第１ｌ期（总第１４０期） 中国水能及电气化 Ｎｏ．１ｌ（Ｔ０ＴＡＬＮｏ．１４０） ●■＿＿＿＿＿－＿－－－。。。。。。●。＿＿＿●＿＿＿＿＿＿＿＿●＿＿＿－＿－＿一 ２０１６年１１月 ＣｈｉｎａＷａｔｅｒＰｏｗｅｒ＆Ｅｌｅｃｔｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ Ｎｏｖ．．２０ｌ６ ＤＯＩ：１０．１６６１７／ｊ．ｃｎｋｉ．１１－５５４３／ＴＫ．２０１６．１ １．００１ 水电站围堰防渗墙中钻劈法 施工应用探究 刘凤丽 （北票市龙潭水库管理处，辽宁北票 １２２１２４） 【摘要Ｊ 围堰防渗墙是水电站后期基坑干地作业顺利开展的必要前提，其施工质量优劣直接影响水电站基坑 能否顺利施工及后续基坑大坝主体的构建。恒仁水电站河谷地形陡峻，河床中断层、裂隙发育，复杂的地质状 况使得其防渗墙作业难度极大。该Ｓ－程选用钻劈法进行防渗墙成墙施工，有效解决了防渗墙成槽难题，取得了 良好效果。 【关键词】 水电站；围堰防渗墙；钻劈法；施工技术 中图分类号：ＴＶ５４３＋．８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３￣２４１（２０１６）１１．０００１．０３ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｏｒｉｎｇ－Ｃｌｅａｖｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ Ｃｏｆｆｅｒｄａｍ ｃｕｔ－ｏｆｆ Ｗａｌｌ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ＬＩＵ Ｆｅｎｇｌｉ （Ｂｅ￣ｉａｏ Ｌｏｎｇｔａｎ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｏｆｉｆｃｅ，Ｂｅ￣ｉａｏ １２２１２４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｆｆｅｒｄａｍ ｃｕｔｏｆｆ ｗａｌｌ ｉｓ ａ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｐｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｆｏｒ ｓｍｏｏｔｈ ｄｒｙ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｔｅｒ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ．Ｉｔｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｑｕａｌｉｔｙ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｓｍｏｏｔｈ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｄａｍ ｂｏｄｙ．Ｈｅｎｇｒｅｎ Ｈｙｄｍｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ｈａｓ ｓｔｅｅｐ ｖａｌｌｅｙ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ，ｗｉｔｈ ｆａｕｌｔｓ ａｎｄ ｉｆｓｓｕｒｅｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒｉｖｅｒｂｅｄ．Ｄｕｅ ｔｏ ｓｕｃｈ ｃｏｍｐｌｅｘ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｉｔ ｉｓ ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｄｉｉｆｃｕｌｔ ｔｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ ｃｕｔ—ｏｆｆ ｗａｌ１．Ｂｏｒｉｎｇ－ｃｌｅａｖｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐｒｏｊｅｃｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｕｔｏｆｆ ｗａｌｌ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｓｏｌｖｅｄ ｔｈｅ ｔｒｅｎｃｈｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆｔｈｅ ｃｕｔ—ｏｆｆｗａｌｌ ａｎｄ ｈａｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｇｏｏｄ ｒｅｓｕｌｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ；ｃｏｆｆｅｒｄａｍ ｃｕｔ—ｏｆｆ ｗａｌｌ；ｂｏｒｉｎｇ—ｃｌｅａｖｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 恒仁水电站地处浑江干流中下游桓仁县境内，为 相互结合共同构成基坑。对水电站而言，围堰防渗墙 浑江水利开发重点工程，水电站大坝为混凝土单支墩 是确保后续基坑干地作业顺利开展的必要前提，其施 大头坝，其上下游围堰均为土石围堰，围堰防渗墙施 工质量的优劣直接影响基坑能否顺利闭气及后续基坑 工选用复合土工心墙混凝土施工法，围堰同两侧山体 大坝主体的构建，具有十分重要的意义ｎ 。 ７ 施工技术 Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １地质与施工概况 １．１地质概况 恒仁水电站上下游６００ｍ范围内，地形状况相近。 在枯水期，上游河床水位１５２．００ｍ，河床宽度５２ｍ； 下游河床水位１５１．ＯＯｍ，河床宽度３６ｍ。河床左右两 岸地形坡度分别为４２。～６０。、３５。～５０。，河谷呈现典 型的Ｖ形。河床覆盖层为卵砾石，厚度介于６—８ｍ； 河谷两岸基岩裸露，以长花岗岩为主，局部存在断层 与裂隙。地质施工勘探相关数据显示，围堰堰基多为 中透水性岩体，需进行防渗处理，河谷谷底岩体风化 程度较弱，两岸边坡稳定性良好。 １．２施工概况 水电站上下游围堰防渗墙轴线长度分别为７２ｍ 和５５ｍ，墙厚０．９ｍ，基岩嵌人量１ｍ，上下游墙深最 大值分别为２６．４ｍ和２３．２ｍ。墙体浇筑Ｃ１５混凝土， 混凝土弹性模量２３ＧＰａ，抗渗等级ＷｌＯ。鉴于河谷地 形呈Ｖ形且起伏明显，河床内存在断层及裂隙发育， 整体地质状况繁复，防渗墙施工难度较大。 ２施工不利影响因素分析 ａ．防渗墙墙基填筑不均，大尺寸岩体多。进行 围岩填筑作业时，未对填筑用料尺寸进行把控，所用 填料中大尺寸岩石过多，使得防渗墙造孔作业时频发 漏浆、塌孔、卡钻等事故 。 — Ｌ— （ａ）主孔钻进 ２ ｂ．河床岩层中存在断层及裂隙发育，地层穿插 切割，相对不均一，使得造孔精准度不佳，不仅钻孔 时纠偏难度较大，且卡钻、塌孔现象频发。 ｃ．河床岩体裸露无规则。长期以来河床岩体受 风化与剥蚀等影响，多存在锥形岩体分布，使得钻孔 作业时，易发生溜钻，嵌岩难度较大。 ３钻劈法成墙施工设计 考虑恒仁水电站围堰防渗墙施工地质条件、钻孔 深度等因素，围堰防渗墙选用“钻劈法”进行施 工 。整个施工过程分为２４个槽段，其中上游１４ 个、下游１０个，Ｉ期、Ⅱ期槽段长均为６ｍ，单元槽 内布设主孔３个、副孔２个。施工时，可依据实际施 工因素（地层条件、堰体安全需求、槽孔深度等） 对部分槽段的长度及主副孔数量进行针对性调整。 钻孔施工时，主孔选用“冲击钻＋重钻具”施 工，见下图（ａ）。副孔选用上劈下钻法，上部以劈打 为主，所产生的废料直接落入接砂斗，以缩减两侧主 孔清孔与复钻耗时，提高工作效率，见下图（ｂ）。 下部选用“三钻法”，即先通过冲击钻在副孔钻 孔，成孔后对两侧小墙进行劈打处理，见下页图 （ｃ）。此外，钻孔施工作业时，需进行泥浆固壁，并 对槽孔漏浆状况进行实时监测，及时用黏土块、锯末 等进行堵漏处置，以保证钻孔质量。待槽孔验收达标 后用水下直升导管法浇筑混凝土，见下页图（ｄ）。 Ｉ． ！塑擅 ．Ｉ （ｂ）副孔上部钻劈（两侧设接沙斗） 施工技术 Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉ期槽 广—————］ Ⅱ ｌ Ｉ 混凝土 凝土 ， ， １ － Ｊ ● －● ■ ｒ ● －一ｌ● ●Ｊ ● 薯 ｌ．ａ． ＝ ＿一 ｒ＿＿ 一 ｌ● ‘ －● ＿－ （ｃ）匐Ｉ孑Ｌ下部选用的“三钻法”（劈打小墙） （ｄ）用水下直升导管法浇筑混凝土 钻劈法成墙施工示意图 ４钻劈法成槽过程及效果分析 ｄ．防渗墙浇筑施工结束后，对其进行取芯检测 与分段注水试验，并对所得芯样力学性能及抗渗性能 ａ．防渗墙槽孔验收显示，槽孔垂直精度、宽度、 进行检测，结果显示：各项指标均满足设计施工要 沉渣等参数均满足设计要求，孔型与钻孔精度良好。 求。 。。上、下游防渗墙所得芯样节长最大分别为 上、下游２４个槽段中，最大孔斜率仅２．１０％，最大 １．４９ｍ和１．８７ｍ，芯样整体完整，表面光滑、密实， 淤积量５ｃｍ，墙厚最小值０．８２ｍ，套接厚度最小值 无气孔分布。检查孔注水试验，试样渗透系数介于 ７５ｃｍ，均达到设计标准。此外，帷幕钻孔取芯也显 ２．８５×１０一～３．２０×１０～ｃｍ／ｓ，符合设计要求；芯样 示，防渗墙底部同基岩接触区域胶结密实，仅存有少 性能测试，抗压强度介于２２．９０～２５．２０ＭＰａ，抗渗等 量沉渣，也表明防渗墙槽孔钻设质量优良。 级高于Ｗ１０，符合设计要求；弹性模量检测，弹性模 ｂ．槽孔终孔检查显示，围堰上游防渗墙岩石嵌 量介于２４．３８～２５．２６ＧＰａ，符合设计要求。 入深度为１．５０～５．２３ｍ，围堰下游防渗墙岩石嵌入深 ｅ．单元槽评估达到设计要求及评优标准。工程 度为１．００～２．８０ｍ，两者均满足施工嵌岩大于１．００ｍ 中全部２４个单元槽均一次检验合格，合格率１００％， 的规定，安全有效。 优良率９４％。 ｃ．防渗墙混凝土性能抽样检测３５组 ，其中， 整个围堰上下游防渗工程形成后，为后期基坑干 抗压强度抽样２４组，各组试样抗压强度介于１５．６０～ 地施工创造了良好条件。大坝基坑自开挖至顺利挖至 ２５．２６ＭＰａ，平均值１８．５４ＭＰａ；弹性模量抽样３组， 底部设计高程，耗时４个月，期间未发生任何渗水现 试样弹性模量介于２１．２５—２２．８６ＧＰａ，平均值 象，有效达成了干地施工目标。 ２２．３０ＧＰａ；抗渗性能抽样８组，抗渗等级均超过 Ｗ１０。上述各组抽样检测结果，均符合防渗墙施工规 ５ 结语 范相关规定，表明施工用混凝土质量满足设计施工 钻劈法不仅能够很好地实现硬岩地层的嵌岩施工， 要求。 确保不同方向嵌岩深度的可靠性， （下转第１１页） ３ 施工技术 Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ４．４土压力监测 水利基坑土压力的监测采用两种方法：一是将电 析现场监测数据，能够准确了解水利工程现场施工状 况，确保水利工程整体施工质量。Ａ 参考文献 ［１］陈万立．深基坑在我国发展的现状及主要支护方式［Ｊ］．工程 与建设，２００９（３）：３８７－３８８． 感调频式的压力传感器等质量较好的压力传感器埋人 土中进行监测，精度较高；二是接触法，即利用压力 传感器和土层的接触测量出保护桩体的受力情况。 ４．５水孔隙压力监测 对水压力监测，是利用钻机钻出一个大小合适、 直径适中的孔隙，将水压力计安装其中，但要注意的 是，不同深度孔中放人不同水压力计，再用相关材料 填实，当一定量的水被材料吸收之后封好钻孔。 程兵．锁扣钢管桩基坑支护稳定性验算［Ｊ］．工程与建设，２０１０ （２）：２４９－２５０． 周忠伟．深基坑支护方案的优选决策［Ｊ］．渤海大学学报（自然 科学版），２００４（１）：７５－７８． 束冬青．钻孔注浆劲性桩锚体系在深基坑工程中的应用［Ｊ］． 工程与建设，２０１０（４）：５２１－５２２，５２５． 刘浩，杨锐，张大军，等．广州某工程基坑变形监测及分析研究 ５ 结语 １Ｊ １Ｊ ］１Ｊ ｛［Ｊ］．水利与建筑工程学报，２０１５（１）：１６７—１７０． １Ｊ １Ｊ １ｊ １Ｊ １Ｊ 袁剑军．土石坝防渗墙黏土混凝土材料的工程应用初探［Ｊ］． 水利工程基础建设是工程建设的重要组成部分， 进行实时监控，对掌握工程现场施工情况、保证工程 施工安全具有重要意义。本文制定的监控量测方案包 括围护桩水平位移、深层水平位移、周围地表沉降、 水利建设与管理，２０１３（２）：３３－３５． 徐飞．沈阳地区水资源短缺原因分析及对策研究［Ｊ］．水资源 开发与管理，２０１５（１）：２４－２６． 夏建军．胶结材料筑坝技术在白土岭水电站的应用［Ｊ］．中国 水能及电气化，２０１４（１１）：ｌ４－１６． 土压力变化和水位变化等五大重要组成部分，通过分 （上接第３页）而且可以有效清理槽孔内部小墙，提 升嵌岩效果。在断层、裂隙发育的花岗岩地区及卵砾 石岩层中，选用钻劈法进行防渗墙成槽施工质量符合 用［Ｊ］．江苏水利，２０１２（３）：２０－２１． 姚中英．砂砾石层中坝体工程防渗墙施工技术探析［Ｊ］．水利 技术监督，２０１４（２）：５５－５７． 林伟明，费列奎．钻劈法混凝土防渗墙施工在宝兴水电站中的 应用［Ｊ］．四川水力发电，２０１２（４）：６１－６３，７６． 要求 ，相关施工经验可为其他类似工程施工提供借 鉴。Ａ 石峰，赵先锋，罗庆松．长河坝水电站围堰防渗墙复杂地层快 速施工技术［Ｊ］．四川水利，２０１５（４）：３＿７． 参考文献 ［１］ 王永明，任金明，陈永红，等．基于混凝土多轴强度的高土石围 堰防渗墙安全性研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２０１４（Ｓ１）： ２６６２－２６６９． 孙国兴．沙坪水库坝基透水分析及防渗加固措施［Ｊ］．水利规 划与设计，２０１５（１２）：１０６—１０８． 石峰，赵先锋，罗庆松．长河坝水电站复杂地层围堰防渗墙快 速施工技术［Ｊ］．水利水电施工，２０１３（４）：３６．３８，６６． 曹婷婷．下坂地水利枢纽坝基防渗墙工程现场施工试验及质 ［２］ 梅良敏，苟永平．钻劈法施工在大岗山水电站围堰防渗墙工程 中的应用［Ｊ］．施工技术，２０１４（２１）：２４－２６． ［３］ 杨国平．钻劈法造孔防渗墙施工在宜兴油车水库工程中的应 量检测［Ｊ］．水利技术监督，２０１１（２）：２７－２９．
