水電站圍堰防滲和壩基灌漿施工新技術研究

田巍

（中國電建集團中南勘測設計研究院，四川甘孜627450）

1 引言

江口水電站位于重慶市武隆區江口鎮以上1.5km 處，大壩為混凝土橢圓曲線型雙曲拱壩，處于芙蓉江干流梯級開發方案中的最末一級。在施工過程中，江口水電廠工程成功應用了無蓋重和有蓋重2 種施工工藝，有效提高了工程壩前靜水頭效果。另外，工程圍堰二期防滲處理中采用了振沖技術等先進技術，在三期工程中采用自凝灰和常規高噴技術相結合的施工技術方案，進而有效提高了工程建設的施工效果。

2 無蓋重固結灌漿

江口水電站工程存在工程施工量大、固結灌漿部位多等情況，若是在施工中采用有蓋重灌漿施工工藝，那么可能會產生以下幾點問題：（1）當澆筑達到3m 厚度后，對于壩基約束區的固結灌漿需要停止一段時間。由于混凝土施工受溫度的影響比較大，若是在停止過程中未能夠達成對灌漿層的良好保溫，那么便可能在灌漿層中形成貫穿裂縫、塑性裂縫等問題。（2）通常來說，灌漿施工中變形模量多出現在新老混凝土的交界面處，若是保溫措施不達標，那么便可能會影響混凝土的施工質量，例如，出現約束表現等問題。（3）有蓋重灌漿施工工藝需要加大鉆孔量，其不僅會延長施工周期，還會增加施工成本。綜合來看，在工程中采用有蓋重施工工藝的性價比較低。

結合工程考察結果來看，江口水電站區域內以結構基巖、新鮮花崗巖以及微風化巖為主，且區域內存在弱風化巖。但從整體上來看，壩體基巖力學強度比較高、巖性完整，屬于優質壩基，較為適用固結灌漿施工工藝。再結合江口水電站的實際情況，可以在工程中采用無蓋重找平封閉法作為工程施工的灌漿施工技術。但對于部分特殊地質或者復雜地質條件區域，應采用填塘式澆筑法，但在進行混凝土澆筑找平時，不宜采用無蓋重找平封閉法。在填塘式澆筑法應用過程中，為防止出現灌漿時出現串漿、冒漿等情況，需要將確保壩基約束區的找平混凝土強度與約束區混凝土強度相同。其相比較傳統的無蓋重找平封閉法具有環境要求低、工程量少、無須預埋件等特點，固結灌漿雖然更適用于高溫和低溫季節，能有效解決灌漿過程中的停歇問題，避免出現混凝土溫度裂縫，且施工方法與傳統有蓋重、無蓋重施工工藝相同。

3 壩基基礎段升壓灌漿

現如今，江口水電站大壩基礎帷幕所能夠承載的最大水頭為120～150m，設計之初便確定壩前凈水頭的1.0～1.5 倍接觸段灌漿壓力。結合實際情況，將接觸面以下5m 后的二期工程帷幕孔段巖體自上而下劃分為3 段，段長分別為2.0m、1.0m以及2.0m，其采用的灌漿壓力分別為1.5MPa、3.0MPa 以及4.5MPa，至于灌漿單位耗灰量，在綜合考慮后確定為2.45kg/m。從整體上來看，該標準相對較低，再加上江口水電站采用的是單排帷幕，導致工程難以有效達成防滲目標[1]。

對此，將江口水電站壩基接觸面帷幕灌注壓力提高至原標準值的2 倍。然而鑒于壩基基巖在灌漿壓力增大的同時也會出現抬動情況，因而為確保施工質量，將會在施工中采用以下幾點措施：（1）根據江口水電站實際地質條件情況，科學合理地確定大壩陡傾結果面作為江口水電站的透水途徑，此過程中要確保結果面力學性能較好，且鉛直方面要保證受壓比較低；（2）結合實際情況來看，當今江口水電站壩基帷幕在完成灌漿施工后，其實際厚度已經達到82m，遠遠超過30m 的要求，所以在工程中需要提高灌漿壓力；（3）在工程中，需要提前開展固結灌漿試驗，具體試驗過程如表1 所示。

表1 固結灌漿試驗內容

通過試驗發現，在加大接觸面帷幕灌注壓力后，巖體的最大抬動位移為106μm＜設計標準要求200μm；而在對壩基滲水情況進行試驗分析后確定透水率低于1Lu，可以滿足設計標準要求；在耗灰量方面，相比較升壓前，升壓后的耗灰量為3.42kg/m，略有增加，但相比較壩基施工質量來說，尚在可接受范圍內。

4 圍堰防滲施工

4.1 振沖加密施工技術

在江口水電站工程中，二期圍堰巖體填充主要采用花崗巖風化砂，且填充技術采用水下拋填為主，以干填碾壓為輔的方式進行。但在實際施工過程中，干填碾壓加密施工效果較為良好，但在水深超過58m 的水下卻無法采用水下拋填技術，否則將會因為加密效果不足而出現鉆孔塌孔等問題。對此，應在工程中采用振沖加密施工技術，并在實際施工前進行施工試驗，確定施工成效。最終結合情況來看，相比較水下拋填施工技術，在經過振動加密施工技術處理后，巖體的變形模量提高50%～100%，表面密度增加至1 830kg/m3以上，符合施工設計要求。

4.2 振孔高噴施工技術

振孔高噴施工技術作為一種鉆噴一體化的新型注漿技術，其施工流程是采用振鉆一體化的振動錘一次性完成噴灌振入，然后結合工程項目的實際情況，合理選擇造墻施工工藝，完成后續施工。振孔高噴技術與常用的高噴技術的工作原理相類似，但不需要額外采用固壁材料，縮減了工作流程，降低了施工成本。在江口水電站圍堰防滲工程中，應用振孔高噴施工技術可以實現在墻體中一次性埋入預埋灌漿鋼管、鉆孔、成墻的效果。

4.3 自凝灰施工技術

自凝灰施工技術就是結合工程項目的實際情況，合理確定施工中所采用的分散劑、膨潤土、緩凝劑、水以及水泥的比例，并在施工過程中嚴格按照設計比例配置成自凝灰漿液，并將漿液注入抓斗、反鏟開挖槽孔中發揮出固壁效果同時，也能夠同低層砂相互混合，進一步加強墻體的防滲性能?，F如今，自凝灰施工技術已經成功運用在長江堤防、大亞灣核電站等大型工程施工中，并取得良好的成效。結合江口水電站圍欄防滲工程的實際情況來看，自凝灰施工技術存在墻體強度低、墻下帷幕在灌漿一段時間后可能會發生掏空現象等情況，還需要在施工過程中采用“護腳”等反復措施，確保自凝灰施工技術的實際應用成效。自凝灰防滲墻施工流程如圖1 所示。

圖1 自凝灰防滲墻施工流程

5 結語

綜上所述，本文結合江口水電站的實際情況，對圍堰防滲和壩基灌漿施工中采用的自凝灰防滲墻、振孔高噴、無蓋重灌漿、接觸段灌漿壓力改進、巖體振沖加密等新技術，進行了相應的試驗分析，最終發現相比較傳統的圍堰防滲和壩基灌漿施工技術來說，新技術在應用過程中具有更好的實用性和可靠性，更符合江口水電站施工前的設計規劃標準，因此，值得在其他水電站圍堰防滲和壩基灌漿施工中應用推廣。