水利枢纽大坝超深防渗墙相关施工工艺分析

水利枢纽大坝超深防渗墙相关施工工艺分析

随着我国对水利发电的大量投入，水利枢纽大坝的防渗墙相关施工也得到了越来越多的关注和重视。新疆阿勒泰柯赛依水电站的防渗墙全长为412米，其面积为25457平方米，共有68个槽段，最大的墙深度为85米以上。该地区地质条件比较复杂，采用了一些先进的施工设备和施工方法以及混凝土浇筑工艺，克服了众多困难，建成了超深的大坝防渗墙，该工程的建设成功也标志着我国在該领域的设计、科研、施工等已经达到了较高的发展水平。在此主要分析该水利枢纽工程大坝超深防渗墙的相关施工工艺，仅供参考。

标签：水电站；大坝；超深；防渗墙；施工技术

一、工程概况

新疆阿勒泰柯赛依水电站位于阿勒泰地区境内，曾经被列为该地区重点的能源项目之一，总投资达到了9.13亿元。大坝是混凝土面板堆石坝，最大的坝高达到了105米，水库正常的蓄水位是1170米，总装机量达到了100兆瓦，总库容量达到了9757万立方米。该工程的技术难度非常大，工序也比较繁琐，对于施工设备的要求标准也比较高，为了施工能够达到设计的标准，同时满足工期紧的现实状况，将施工计划分成了三个区段来完成：2013年7月到10月完成坝体段9槽段，在8月到11月完成古河道段30个槽段，在2014年4月到6月完成了剩下的28个槽段。

二、工程地质以及现场状况

该工程的位置处在地址比较复杂地区，上部的砂砾卵石层的厚度相对比较厚，这对于成槽过程中的槽孔稳定产生了非常大的影响；而且由于成槽的周期也比较长，因此对于上部导墙以及孔壁的稳定性方面都有较大的影响，还特别容易导致出现孔壁坍塌的危险事故，这些给施工的安全和质量都带来了较大的隐患。另外，由于冬季施工也出现了暂时的停滞，导致工期出现较大的吃紧。

三、主要施工设备

3.1 关于电、风、水等施工布置

⑴施工用电，为了保障在工程施工阶段的用电电压的平稳，我们将变压器安装在距离现场500米以内的位置。在高峰期施工用电规划是大约30台冲击钻机，每台功率大约75Kw，另加泥浆泵以及照明灯系统用电，设备总功率大约在2500kw以上，同时现场还配备了应急发电机组，避免出现断电影响施工进展。

⑵施工用风，施工过程中对于风的要求也有一定的标准，一般是用在气举法清孔以及泥浆池翻浆等地方，对于清孔的风量以及风压都有相应的要求标准：风量≥10m3/min，风压≥1.0MPa.

⑶施工用水，施工过程中对于水的使用一般都是根据地形以及施工地点距离水源的位置来定，在此是选择防渗墙沿线放置了3处水泵控制泵站，这样就可以通过这个泵站将水集中抽取输送到各个施工地点。

3.2 施工材料运输安排以及现场其他部分安排

对于施工现场需要的一些材料大体有两种运输选择方式，一种是直接用装载卡车将其运输到施工现场；另一种就是通过火车将材料运输到北屯火车站，然后再通过卡车将其转运到施工现场，前者的费用相对比较高，但是相对来说速度比较快；后者能够节约一定的资金，但是速度稍慢，这根据所需材料的应急程度合理的进行选择。

另外，根据现场防渗墙的布置现状由于岸坡段的坡度相对来说比较陡，为了能够有效的减少对于石方的开挖工作量，该工程共设置了6个施工平台，主要分布为：1-3号的槽段设置1处施工平台；4-13号槽段中的每两个槽段就设置一处施工平台，平台的宽度应该不能少于10米。对于施工便道也应该做好相关的安排工作，需要提前沟通所有的施工作业点，保障挖掘机、起重机、液压抓斗以及混凝土运输卡车等相关设备以及人员能够顺利的进出施工现场。

3.3 现场施工平台以及导向槽的布置

⑴施工平台，为了能尽量的避免各个施工地点彼此之间相互干扰，因此要进行总体的方案规划布置。对于施工平台的宽度也应该有相应的要求标准：泥浆泵循环系统的宽度是1米，钻井平台宽度6米，导向槽一般是1米，施工道路宽度一般是4米，液压抓斗作业宽度是6米，因此施工平台宽度选择18米。但是并不是完全一致，可以根据各个施工现场情况进行适当的修改，比如某个施工点没有液压抓斗，那么其施工平台的宽度可以减少6米。对于施工平台的以及施工道路要求必须进行充分的碾压，保障其能够达到施工的要求标准。

对于高边坡地段坡比要满足1：1.0以上，而且还需要对边坡作相应的稳定性处理措施。对于钻机平台的位置可以选择在防渗墙轴线的下游地段，其行走系统一般是采用轨道的模式。倒渣平台的布置也应该仅靠导向槽，选择轴线上游的位置，同时需做硬化处理一般是选择混凝土进行硬化，目的是防止泥浆水渗透平台内导致出现坍塌事故。另外，在施工平台的外侧也应该设置一些排浆沟，这样会让施工产生的一些泥浆能够顺着该沟道最终汇集到指定的泥浆池中，能够加大循环利用或者同一进行处理，避免造成资源的浪费。

⑵导向槽，导向槽一般是采用常规的钢筋混凝土梁，根据现场实际地质现状确定梁高是1.8米。按照悬臂梁进行计算配置配筋，其梁宽是40厘米。

四、施工工艺分析

4.1 槽段的划分以及设备配置分析

⑴施工槽段的划分，根据施工现场的实际地质状况进行具体的划分，除1#槽为明挖4米槽段外，其他槽段按照每6米进行划分，目的是为了缩短造孔时间，避免因造孔时间过长而造成塌孔，其中坝体段有9个槽段，古河道段为58个槽段。

⑵设备的相关配置，主要的冲钻机选用的是河北保定生产的CZ-8D或者CZ-7D系列，该系列的钻最深的施工作业能达到150米以上。根据该工程施工的具体需要，为了能够有效的加快造孔的效率，同时配备2台SG40A改装的液压抓斗设备。

4.2 主要的施工工艺分析

防渗墙的施工工艺大体可以分为以下几个工序如图1所示：

⑴成槽施工，对于成槽部分的施工是非常重要的一个环节，主要可以分为以下几个方面：①一般采用的是“两钻一抓法”、“钻劈法”，然后在施工现场进行试验，比较最终的结果来确定可选择的成槽方法，当然这两种方法也可以结合起来共同进行施工。比如孔如果较深的时候，那么就可以在上部地层施工时用液压抓斗来完成，下部的施工则可以用冲击钻完成造孔，这样就可以有效的完成成槽施工。通过现场试验该工程只能采用后者“钻劈法”进行施工，要用冲击钻来完成主孔的施工，对于辅孔可以用劈打的方式，用十字的钻头来打小墙。而用前者进行施工的时候，也是用冲击钻完成主孔的施工，但是辅孔就可以通过液压抓斗机辅助配合成槽，由于该工程地质原因无法使用液压抓斗机。对于槽孔的深度也应该满足设计的要求标准，一般是入岩50厘米的深度。

②泥浆：对于超深防渗墙施工，泥浆护壁是最重要的，特别是像本工程地质复杂，如护壁泥浆控制不好就很容易塌孔。由于该项目对于泥浆的需求量特别大，因此对制浆的工艺进行了部分的调整，选取一些优质的膨润土完成制浆，然后再掺加一些添加剂来改善其性能，泥浆的配合比需要根据现场的实验最终确定。一般情况下排渣泥浆的比重应控制在1.1-1.2。在易塌孔的砂土和较厚的夹层中成孔时，应设置循环泥浆和泥浆泵，用比重1.1-1.3的泥浆护壁。在穿过砂夹卵石层时，须酌情提高泥浆比重或改用膨润土泥浆，以防塌孔。

⑵清孔，一般是采用气举法来进行钻孔的清理，该方法相对比较成熟，但是需要在前提施工准备时选择合适功率的空气压缩机，这样才能保障气举法有效可靠。在造孔完成以后，需要进行验收合格后才可以进行下道工序清孔的作业[4]。

⑶浇筑，一般是采用水下混凝土浇筑作业，该工程项目采用的是“直升导管法”，导管的内部直径是250mm，管的壁厚是4mm，在導管组装完成后要进行打压试验，导管的提升一般是采用吊机或者钻机来辅助完成。对于浇筑所用的混凝土也应该由具有相关资质的部门提供，其必须满足设计的要求标准。然后采用集中搅拌站的模式通过砼搅拌车来进行混凝土的运输，可以将其直接的运输到施工平台的储料区域，然后再通过料槽进入导管的漏斗中。在进行浇筑的时候要保障