高坝洲水电站土石围堰防渗布置与施工

高坝洲水电站土石围堰防渗布置与施工

廖自力，梁存绍

（中国葛洲坝集团有限公司清江施工局，湖北 宜昌443002）

关键词：防渗墙；柔性混凝土；重锤抓凿成槽；现浇混凝土；土工布；粘土心墙；高坝洲水电站

摘 要：高坝洲水电站土石围堰布置四种防渗型式，分别是柔性混凝土防渗墙、现浇混凝土防渗墙、粘土心墙和土工布。通过对不同类型防渗墙的施工方法的介绍、比较，可供其他工程进行防渗设计及施工参考。

高坝洲水电站是清江流域开发的最下游一个梯级电站，坝址位于湖北省宜都市境内，上距隔河岩电站50 km，下距长江河口12 km。工程分两期施工，一期先围左河床，右侧导流明渠导流，基坑全年施工；二期围右河床，中、枯水期利用深孔导流，汛期基坑过水。施工期共布置6条土石围堰，6道防渗墙，防渗面积共计27 823 m2，按防渗材料可将防渗墙分为4种类型，见表1。

1 柔性混凝土防渗墙施工

高坝洲工程各条土石围堰中均布置了柔性混凝土防渗墙，部分土石围堰在柔性混凝土防渗墙之上又布置了其他防渗型式。柔性混凝土防渗墙设计厚度80 cm，防渗面积20 146 m2，占防渗总面积的70%以上。

柔性混凝土防渗墙施工时段均处在清江流域的枯水期，河床水位受上游隔河岩电站调峰发电影响而循环波动，一般隔河岩电站的发电高峰时间为18：00～24：00，水位在42.0～45.0 m高程；停发电时，水位在40.0～42.0 m高程。水位变化给防渗墙造孔施工带来一定的难度。

总体上土石围堰从上到下可分为3层：顶层为人工填筑砂石料层；中层为河床原始覆盖卵砾石层；下层为泥灰质白云岩及灰岩。堰体填筑料为岸坡洪积物及基坑开挖卵砾石，粒径大小不一，一次性填至防渗墙施工平台，在平台顶面做一次性碾压。河床覆盖层大部分呈二元结构，上部为小粒径卵石层，厚度一般不超过3.0 m；下部为大粒径卵石层，厚度一般不超过3.5 m；少部分呈一元结构，为小径卵石层，厚度一般不超过3.0 m。

根据机械布置、排放废浆等需要，防渗墙施工平台宽度不小于18.0 m。首先对防渗墙轴线测量放样，采用液压挖掘机挖槽，现浇梯形断面钢筋混凝土槽口板，在槽口一侧布置轨道和钻机。在土石围堰附近选一平坦位置布置泥浆系统和混凝土拌和站，设置2 m3双轴卧式泥浆搅拌机5～16台，BW250泥浆输送泵2～4台，JZC-350混凝土搅拌机2～6台，泥浆系统制浆能力满足防渗墙造孔用浆和柔性混凝土拌和用浆需要。

防渗墙采用单元槽段法施工，沿防渗轴线划分为多个槽段，槽段长度4.0～7.0 m不等，分两期施工，一、二期槽段间采用套接法或平接法连接，每个槽段一般又分5个孔施工，

其中主孔3个，副孔2个。主孔和部分副孔采用CZ-22型钢绳式冲击钻造孔、抽筒出渣，少部分副孔采用BS250型液压导板抓斗施工，槽底基岩均用冲击钻破碎。造孔过程中槽内泥浆面保持在槽口以下20 cm左右，且在钻进时向孔内投入适量粘土，以增加泥浆的悬浮和固壁作用。当槽孔出现漏浆时，向槽孔内投入粘土、粘土粉、水泥、锯末、刨花等堵漏材料，堵漏效果较好。对漏浆严重且出现塌孔的槽段采取全孔回填粘土并重新造孔的办法进行来解决。

槽孔深入基岩内50 cm以上并经验收合格后，进行柔性混凝土施工，混凝土施工配合比见表2。混凝土泵送料至孔口，在泥浆槽内浇筑成墙。

在下航道土石围堰防渗墙施工过程中，还采用了抓斗配凿锤的“抓凿”法成槽的施工工艺，此种工艺是用抓斗将覆盖层和填料抓取，下部基岩由凿锤凿碎后由抓斗捞取岩渣成槽，采用泵吸法清孔。施工中配置了3台抓斗（1台钢丝绳抓斗，2台液压式抓斗）、4台履带式吊车配凿岩重锤进行造孔，抓斗重12～17 t，凿锤重量5～8 t。凿锤与W-100履带式吊车配合使用，提升高度为2～7 m。在造孔初期采用抓斗“抓渣”成槽时曾发生多数槽段漏浆和塌孔现象相当突出，有的槽段塌孔时还波及到施工平台，给安全施工及质量验收都带来了一定难度。针对这一现象，采取先用凿锤低提升（一般2～3 m），将槽孔普遍挤压夯实，对于槽孔内出现的大块石均用凿锤高提升（一般4～6 m）冲击凿碎,然后再利用抓斗“抓渣”成槽。

2 现浇混凝土防渗墙施工

在一期高低土石围堰、二期上游土石围堰柔性混凝土防渗墙之上，均布置有现浇混凝土防渗墙，墙厚80 cm。现浇混凝土防渗墙在干地条件下施工，施工工艺相对简单。首先用水将柔性混凝土表面冲洗干净，用标准钢模立模，最后浇筑混凝土。

3 粘土心墙施工

一期上游高土石围堰高程48.0～61.0 m和一期下游高土石围堰高程47.0～56.0 m沿堰轴线布置了粘土心墙，心墙外侧为厚2.5～3.5 m的反滤料。粘土心墙顶宽3.0 m，两侧坡度均为1∶0.2，填筑总工程量3.30万m3。

粘土心墙底部的混凝土防渗墙施工完成并达到一定强度后，清除施工平台上的杂物，在混凝土防渗墙两侧下挖深度大于2.0 m的底槽，然后开始铺筑第1层粘土，铺土厚度20 cm，采用后退法铺筑。其后各层按30～40 cm厚度铺筑，采用端进法铺筑。铺土后先用推土机推平，局部人工填平，层面结合处采用人工刨毛，用10 t振动碾碾压8～12遍，达到密实、平整要求；粘土心墙和混凝土防渗墙接触的部位，采用小型夯实机夯实。为保证粘土心墙的有效宽度，心墙两侧多填宽20～30 cm的结合带。岸坡处应首先清除岩面上的杂物及松动岩块，在岩面上刷一层浓粘土浆，边铺料边夯实。为保证粘土心墙的填筑质量，在填筑过程中，雨天盖雨布进行保护，雨后将雨水浸湿的表层晾晒或清除后铺填新土。干热天洒水润湿，防止层面出现龟裂。施工中对局部出现的弹簧土、层间光面及剪切破坏等均进行了置换处理。粘土心墙两侧的反滤层及堰壳料要同时平层填筑，填料的结合部位骑缝碾压。

4 土工布施工

二期上游土石围堰采用混凝土防渗墙上接土工布的防渗方式，土工布呈“之”字形布

置，位于高程55.0～61.5 m。土工布选用两布一膜型式，为1层PVC主模和2层无纺布（附膜）复合而成，门幅宽度2.0 m，抗拉强度大于20 kN／m，渗透系数在10-11～10-12 cm／s，伸长率大于30%。土工布两侧回填宽度为2.0 m的砂卵石过渡料，过渡料粒径不大于50 mm。

土工布与底部、两端混凝土墙的连接，是将土工布埋入混凝土内20 cm。首先将土工布用铁丝和木板固定在指定位置上，保证接头条埋入混凝土内的长度，混凝土浇筑时从土工布两侧均匀下料、振捣密实，并在土工布与混凝土接合处两侧各嵌裹一层沥青。土工布自身采用粘合剂连接，搭接宽度10 cm，粘接按附膜→主膜→附膜的顺序进行。施工前检查土工布和粘合剂的质量，不允许土工布有裂口、针眼等现象。首先用脱模剂将土工布接头处一面10 cm范围的主膜和附膜脱开，再用刷子将附膜胶TBJ-929-1象刷油漆一样往土工布欲粘合部位刷胶，刷胶的方向一致，厚薄均匀，待溶剂充分挥发至不粘手且仍有粘性时，即对准粘合，最后用平压滚滚压。依上述方法进行第2层（主膜）、第3层（附膜）的粘接操作，在主膜之间的粘接中要将附膜胶换成主膜胶TBJ-929。土工布铺设采用“之”字形折线上升，两侧回填的砂卵石过渡料和堰壳料分层填筑、协调施工，过渡料中不含有尖角碎石和块石，以防刺破膜体。

5 结语

柔性混凝土防渗墙采用“抓凿”法成槽工艺，与以往采用“冲击钻造孔成槽法”相比，具有前期辅助工程量小、设备简单、设备投入量少、施工灵活及成槽速度快的优点。钢丝绳抓斗可以改装重锤，可自凿自抓适应性强。在土石围堰防渗墙轴线部位进行填筑时，注意进行填筑料粒径的控制，并尽可能进行碾压，以降低防渗墙施工的难度。土工布施工速度快、成本低，防渗效果较好，但耐久性方面与其它防渗型式相比较差。