替 代 。 3 施工质量检查分析 3 1 充填 系数 上 J 库 混 凝 土 防 渗 墙 充 填 系 数 统 计 结 果 表 明 ， 上 库 防 渗 墙 平 均 充 填 系 数 为 1 1 7 。 最 大 充 填 系 数 出 现 在 副 坝 一 平 均 达 到1 2 9， 最 小 部 位 是 副 坝 二 三， 平 均充 填 系数 为 1 0 8，说 明充 填 系 数 与 施 工部 位 的 地 质 情 况 密 切 相 关 ，地 层 地 质 条 件 良好 时 充 填 系 数 较 小 ，地 质 情 况 较 差 时 充 填 系 数 相 对 较 大 。 3 2钻 孔取 芯注 水检 查 防 渗 墙 施 工 结 束 2 8 d后 ， 监 理 单 位 根 据 施 工 过 程 及 成 果 资 料 ，在 每 个 分 部 布 置 1 0 的 墙 体 取 芯 检 查 孔 ， 防 渗 墙 墙 体 检 查 成 果 见 表 1 。 表 1 上 水 库 防渗 墙 墙 体 检 查 成 果 检 查 部位 检查孔注水渗透 系数， c m。 s 个 数 最大值 最小值 试块抗 压值 MP a 最大值最小值 试块抗 渗值 从 表 1可 以看 出 ，上水 库 地 下 混凝 土 防渗 墙 完 全 达到 设计 要求 。钻 孑 L 取 芯静 压注 水 试 验 表 明 ，渗 透 系 数 最 大 值 为 8 8 5 x 1 0 c m s ，最 小 值 为 2 9 2 x 1 0 c m s ：墙 身 试 块 抗 压 强 度 最 大 值 为 3 2 8 MP a ， 最 小 值 为 2 3 2 MP a； 机 口取 样 试 块 强 度 保 证 率 均 超 过 9 5 ， 离 散 系 数 最 大 值 为 0 1 8，最 小 值 为 0 1 3，说 明 混 凝 土 防 渗 墙 浇 筑 质 量 良好 ，完 全 满 足 设 计 的 要 求 3 3探 地 雷达检 测 由于 副坝 一 坝 后 山体 单 薄 ，防 渗渗 径 比其 他 副 坝 短 ，基 础 防 渗 对 整 个 上 库 的安 全 运 行 尤 为 重 要 为 了 进 一 步 检 查 副 坝 一 防 渗 墙 的 连 续 性 ，设 计 单 位 要 求 对 副 坝 一 进 行 探 地 地 质 雷 达 检 测 。 根 据 雷 达 扫 面 剖 面 信 号 所 反 映 的 防 渗 墙 混 凝 土 的 均 匀 性 、是 否 存 在 缺 陷 以 及 缺 陷 的 严 重 程 度 ，将 防 渗 墙 的 完 整 性 划 分 为 四类 ： I类 ， 防 渗 墙 完 整 或 基 本 完 整 ； 1 I 类 ， 防 渗 墙 有 轻 微 缺 陷 ， 不 会 影 响 防 渗功 能 的 正 常发 挥 ； l l I 类 ，防渗 墙 有 明 显缺 陷 ，对 防 渗 功 能 有 影 响 ； 类 ， 防 渗 墙 存 在 严 重 缺 陷 。 本次 检测 现 场雷达 扫 描共 2 5个 槽段 ，其 中 ： I 类2 3段 ， 占 检 测 总 数 的 8 8 0 ； I I 类3 段 ， 占检 测 总 数 的 1 2 O ：无 类、 类 槽 段。 4 小结 ( 1 ) 惠 州 抽 水 蓄 能 电 站 上 水 库 采 用 地 下 混 凝 土 防渗 墙( 覆 盖层 )+ 帷幕 灌浆( 基 岩 )的综 合 防渗方 案 是 合 理 的 ，达 到 了设 计 预 期 的 目的 。 ( 2)地 下 混 凝 土 防 渗 墙 施 工 的 成 功 与 否 关 键 在 于 造 孑 L 。 首 先 要 做 好 施 工 平 台 的 加 固 工 作 ，合 理 确 定 单 元 槽 段 长 度 ，采 用 适 宜 的 泥 浆 或 粘 土 进 行 护 壁 ， 缩 短 无 功 时 间 ，尽 量 减 少 槽 孔 浸 泡 时 间 ， 防 止 槽 孑 L 坍 塌 这 对 保 证 整 个 工 程 的施 工 质 量 都 非 常 重 要 。 ( 3 ) 采 用 冲 击 钻 机 造 主 孔 、液 压 抓 斗 抓 副 孔 ， 施 工 效 率 高 、 质 量 好 。 副 坝 四 采 用 1台 液 压 抓 斗 配 4 台 冲 击 钻 机 ， 施 工 效 率 比 其 他 副 坝 高 5 0 以 上 ， 经 验 值 得 借 鉴 和 推 广 。 ( 4) 单 元 槽 段 连 接 方 式 有 待 改 进 。 该 工 程 采 用 整 孔 套接 方 式 虽 然 在质 量 方 面 有 了保 障 ，但二 次 钻 凿 不 但 浪 费 施 工 时 间 ，而 且 浪 费 施 工 材 料 ，不 利 于 施 _ I 二 单 位 的施 工 成 本 核 算 。 ( 责 任编 辑焦 雪梅 )