防渗墙施工设计与成槽工艺探讨

吕小强

摘要：阿呷水电站坝基防渗墙施工工期紧，任务重，地质条件复杂，施工难度大；通过冲击钻机，采用空心钻头、十字钻头、预裂爆破、粘土（膨润土）泥浆护壁等施工工艺，克服了塌孔卡钻、孤石爆破等一系列困难，大大提高了防渗墙施工进度，确保了坝基防渗漏安全。

关键词：防渗墙施工坝基阿呷水利枢纽

1工程概况

甘洛县阿呷水电站工程为四川省凉山州甘洛河上游的干哇～波波沟口河段内梯级规划的三级开发方案中的第二级，上游的一级为在建的工棚电站，下游的一级为瓦古脚电站。工程区位于甘洛县吉米镇阿呷乡境内。取水枢纽区位于工棚电站厂房下游600m处，厂房位于阿呷乡下游约1km处，甘洛～阿呷乡有县级公路相通，对外交通较为方便。

电站采用低闸引水式开发，电站额定引用流量13.1m3/s，装机容量2×10.5MW。本工程为单一发电工程，无防洪、航运、供水等综合利用要求。

该工程属低闸坝拦水，为河床型小水库；岩质边坡岩体主要为泥质灰岩，薄～中厚层状结构，岩层产状总体倾向上游偏左岸，边坡为层状斜向结构；库区由堆积体组成，物质主要为孤、块碎石夹粉质粘土，具架空结构，透水性良好。

2槽段划分与连接

槽段划分根据地质情况、墙深度、施工方法和浇筑强度等因素综合考虑。

a.大坝防渗墙施工分为一、二期，分别在两个枯期内完成。根据该工程的地质条件及施工设备的特点，在划分槽孔时副孔采用劈打法施工；为稳定钻具，提高钻孔效率，防渗墙一、二期槽孔错开布置，根据防渗墙轴线长度，总共可划分22个单元槽，槽段之间采用套接。

b.防渗墙施工槽长拟定为6.8m，即4个主3个副的槽段布置形式，Ⅰ、Ⅱ期槽长均为6.8m（4×1+1.2×3），即4个0.8m的主孔和3个1.2m的副孔。钻劈法典型槽段划分见下图。

3防渗墙施工辅助设施

3.1平台布置原则

充分考虑钻机布置的合理性，本着占地少，将施工干扰程度降到最低的原则布置。

充分考虑混凝土浇注道路、泥浆管道、供水管道、设备电缆架设布置方便施工，与开挖运输干扰最小的原则。

3.2钻机布置

根据本工程的特点及场地布置原则，将钻机“一字型”布置，每个一期槽布置二台钻机。

3.3施工平台

防渗墙施工平台由钻机平台、导向槽和倒浆平台组成。施工平台宽度为18.5m，平台高程EL1818.3m。钻机平台和倒浆平台浇筑20cm厚C20砼，以满足承重要求。导向槽宽度为1.0m，深度1.5m。导向槽在修建时与防渗墙轴线平行一致，偏差不大于15mm。导向槽墙面竖直，墙顶高差小于20mm。导向槽导墙采用矩形断面，宽1.0m，高1.5m。导向槽上游采用C20混凝土修筑排浆沟，将废弃泥浆排入集浆坑。

4防渗墙施工与成槽方法

防渗墙施工使用粘土（膨润土）泥浆护壁，采用CZ-6型冲击钻机进行钻劈法成槽施工作业，即冲击钻机纯钻法施工；冲击钻钻机作业，由抽渣筒清孔排渣置换泥浆，泥浆由建在施工平台附近的制浆站集中制浆。

4.1主孔施工

根据地层条件，上部采用冲击钻进，加强对块石的破碎，同时在钻孔中投入大量的黏土，一方面进行冲击挤密堵漏，另一方面提高泥浆黏度悬浮钻渣，从而提高纯钻工时率。在使用冲击钻进时，根据地层情况，采用有效措施，以防止漂卵石层漏浆塌孔。

4.2副孔施工

副孔采用钻劈法施工。即先在副孔中间用冲击钻孔，成孔后再对两边小墙进行劈打。副孔劈打施工时，采用浓浆护壁。

4.3固壁泥浆

在倒渣平台前建一个制浆站，制浆量约150m3，采用M7.5浆砌石砌筑两个100m3的制浆池。配备LJ-400高速制浆机进行泥浆制作。

钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成。泥浆具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止塌孔的作用。

置换出来的泥浆含有大量的泥砂和渣石，因此，泥浆不进行回收利用。

5墙体砼浇筑

采用泥浆下直升导管法浇筑，采用压球满管法开浇，自低处至高处逐管进行，要严格控制槽内混凝土面高差和导管埋深，以防混浆和夹泥，控制好进料速度，使混凝土面上升速度在2～7m/h之间，防止产生压气现象，各导管应均匀进料，保持槽内混凝土面高差不大于0.5m，导管埋深1～6m。

6克服施工难点的技术措施

6.1严重漏失地层处理措施

因大坝防渗墙槽段基本为孤、块碎石夹粉质粘土，孤块石具架空结构。这些地段均属极强烈透水带，漏浆十分严重。这种情况将危及槽孔及施工机械的安全，为此采取了下述处理措施：

a.投入堵漏材料，如粘土、风化砂（钻渣）和块石，沿槽长方向用钻头冲击挤密，改变地层结构，以改善渗漏情况，冲击深度一般为1m。

b.漏浆速度很快时，可迅速向槽内投入水泥浓浆、石灰、膨润土或膨胀粉，以及草末、稻壳等，快速进行堵漏，并及时补浆，待浆面上升稳定后方可恢复生产。

c.采用膨润土泥浆造孔，泥浆性能指标不合格时，应废弃更换，注入新浆。

d.在下游开挖护袒时，因防渗墙上、下游水位线压强不一致引起塌孔漏浆时，可在防渗墙上方10米处开挖一处集水坑，深度与下游护袒齐平，采用潜水泵抽排水，使其防渗墙上下游水位线保持一致，以便减小和排除塌孔的概率。

e.在槽孔施工期间，根据施工需要，随时调整泥浆浓度。

6.2孤石与硬岩层钻进措施

孤石与硬岩钻进工效低，易产生较大孔斜，事故多，是防渗墙施工的一大难题。经防渗墙工程施工的实践，采取如下爆破措施：

爆破是对付孤石最有效的措施：槽内钻孔爆破。在经先导孔查明的孤石体密集带和孤石区布孔，明确孤石的大小；按“一”字型布孔，孔距30cm～50cm，采用液压式潜孔钻机钻进，2#岩石乳化炸药，孔深按0.3～0.5kg/m控制装药，用Φ75塑料管制作爆破筒套下放到钻孔内，长度比爆破岩体厚度长20cm，用毫秒雷管分段起爆。槽内聚能爆破。对埋深较密实的砂砾石或砂卵石中的大孤石群，在孤石下采用聚能爆破筒爆破，但要注意清除岩面浮渣，使爆破筒直接接触岩面，否则会严重影响爆破效果。二期槽内爆破采用减震聚能爆破筒，可减轻冲击波对墙体的作用。

槽内钻孔工作量小，爆破效果好，且安全；缺点是干扰防渗墙施工。槽内聚能爆破方法简便迅速，虽然效果稍差些，但应用较多，显著提高了孤石和硬岩中的钻进工效，加快了施工进度。

当孤石及硬岩经爆破炸裂后，块度不大时采用重锤冲砸，可明显提高钻进工效。

7结语

阿呷水电站坝基防渗墙施工综合难度较小，通一系列技术手段攻克了砂卵石漏失层、孤石及硬岩层的钻进施工，圆满完成了闸室段防渗墙施工任务。经检测，防渗效果满足规范要求。