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海南琼中抽水蓄能电站防渗墙接触段处理方法与分析

    更新时间:2018-04-21 11:03:25 

田一亩

摘 要:主要描述在水头不高、防渗墙不深情况下,防渗墙采用钻劈法施工后,针对防渗墙底不同沉渣厚度,接触段所采用的不同处理方式,同时通过对比分析阐述改善防渗墙接触段施工质量的措施。

关键词:抽水蓄能 钻劈法 防渗墙接触段 处理方法

琼中抽水蓄能电站位于海南省琼中县境内,距海南省海口市、三亚市直线距离分别为106km、110km,距昌江核电直线距离98km。电站枢纽建筑物主要由上水库、输水系统、发电厂房及下水库等4部分组成。

上水库地处黎母山林场原大丰水库位置,主要建筑物有主坝、副坝1、副坝2和溢洪道。主、副坝均采用碾压式沥青混凝土心墙土石坝,坝顶高程570.0m,最大坝高28.0m,副坝及坝肩基础防渗均采用墙幕结合的方式。

1.冲击钻成槽防渗墙接触段总体情况及原因分析

上水库防渗墙按照墙身深度不同,各部位分别采用不同的成槽工艺。主坝由于设计及开挖后的防渗墙深度较小(小于10m),采用槽挖至基座后浇基座混凝土的防渗结构型式;副坝2采用了传统的冲击钻成槽、清槽施工反循环泵吸法,然后采用下设导管浇筑混凝土的传统方式;副坝1采用了铣槽机成槽并布设导管浇筑混凝土的施工方式。

防渗墙施工完成后,通过跨孔声波和孔内摄像检测体现出,防渗墙本身质量及防渗墙连接较为良好,并无质量问题。铣槽机由于施工工艺较为先进,沉渣控制较为良好,沉渣厚度均小于10cm,满足设计及规范要求。采用冲击钻成槽的防渗墙共49个槽段,其中沉渣厚度小于10cm的24个槽段,沉渣厚度10cm~30cm的共19个槽段,大于30cm的共6个槽段。

冲击钻成槽由于传统工艺的限制,及人为操作原因影响,沉渣较难控制。首先,采用冲击钻方式成槽并配套的清渣工艺很难将槽内石渣全部清理出槽外,是防渗墙底沉渣较厚的主要原因;其次,防渗墙从成槽验收、清槽、下混凝土管、浇筑时间连接紧密,要求一气呵成,各工种衔接紧密,工人工作强度高,人为因素影响大;再次,清孔过程中对槽壁产生振动影响,会导致局部小范围塌槽,掉泥的现象,对后期清槽产生影响;同时,泥浆性能尤其泥浆比重在清理过程中应随时监测,保证泥浆比重满足要求,是保证侧壁稳定的关键;最后,清理完成并验收后应及时浇筑混凝土,避免扰动后的浮渣通过时间沉淀至墙底,当然浇筑过程中间隔时间较长也增加了沉渣掉落的可能。

施工过程严格按照验收标准进行,冲击钻成槽施工中接触段对沉渣控制就成为防渗墙成败的关键所在。

2.防渗墙接触段检查质量

抽水蓄能电站上水库不同于常规的水库,上水库水源较为宝贵,防渗系统就成为整个电站蓄水能否成功的关键所在,而施工后的质量检查及处理就成为防渗系统中最为重要的环节。为保证防渗系统的质量,海蓄工程针对整体施工的防渗墙进行全面检测,对每个槽段進行抽芯做物理检测,每个孔进行孔内摄像,随机两个槽段进行跨孔声波进行接头质量检测,很好的保证了防渗墙施工质量。

3.防渗墙接触段处理

根据多年施工经验和专家咨询,针对上水库防渗墙墙体较浅,蓄水后水头不高的实际情况,根据灌浆试验及防渗墙沉渣处理试验成果,结合防渗墙沉渣厚度不同和后期帷幕灌浆参数,海蓄项目针对性地采取了不同的检测方式和不同的灌浆方法对沉渣进行检测和处理。

(1)防渗墙沉渣小于30cm的槽段。因沉渣体具有部分强度,甚至部分沉渣体强度较高,采用常规的风水联动冲洗后可能形成一个通畅的通道,但不足以全部带出沉渣的实际情况,海蓄电站上水库采用了无水钻进的方式,尽可能减少对沉渣的扰动,检测墙底沉渣及泥土经过混入混凝土的水泥浆胶结物的强度,并通过低压(0.2~0.3MPa)控制流量的方式检测胶结物的透水率。

若胶结物强度能满足防渗墙稳定要求,且透水率达到防渗要求,则按照正常灌浆作业进行灌浆。

若胶结物强度不能满足防渗墙稳定要求,或透水率不能达到防渗要求的情况,造孔完成该槽段内全部灌浆孔至接触段,若相邻主副孔高程相差过大,有存在台阶的情况,则在该位置进行灌浆孔加密,确保每个台阶至少有两个灌浆孔能够串联。整个槽段帷幕孔进行风水联动冲洗,确保将接触段沉渣清理干净。然后进行低压串灌,待同槽段其他灌浆孔开始冒浆后,逐个对灌浆孔进行封堵,稳压继续灌注60min后结束接触段灌浆。

(2)沉渣大于30cm的槽段。施工过程中由于墙体较浅,进行帷幕灌浆时,部分槽段浆液从槽壁两侧冒出,虽进行了表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇、待凝等方法进行处理,但后期检测仍不理想,常出现无法起压且浆液都从槽壁两侧冒出的现象,接触段并未充填密实的浆液,后期扫孔复灌,灌浆通道封闭不畅通,而导致整个槽段墙底无法连通,灌浆质量不理想的情况。

为有效处理接触段胶结体,保证接触段的施工质量,对于沉渣30cm以上的槽段,海蓄电站上水库帷幕灌浆分段中对接触段位置进行了单独划分,把规范中第1段划分为两段,即分为墙底接触段和入岩1m,相应帷幕灌浆分段为:接触段(防渗墙底至基岩表面)、第1段(基岩内2m)、第2段(基岩内3m)、第3段(基岩内5m),以下分段按施工图要求至终孔。

将处理槽段帷幕灌浆孔的接触段全部造孔完成,并入岩30cm~50cm,同时保证处理槽段每个台阶至少有两个灌浆孔以上,以便有效对沉渣体清理干净。

采用风水联动的方式对沉渣体进行清洗,待返水变清时保持30min后开始灌浆。

因防渗墙墙体较薄,为避免对防渗墙本身的破坏,灌浆施工时接触段都必须使用机械塞在墙体内卡塞,卡塞于墙底以上30cm~50cm,不得使用水压塞。

为保证灌浆质量及本工程的特性,接触段及第1段灌浆压力根据防渗墙深度及坝前水头计算确定,本工程确定墙深小于20m的以0.2MPa控制,墙深超过20m的调整为0.3MPa。

采用砂浆泵灌入配制流动性好、性能佳的砂浆,一方面砂浆可以对槽壁两侧空隙位置进行充填,保证灌砂浆时能够打起压力,保证灌浆质量。另一方面这些槽段部位沉渣较厚,风水联合冲洗后此部位空间较大,水泥砂浆能够更好的流动充填空隙,且砂浆充填后收缩效果好于水泥浆。

待砂浆凝固后采用扫孔复灌水泥浆的方法进行复灌加强,确保此部位的防渗效果。

接触段灌浆结束并检查合格后,采用无水钻进或少水钻进的方式扫空并加深至帷幕灌浆第一段,后将灌浆塞设置在基岩内,避免对接触段的干扰,后续灌浆按照常规帷幕灌浆施工工艺执行。

防渗墙接触段灌浆由于下部情况较为复杂,基岩和防渗墙底的情况根据孔内摄像只能作出初步判断,所以在灌浆方法上也需要进行特别要求,其他施工程序上面已经介绍,这里只针对水泥浆的灌浆水灰比进行研究,根据本工程经验,岩体包括特殊部位对水泥浆的性能的要求较高,这里需要增加灌浆水灰比的比级,从6个比级可增加到10个比级,根据试验结果判断那几个比级浆液灌入量对此部位有效,针对这几个比级可再进行细化,因为每个比级的水泥浆对不同的裂隙有不同的效果,所以细化水泥浆的比级对防渗效果有较好的效果,这也是海蓄电站处理上水库特殊部位灌浆的有效手段。

4.结论及建议

防渗墙施工质量控制涉及的因素多,且工艺复杂,各工序施工质量要求高,防渗墙底沉渣厚的情况屡见不鲜,严格控制每道工序施工质量是保证防渗墙施工质量的关键,同时结合工程实际情况制定处理措施尤为重要。

结合海蓄情况,防渗墙施工中应尽可能从方案、方法上寻求改善路径,针对墙身较浅且地下水位较低的情况,可采用槽挖浇筑基座混凝土的方式来保证;针对地下水位较高且墙身较深的情况,可采用铣槽机的成槽工艺,减少对基础的扰动。以上两种方法在海蓄电站建设过程中都取得了很好的效果。

若采用传统的冲击钻成槽方式,应从泥浆本身质量、改善清渣工艺、加快清槽及混凝土浇筑时间间隔等方面入手,保证尽可能减少影响工程质量的因素。

总之,混凝土防渗墙属重要隐蔽工程,其质量的优劣直接关系到建筑物的安危和项目的成败,因此,对混凝土防渗墙施工过程中的质量控制至关重要。同时,防渗墙工艺复杂、干扰因素多、受地质条件影响大,防渗墙本身的缺陷在施工过程中很难避免,这要求我们认真结合工程实际情况,寻求有效途径改善并解决出现的问题,并满足工程需要。

参考文献:

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