沙卵石基坑排水.docx

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沙卵石基坑排水

砂卵石基坑排水方法浅议

蔡忠伟

摘 要 湖南省临澧青山扩建水电站建于澧水河人工堆积洲上，基坑四面环水，砂卵石覆盖层厚26ｍ，基坑施工排水是工程建设的关键。

工程采用了高喷防渗墙堵水，基坑内设置排水导沟，分层分区用水泵排的方法，保证工程建设的顺利进行。

关键词 砂卵石基坑 高喷防渗 排水

　　青山扩建水电站工程位于湖南省临澧县新安镇水利枢纽工程老电站与主坝之间人工堆积的沙洲上，扩建水电站装机2×10ＭＷ。

地面高程57.0ｍ，上游设计正常水位50.0ｍ，设计洪水位55.84ｍ，下游正常水位42.0ｍ，设计洪水位52.5ｍ，其站址的工程地质条件自上而下为：

　　人工堆积层：

从地面至下深15ｍ左右至42ｍ的高程，为人工堆积的砂卵石层，砂卵石含量为60％，成分为石英砂层，粒径多为8ｃｍ左右，含砂率小于20％，以细砂为主。

整个砂卵石层中，黏度成分不均，结构松散，钻进中孔内无回水，属极强透水层。

冲积堆积层：

从地下深度15～26ｍ左右，高程在31～42ｍ之间，为冲积堆积砂卵层，成分以石英砂为主，夹少量灰岩，偶遇漂石，相对紧密，其中间局部地段夹有薄层粉细砂或淤泥质壤土，属弱质透水层。

基岩层：

为紫红色混质粉砂岩，出露高程31ｍ左右，轻度起伏，以长石成分为主。

钻孔岩芯上无明显节理裂隙面，钻进时孔内有回水。

　　青山扩建水电站安装两台灯泡贯流式机组，最低开挖高程为23ｍ，最大开挖深度达34ｍ。

　　从上述地质条件得知，如不采取有效的施工排水方案，基坑开挖至31ｍ高程时，渗水量将达到34781ｍ3/ｈ，无法进行正常施工。

为此，采用基坑四周用高压喷射灌浆至基岩形成封闭的防渗墙堵水；在基坑开挖至基岩时，设置排水沟导流；再根据工程施工部位的变化及时间差，分层分区用水泵排水，以利工程建设顺利进行。

　一、高喷防渗

　　青山扩建电站基坑长180ｍ，宽50ｍ，左右两侧是原人工堆积洲开挖形成的边坡1∶1.4，上下游为开挖基坑料填筑的围堰，边坡1∶1.8。

上游围堰填筑至原地面高程57ｍ，高压喷射灌浆防渗墙顶高程为51.5ｍ，以上至54.0ｍ用黏土心墙防渗。

下游围堰填筑至48ｍ，高压喷射灌浆防渗至43ｍ高程，其以上同样用黏土心墙防渗。

　　高喷防渗即用工程钻机钻孔，采用高压喷灌设备喷灌水泥浆，水泥浆与砂卵石凝固后，形成水泥墙防渗。

图1　高压喷射灌浆工程流程图

　　钻孔：

受地质条件的限制，钻孔施工使用两种方法，一是普通钻机回转冲击跟进钻，主要用于砂卵石粒径较小、结构松散的地段，成孔后下两层套管，覆盖层孔径不小于φ130ｍｍ，终孔孔径不小于φ110ｍｍ；另一种是气动潜孔锤银管钻进，用压缩空气1.0～1.2ＭＰａ作为破碎岩石的能量和洗孔介质，能快速破碎和挤压卵石，又能使套管随钻头同步钻进，加用偏心扩孔钻具后，终孔孔径不小于φ130ｍｍ。

提高了钻进效率，主要用于砂卵石粒径较大、深孔砂卵石地层。

　　成孔后护壁：

砂卵石地层成孔后，易垮塌，必须采取有效的护壁措施，经过现场多次试验。

采用钻进至设计深度自孔底注入化学冻胶浆置换出孔内残渣，然后边拔套管边注化学泥浆，做到高喷前钻孔不垮孔、不缩径。

　　高压灌浆：

钻孔工序完成前经现场监理签证后，高喷台车就位试水试气，喷杆能下至钻孔设计高程，检查喷射方向，调整喷射角度，其主要工艺参数如表1。

　　静喷：

在砂卵石与基岩的接触面须有一定时间的静喷，使高压水气尽可能地冲切、洗刷风化基岩及卵石与基岩的接触面，提高板墙底部与基岩的胶结强度，提高防渗效果。

表1　高喷灌浆施工工艺参数表

工作内容

工艺参数要求

高压水

压力32-36MPa，排量75-85L/min

压缩空气

压力0.6-0.7MPa,排量1.2m3/min

水泥浆液

进浆排量90L/min，进浆比重1.6-1.65g/cm3,固浆比重1.2g/cm3

提升速度

6cm/min

摆角

20°-25°

　　提升：

当回浆冒出孔口后，喷杆开始摆动提升，当遇到漏浆严重的孔段时，暂停提升或减慢提速，在水泥浆液中加入速凝剂（水泥重量1％～4％的水玻璃或水泥重量1％～3％的“－01”或二者同时从不同的管道输送至孔内）。

　　回填灌浆：

对于深层砂卵石地层，尤其是漏浆现象严重时，喷射灌浆完成后，孔内浆液将会逐渐下沉，如果不及时补充，将会出现浆液漏失、沉陷、墙体脱空的现象，影响防渗效果，所以回填灌浆是必不可少的重要环节。

本次回填灌浆用邻孔喷射的回浆代替，经沉沙处理后使用，并由专人负责疏通上部孔段，起到了回填灌浆的防渗效果。

　　回浆利用：

高喷回浆经沉沙处理后可以利用。

　　经以上工序，基坑四周形成完整的高喷防渗闭合圈，完成钻孔进尺12574.1ｍ，高喷进尺10599.9ｍ，总计高喷防渗墙13320ｍ2。

形成后的高喷防渗墙，其渗透系数由Ｋ＝3.41×10－1ｃｍ/ｓ降为Ｋ＝3.41×10－4ｃｍ/ｓ。

基坑渗水量由防渗前的Ｑ＝34781ｍ3/ｈ（理论值）减少为Ｑ＝1600ｍ3/ｈ（实际值）。

　二、明沟导水

　　青山扩建水电站工程基坑开挖至基岩面时，尽管进行了高喷防渗处理后渗水量大大减少，但其渗水仍然给工程施工带来了巨大困难。

为此，采取了明沟导流，保证施工面处于无水状态。

在基岩面31.0ｍ高程处厂房设计边线外，用麻袋装砂卵石及黏土构筑子堤，此前清除基岩面上的砂砾石。

在子堤边线侧形成排水沟，将渗水导至集水池。

　　基坑开挖完成后，浇筑厂房左、右边墙混凝土至35ｍ高程，并分别在进水渠、尾水渠底板上横向设置临时混凝土挡水墙，墙顶高程35ｍ，由此形成封闭的挡水圈。

为了保证进水渠、尾水渠两侧的挡墙基础能正常施工，在该两墙底板以下各修了一道暗涵。

　三、分层分区排水

　　基坑开挖至42.5ｍ高程时，开始排水，由于开挖时基坑内有渗水，每开挖一层必须修施工道路，否则设备无法进场。

这就要求排水也必须分层安排，实施分层分区排水，高水高排，有利于降低工程造价。

　　综合开挖及渗水量的变化（见图2），排水分六层，高程分别为42.0ｍ、39.0ｍ、36.0ｍ、33.0ｍ、31.0ｍ、23.0～27.0ｍ，排水设备及排水地点也随着变化。

表2　开挖深度一渗流量变化图

表3　水位一渗流量变化图

　　基坑开挖到基础面时，考虑到厂房基础施工的先后及施工的便利，利用导水沟及厂房建筑，根据施工部分的先后，确定具体的排水地点。

同时根据图3的数据，确定备用水泵的台数。

　　青山扩建水电站工程基坑排水方案，经过高压喷灌防渗严密地“堵”，开挖、填筑水沟精心地“导”，分层分区合理地“排”，保证了工程的顺利施工。

自1998年12月动工到2001年7月首台机组正式投产，在同类型工程中，工期较短。

这其中经济高效的排水方案是关键。

参考文献：

1  祁庆和主编．水工建筑物．1992．

2长江水利委员会编．长江中下游护岸工程论文集．1987．

3  冶金工业部颁布．高压喷注浆技术规程．（YSJ210－92，YQ－Ｊ43－93）

（英文版）

Tworegulationspromulgatedforimplementationisinthepartyinpowerforalongtimeandtheruleoflawconditions,theimplementationofcomprehensivestrictlystrategicplan,implementationinaccordancewiththerulesanddisciplinetomanagetheparty,strengtheninner-partysupervisionofmajorinitiatives.Thetworegulationssupportingeachother,theadheretoapositiveadvocate,focusingonmoralityisofPartymembersandPartyleadingcadrescansee,enoughtogetahighstandard;aroundthepartydiscipline,disciplinaryrulerrequirements,listedas"negativelist,focusingonverticalgauge,drawthepartyorganizationsandPartymembersdonottouchthe"bottomline".Here,themainfromfoursquarefacetwopartyrulesofinterpretation:

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