云南水力发电 第３０卷 ＹＵＮＮＡＮ ＷＡＴＥＲ ＰＯＷＥＲ 第１期 砂砾石覆盖层上的围堰粘土心墙防渗施工 黄德平 （中国水利水电第十二工程局有限公司，浙江杭州 ３１０００４） 摘要：浙田外雄水电站围堰建在砂砾石覆盖层，结合地质条件采用了粘土心墙防渗和砂砾石覆盖层帷幕灌浆施工，在枯水 期完成了一期围堰的施工，一期围堰经过两个汛期大流量高水位的考验，整体运行良好。满足了汛期安全度汛，取得良好的效果。 关键词：砂砾石覆盖层；围堰粘土心墙；灌浆；防渗施工 中图分类号：ＴＶ５５１．３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００６－－３９５１（２Ｏ１４）Ｏｌ一０¨Ｏ７６一Ｏ５ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—３９５１．２０１４．０１—０２２ ０前言 １．１纵向围堰工程地质条件 砂砾石覆盖层上的围堰防渗一般采用混凝土防 纵向围堰轴线位置地面高程１９￣２０ ｍ，地形平 渗墙、高压旋喷灌浆，但由于混凝土防渗墙、高压旋 坦。覆盖层为冲～洪积的砂砾卵石层，含漂砾、块 喷灌浆施工工期长，施工工艺繁琐，投；往往在 石，６．０ ｍ以上松散，下部密实砂砾卵石成分以火山 一个枯水期不能完成施工，以满足汛期度汛条件。 岩为主，随深度增加含泥量逐渐增高，局部地段也有 而采用粘土围堰则可以大大缩短工期，减少投入，满 含泥量减少的现象：局部有漂（孤）石，直径可达１．１０ 足施工度汛的要求。 ｍ，厚度一般８～１５ ｍ；渗透系数Ｋ一２．８×１０ ～ １工程概况 ７．６×１０＿ ｃｍ／ｓ。为中等至强透水层；下部基岩为 晶屑凝灰岩或晶屑熔结凝灰岩、晶屑玻屑凝灰岩，局 外雄水电站位于浙江西南部丽水市青田县境 部夹角砾凝灰岩，块状构造，新鲜岩石致密坚硬。 内。坝址地处瓯江干流丽水段与雄溪交汇处上游附 １．２上游围堰工程地质条件 近的大溪河上，距丽水市区约３９ ｋｍ，距青田县城 两岸山麓处分布第四系残～坡积的粉质粘土夹 ３３ ｋｍ。枢纽建筑物主要由泄洪闸、船闸、河床式发 碎石（左岸表层为块石堆砌路基），厚度：左岸２．５～ 电厂房、两岸接头建筑物等组成。 ５．０ ｍ右岸４．０～８．０ ｒｎ，渗透系数Ｋ一１．２× 枢纽挡水建筑物和泄水建筑物处于同一轴线 １Ｏ ～１．４×１０～ｃｍ／ｓ，为中等透水层。河床为冲 上，坝顶全长约３９０．５７５ ＩＴＩ，坝顶交通桥高程３５．５Ｏ ｍ，坝顶门机轨顶高程３８．００ ｍ。枢纽建筑物从左 至洪冲积层的砂砾卵石，５ Ｉｎ以上松散，为强透水 至右为：左岸接头坝段、船闸、泄洪闸、发电厂房主 层；下部稍密至密实，渗透系数Ｋ一１．８×ｌ０ ～ 机、装配场和右岸混凝土防渗墙。 ６．５×１０ ｃｍ／ｓ，为强至中透水层；底部为含泥砂砾 坝（闸）ｔＪｌ：区河谷开阔，为“Ｕ”型河谷。河床高 卵石层，密实，渗透系数Ｋ一１．５ｘ１０ ～１．６×１０ 程１７～２０ ｍ，宽３４０ ｍ左右。两岸山体不对称，左 ｃｍ／ｓ，为中等透水层。 岸山坡坡度３０。～４（１。，右岸山坡坡度２５。～３０。。河 １．３下游围堰工程地质条件 床在平水期水面宽１４０～１８０ ｍ，主河道位于左侧， 下游围堰轴线位置左、右岸山麓处分布第四系 流向近北南向，右岸为高漫滩，高出河床１～１０ ｍ。 残至坡积层，右岸为黄褐粉质粘土夹碎石。左岸厚 河床覆盖层为冲～洪积层，主要为含泥粉细砂、砂卵 ３．０～５．０ ｍ，右岸厚１０．Ｏ～２Ｏ．０ ｍ，部分地段含少 砾石层、含泥沙砾卵石层等，上部结构松散，下部中 量碎石；河床为冲至洪积的砂砾卵石层，５ ｍ以上松 密至密实；上部含泥量少，随深度的增加，含泥量逐 散，下部稍密至密实，表层为极强透水层，深部渗透 渐增加，局部地段含泥量较少。覆盖层厚度大，变化 系数Ｋ一２．１×１Ｏ一２～２．８×１０－ ｃｍ／ｓ，为强透水 大，一般有１０￣２８ Ｉｎ厚。 层。 ＊ 收稿日期：２Ｏ１３一Ｏ９一Ｏ５ 作者简介：黄德平（１９６２一），男，重庆人，高级工程师，主要从事水电工程施工技术管理工作。 黄德平砂砾石覆盖层上的围堰粘土心墙防渗施工 ２导流方案优化设计 第１阶段为初期导流，自２００５年１０月１５日至 ３０日至２００７年１２月３０日，由束窄河床过水，一期 上、下游横向围堰挡水，进行一期基坑内主体工程的 施工，其洪水标准采用全年１０ ａ一遇（Ｐ一１０ ），相 ２００６年３月３０日，由束窄河床过水，临时围堰挡 水，进行纵向混凝土围堰及一期上、下游横向围堰施 应洪峰流量为９ ６８０ １３３．。／ｓ。一期导流布置见图１。 工，设计洪水采用非汛期（１Ｏ月～４月）５ ａ一遇 ２．１导流标准 （Ｐ＝＝：２０ ），其洪峰流量为３ ６８０ ｍ。／ｓ。 施工导流水力特性见表１。 第２阶段为一期基坑导流阶段，自２００６年３月 ＩＩ ０ ０ Ｃ Ｃ Ｃ Ｃ ｌ。 ｌ１ 甘 １ ０ ０ 一 Ｃ 、ｃ ｌ３ｌ！ 、、１ ＿ ｌＩ ０ Ｉｌ Ｍ１ｎ 砌块石护 寸 霸 ｝｛、、｜ ｌ 、、 ｎ Ｉ ｌＩ ． １ Ｆｉ Ｉ１ ／／／ ｌ＼ 一期卜游围堰一 ＼ ； 厂Ｊ ｌ １ ）， ，／／／ ｜｜ ＼厶 、／ Ｅ．＼一＼一 １ ＼Ｆ、 ｊ ／ ３１３１０５０ ／ ／／｜Ｊ 一一 ＼ ， Ｉ ＿ ３１． Ｉｌ Ｄ ｌ｜ 啸渗墙厂ｌ！世小 ！ｌ 泄洪闸＼一＼ 。ｌ４ ０—．０３７．２０ ＼ ＼ ：三 ｍ 、 ＼一期临日 ｆ围堰 ＼ ＼ Ｉ Ｉ１ ＩＩ Ｉｌ ＩＬｊＬＪＬ一 《 － ：！ 丁Ｅ 爿 ＋ ２２．８Ｑ一一一 ４ Ｅ 。 一０＋０２２ ５Ｏ ＩＥ —＼ 一 蛔 ．．．、、姥！装配场＼ ｆ＼ ０＋０３０Ｉ ）ｕ Ｉ、 ．控 毫 出 一咀 划 一－＇０＋－＇Ｏｂ＂５－消力池 ￣Ｏ 护坦 一一● 囟 一 ｅ彝渴ｎＯ土Ｑ８５。【 １———．一 一‘ 上１ ｎｎ．００ ０ 混凝 纵向围堰 ｌＩ ３ｌ３《 １８５０ １ Ｉ ／ ３ － ｜ ｌ Ｉ １ ＼／Ｉ ，ｆ ｝ 昆７Ｋ噪 ／一． 抛石防冲槽 ８ｌ ‘± １ ／’ １ 《 ＝＝ ！ｌ ／ ● ｔ 、 到 ０＋ｌ８Ｏ ８０ 一 ● 一３１３０ ７‘＼ Ｉ ｌ＼ ＼、 Ｆ４． ／／ ＩＩ．ＪＩ：１．７５ 一 ≥ ８ Ｉ河 …１：１． Ｉ ●—～— ————— ： ｝ ｜ ／ 自；￥葺：＝ 一期下游围堰／ 暑 皇 ０ 寸 一 ０ ０ 一 暑 －０ ｎ ０ ｌ 寸 寸 ’寸 图１一期围堰平面布置图 表１施工导流水力特性表 ２．２方案优化 工程 设计设计 设计 泄水泄水段上游雍上游围堰 施工围堰原设计采用高压旋喷防渗砂砾石围 堰，在施工中经过调查原河床已被采砂船开采过，已 挖深至水面以下１１～１２ ｍ左右，高程约为１１．Ｏ０ ｍ，该高程以上的河床内粒径４０ ｍｍ以下的细骨料 和砂子都被筛除。若以这样的砂石料填筑围堰，孔 隙大，浆液扩散半径大，吃浆量大，做高喷防渗墙难 度大，效果不好，且施工进度难以保证。经综合分析 云南水力发电 ２０１４年第１期 和专家论证，对施工围堰设计作了优化修改。 ２．２．１ 临时围堰的设计 ３围堰施工 ３．１临时围堰的施工 ３．１．１主要工程量 临时围堰为砂砾石围堰，束窄河床后泄水宽度 １１２ ＩＴＩ，底高程为１６．５～１８．５ ｍ。临时围堰堰顶高 程为２６．５ ｍ，堰顶总长为９４６ ｍ，顶宽３．０ ｍ，两侧 临时围堰填筑砂砾石６５ ９１０ ｉｎ。，斜墙粘土填筑 ３６ ５００ ｒｎ。。 边坡均为１：１．５。经过综合考虑和水文地质资料 分析，临时围堰采用粘土斜墙防渗，粘土防渗墙底部 高程不低于ｌ１．００ ｍ，粘土外购。临时围堰形成、排 ３．１．２临时围堰施工 施工程序：施工放样一岸坡覆盖层开挖一上下 水阶段达不到防渗效果时，根据实际情况进行渗漏 部位防渗处理灌浆或将围堰的防渗改为旋喷灌浆处 理。 ２．２．２上游围堰堰体设计 一期上游围堰为砂砾料粘土心墙（若临时围堰 粘土防渗效果差则改为旋喷灌浆）围堰，其中与混凝 土纵向围堰连接的接头用高喷防渗，堰顶高程３１．８５ ｍ，堰顶长１６０ ｍ，堰顶宽６．０ ｍ，迎、背水面边坡均 为１：１Ｉ ５，防渗墙顶高程２５．６ ｒｎ，高程２５．６ ｍ以上 采用ＰＶＣ土工膜防渗，迎水面采用厚４０ ｃｍ的干砌 块石保护。见图２。 一期下游围堰为砂砾料围堰，堰顶高程３０．１８ ｍ，堰顶长２８２ ｍ，堰顶宽６．０ ｍ，迎、背水面边坡均 为１：１．５。结构形式及防渗方式与一期上游围堰 相同，见图２。 图２上、下游围堰断面图 游戗堤进占一纵向围堰段合龙一堰体填筑一防渗施 工 １）施工放样：测量人员对临时围堰段轴线进行 控制点施工放样，在岸坡段打方向桩标识。 ２）岸坡覆盖层开挖：岸坡原有覆盖层冲积砂 土，采用ＰＣ２００反铲挖掘机挖除，１５ ｔ自卸汽车装 运到监理指定弃渣场或根据监理指示回填移民安置 区。 ３）上下游戗堤进占：采用ＰＣ２００和ＳＨ３００两 台挖掘机，上下游各一台，对河床覆盖层进行开挖， １５ ｔ自卸汽车装运，沿着围堰轴线分别从上下游 Ｆ ～Ｆ 桩号和Ｆ。～Ｆ４～Ｆｓ桩号同时进占。 ４）纵向围堰段合龙：１５ ｔ自卸汽车分别沿着围 堰轴线同时进行回填，一直到上下游段围堰露出水 面，再沿着填好的上下游段对纵向围堰段进行合龙 填筑，填筑高程为水面上１．０ ｍ，石渣源于现有的河 床覆盖层。 ５）堰体填筑：采用１５ ｔ自卸汽车进行装运先沿 围堰轴线从上下游分两路同时先填筑临时围堰纵向 段，达到设计高程后返回进行临时横向围堰段施工。 围堰在水面以下部位采用水力自然密实，水面以上 的部分按常规进行分层填筑，再用１２ ｔ的ＣＡ３０Ｄ 振动压路机进行分层碾压密实至设计高程２５．６ ｍ， 分层碾压的厚度控制为０．８ ｍ，石渣料取自河床基 坑弃渣。 ６）防渗施工：临时围堰的粘土防渗斜墙施工利 用长臂挖掘机，可挖深１５ ＩＴＩ，从岸坡开始，在围堰的 迎水面沿着围堰轴线进行开挖，见图３。挖一道深 槽，挖渣往后面翻，采用端进法自右岸岸坡向河中方 向开挖，槽深深度在Ｉ１．０ ｍ高程以下，在岸坡段挖 至基岩，底宽至少１ ｍ（根据地质资料，高程ｌ１．０ ｍ 以下为含泥砂卵砾石层），可利用挖机臂长或开挖料 的状态来判断是否达到含泥砂卵石层；深槽形成后 填筑粘土，用１５ ｔ自卸汽车装运粘土自岸坡段开始 填筑，并用挖掘机配合修整。边填筑粘土边利用挖 掘机将砂砾石料填至粘土上游侧护坡（砂砾石料一 黄德平砂砾石覆盖层上的围堰粘土心墙防渗施工 部分采用基坑内开挖的连续级配料，另一部分采用 堰体迎水面的填筑料见图３）。 ！！：Ｑ 含泥砂卵砾石层 生 ｎ』— 含泥砂卵砾石层 ａ堰体填筑 ｈ粘士斜墙槽开挖 垒 — 含泥砂卵罚ｊＩ石层 ．粘土斜墙填筑 ｄ＿粘土及砂砾石护坡填筑 图３子围堰开挖、填筑断面图 ３．２围堰的施工 铺设后，及时回填覆盖，当回填的覆盖层层厚大于 施工顺序：施工戗堤填筑一粘土斜墙防渗（高喷 ３０ ｃｍ时，才能允许采用轻型碾压实，不得使用重型 防渗墙施工）一上部堰体填筑（土工膜）一干砌石护 或振动碾压实。回填时土石块的最大落高不得大于 坡 ３０ ｃｍ。设专人员配合，防止大石块在坡面上滚滑， １）施工戗堤填筑：临时围堰截流闭气后，一期 防止机械搬运损伤已铺设完成的复合土工膜。 围堰施工戗堤由上下游岸坡接头向纵向围堰方向进 ５）堰体填筑及护面：堰体填筑与土工膜上升协 占，戗堤顶面高程为２５．６０ ｍ，进占石渣取自一期基 调进行，每层填筑厚度０．８ｍ。堰体填筑时，对干砌 坑开挖，上、下游围堰砂砾石填筑工程量总计约１０× 石坡面进行机械修坡及碾压，注意与堰面防护施工 ｉ０ ｍ。，填筑料用ＰＣ２００反铲挖装，配置１５ ｔ自卸 交替进行，保证其护面施工顺利进行。 汽车运输至围堰填筑面，ＺＬ一５０Ｄ装载机推铺及 ３．３纵向围堰防渗设计与施工 ＣＡ３０Ｄ振动碾碾压。一期上游围堰与纵向围堰交 ３．３．１纵向围堰防渗的设计 接处堰体填筑可采用石渣，石渣取自基坑石方开挖。 一期导流明渠为原左侧主河床，宽１４５ ｍ，底高 ２）粘土心墙防渗：利用长臂挖掘机沿着围堰轴 程１６．５～１８．５ ｍ。 线挖一道槽（槽深至ＩＩ ｍ高程），深槽形成后，自岸 原设计纵向围堰为Ｃ２０钢筋混凝土围堰，分为 坡向河中方向填筑粘土，待填出水面后，再分层填筑 上游段、８号闸坝段及下游段３段。上游段长９４ ｍ， 并利用ＣＡ３０Ｄ振动压路机压实。 其基础为密实砂砾料层，基础开挖高程为１４．５ ｍ， ３）土工膜施工：复合土工膜随着填筑层的上升 该段纵向围堰厚６０ ｃｍ、Ｃ１０混凝土防渗墙，墙底深 而左右往返铺设，“之”型向上展铺，每填筑厚１．１ 入基岩内。下游段长２２２．５ ｍ，其基础座落在密实 ｍ，坡比１：１．６，形成折皱，并保持松弛状，以适应变 砂砾卵石层上。基础采用高喷混凝土防渗墙，闸室 形。铺设面上清除一切树根、杂草和尖石，保证铺设 下游段也采用高喷混凝土防渗墙，墙底均深入基岩 砂砾石垫层面平整，不允许出现凸出或凹陷的部位。 内。由于防渗墙施工工期长，易塌孔难以在汛前完 施工时先填筑土工膜一侧的砂砾料，经人工修坡后， 成施工。经多方论证该段防渗改为３排帷幕灌浆防 用１ｔ小振动碾坡面碾压密实，再将土工膜折过来铺 渗。 在坡面上，填筑另一侧砂砾料。排除铺设工作范围 ３．３．２帷幕灌浆施工 内的所有积水，土工膜铺设与堰体填筑同步。土工 帷幕灌浆ＳＬＳＬ距２．５ ｍ，排距２．５ ｍ，人基岩深 膜通过锚固槽与高喷防渗墙、粘土心墙、纵向混凝土 ０．５ ｍ。帷幕灌浆分两排３序施工，一共Ｉ１０个孔。 围堰堰体及河床或岸坡的不透水基岩紧密联接，二 鉴于电站地质资料及高喷时钻孔情况的了解，坝基 期上游顶部应锚固于防浪墙中。土工膜完成拼接和 地层情况十分复杂。地质均为粘土夹碎石、卵石、砂 ８０ 云南水力发电 ２０１４年第１期 砾石层，厚度较大，上部松散，下部密实，上部含泥 沙，下部含泥量较大，且粘度大，在河床高程１４．５０～ １５．０左右到基岩面，河床均为历年水流沉淀物、泥 沙、卵石、砾石等所充填，透水率较大，但又不均一， 钻孔施工中时有坍塌、掉块现象发生。放橡塞、射浆 管难下人孔内、灌浆前的孑Ｌ壁冲洗、裂隙冲洗、压水 试验等均无法进行，故而自上而下的孔内循环式灌 浆是行不通的。 为了选择适宜的灌浆方法，综合多年多处的灌 浆实际情况采用纯压式灌浆方法是适宜的。 采用阿特拉斯钻机施工，钻孔时对准孔位，钻孔 孔径为￣８９ ｍｍ。帷幕灌浆钻孔分３序进行，先钻 Ｉ序孑Ｌ，等灌浆结束再开始钻Ⅱ序孔及Ⅲ序孑Ｌ。帷 幕孔分４段进行，先钻第１段，待灌浆结束待凝后再 继续第２、３、４段。 ３．３灌浆 １）灌浆方法：帷幕灌浆孔采用孔口封闭、纯压 式灌浆方法。 ２）灌浆压力：根据地质状况，灌浆压水不宜过 大，采用０．２ ＭＰａ，加深一段压力相应递增０．１０ ＭＰａ，最大压力不能超过０．４ ＭＰａ。采用纯压式灌 浆时，压力表安装在孔口进浆管路上。压力值宜读 取压力表指针摆动的中值。灌浆应尽快达到设计压 力，但对于注人率较大或易于抬动的部位应分级升 压。 ３）灌浆材料、浆液配比及变换标准：灌浆所用 水泥是由水电十二局外雄水电站工程项目部物资办 调入的尖峰４２．５级普通硅酸盐水泥，符合《水工建 筑物水泥灌浆施工技术规范》对帷幕灌浆强度等级 不低于３２．５级的要求。灌浆水灰比采用３：１、２： １、１：１、０．８：１、０．５：１。①当灌浆压力保持不变， 注入率持续减少时，或注入率不变而压力持续升高 时，不能改变水灰比。②当某级浆液注入量已达 ３００ Ｌ以上，或灌浆时间已达３０ ｍｉｎ，而灌浆压力和 注人率均无改变或改变不显著时，应改浓一级水灰 比。③当注入率大于３０ Ｌ／ｍｉｎ时，可根据具体情况 越级变浓。 ４）灌浆结束标准和封孑Ｌ：帷幕灌浆在该灌浆段 最大设计压力下，当注入率不大于１ Ｌ／ｍｉｎ后，继续 灌注６０ ｒａｉｎ，可结束灌浆。帷幕灌浆用０．５：１浓 浆灌入孔内，可用纯压法，压力采用终孔最大灌浆压 力灌浆３０ ｍｉｎ，待凝沉淀后用２：１水泥砂浆捣实 抹平孔口即可。 ３．４灌浆检查分析 帷幕灌浆施工结束后，根据灌浆资料分析，共布 置了６个检查孔，在检查孔施工过程中，根据要求采 用 ８９ ｍｍ的阿特拉斯钻钻孔，观察钻孔时孔内有 无返水。具体检查孔要素见表３。 表３检查孔要素成果表 孔深／ｍ 透水 恤 室ｑ 混凝土覆盖层合计 ／ｌｕ ⑧闸闸左Ｏ＋１２０．５ 室段 Ｏ＋０１２．５０ 纵向闸左Ｏ＋１１８．２ ７号块 Ｏ＋０４４．０ 纵向闸左０＋１２０．７ ６号块０＋０３２．２５ 纵向闸左Ｏ＋１２０．７ ５号块０—０Ｏ４．６５ 纵向闸左Ｏ＋１１９．４５ ８号块 Ｏ＋０６３．０ 纵向闸左Ｏ＋１２０．７ ９号块０＋０７４．７５ 从检查孔ｑ值来看，６个检查孔的ｑ值都小于５ Ｌｕ，故纵向围堰帷幕灌浆非常成功，达到了设计要 求。 ４结语 经检查临时子围堰粘土斜墙防渗施工是成功 的，基底淤泥夹砂层满足防渗的要求，局部有地方渗 水，原因是粘土斜墙填筑不匀造成的，不影响工程施 工。一期围堰粘土心墙防渗效果良好，除一期上游 围堰与子围堰接头未处理好有渗漏水，纵向混凝土 围堰在子围堰拆除后帷幕灌浆和高压旋喷灌浆接头 处漏水以及后期坝体与混凝土围堰结构缝处漏水， 其余部位未发现漏水，一期围堰经过两个汛期大流 量高水位的考验，整体运行良好。
