砂卵石基坑排水方法淺議

摘

要

湖南省臨xx擴建水電站建于xx河人工堆積洲上，基坑四面環(huán)水，砂卵石覆蓋層厚26ｍ，基坑施工排水是工程建設的關(guān)鍵。工程采用了高噴防滲墻堵水，基坑內(nèi)設置排水導溝，分層分區(qū)用水泵排的方法，保證工程建設的順利進行。xx擴建水電站工程位于湖南省xx縣xx鎮(zhèn)水利樞紐工程老電站與主壩之間人工堆積的沙洲上，擴建水電站裝機2×10ＭＷ。地面高程57.0ｍ，上游設計正常水位50.0ｍ，設計洪水位55.84ｍ，下游正常水位42.0ｍ，設計洪水位52.5ｍ，其站址的工程地質(zhì)條件自上而下為：人工堆積層：從地面至下深15ｍ左右至42ｍ的高程，為人工堆積的砂卵石層，砂卵石含量為60％，成分為石英砂層，粒徑多為8ｃｍ左右，含砂率小于20％，以細砂為主。整個砂卵石層中，黏度成分不均，結(jié)構(gòu)松散，鉆進中孔內(nèi)無回水，屬極強透水層。沖積堆積層：從地下深度15～26ｍ左右，高程在31～42ｍ之間，為沖積堆積砂卵層，成分以石英砂為主，夾少量灰?guī)r，偶遇漂石，相對緊密，其中間局部地段夾有薄層粉細砂或淤泥質(zhì)壤土，屬弱質(zhì)透水層?；鶐r層：為紫紅色混質(zhì)粉砂巖，出露高程31ｍ左右，輕度起伏，以長石成分為主。鉆孔巖芯上無明顯節(jié)理裂隙面，鉆進時孔內(nèi)有回水。xx擴建水電站安裝兩臺燈泡貫流式機組，最低開挖高程為23ｍ，最大開挖深度達34ｍ。從上述地質(zhì)條件得知，如不采取有效的施工排水方案，基坑開挖至31ｍ高程時，滲水量將達到34781ｍ3/ｈ，無法進行正常施工。為此，采用基坑四周用高壓噴射灌漿至基巖形成封閉的防滲墻堵水；在基坑開挖至基巖時，設置排水溝導流；再根據(jù)工程施工部位的變化及時間差，分層分區(qū)用水泵排水，以利工程建設順利進行。一、高噴防滲xx擴建電站基坑長180ｍ，寬50ｍ，左右兩側(cè)是原人工堆積洲開挖形成的邊坡1∶1.4，上下游為開挖基坑料填筑的圍堰，邊坡1∶1.8。上游圍堰填筑至原地面高程57ｍ，高壓噴射灌漿防滲墻頂高程為51.5ｍ，以上至54.0ｍ用黏土心墻防滲。下游圍堰填筑至48ｍ，高壓噴射灌漿防滲至43ｍ高程，其以上同樣用黏土心墻防滲。高噴防滲即用工程鉆機鉆孔，采用高壓噴灌設備噴灌水泥漿，水泥漿與砂卵石凝固后，形成水泥墻防滲。鉆孔：受地質(zhì)條件的限制，鉆孔施工使用兩種方法，一是普通鉆機回轉(zhuǎn)沖擊跟進鉆，主要用于砂卵石粒徑較小、結(jié)構(gòu)松散的地段，成孔后下兩層套管，覆蓋層孔徑不小于

φ130ｍｍ，終孔孔徑不小于φ110ｍｍ；另一種是氣動潛孔錘銀管鉆進，用壓縮空氣1.0～1.2ＭＰａ作為破碎巖石的能量和洗孔介質(zhì)，能快速破碎和擠壓卵石，又能使套管隨鉆頭同步鉆進，加用偏心擴孔鉆具后，終孔孔徑不小于φ130ｍｍ。提高了鉆進效率，主要用于砂卵石粒徑較大、深孔砂卵石地層。成孔后護壁：砂卵石地層成孔后，易垮塌，必須采取有效的護壁措施，經(jīng)過現(xiàn)場多次試驗。采用鉆進至設計深度自孔底注入化學凍膠漿置換出孔內(nèi)殘渣，然后邊拔套管邊注化學泥漿，做到高噴前鉆孔不垮孔、不縮徑。高壓灌漿：鉆孔工序完成前經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理簽證后，高噴臺車就位試水試氣，噴桿能下至鉆孔設計高程，檢查噴射方向，調(diào)整噴射角度，其主要工藝參數(shù)如表1。

靜噴：在砂卵石與基巖的接觸面須有一定時間的靜噴，使高壓水氣盡可能地沖切、洗刷風化基巖及卵石與基巖的接觸面，提高板墻底部與基巖的膠結(jié)強度，提高防滲效果。

提升：當回漿冒出孔口后，噴桿開始擺動提升，當遇到漏漿嚴重的孔段時，暫停提升或減慢提速，在水泥漿液中加入速凝劑（水泥重量1％～4％的水玻璃或水泥重量1％～3％的“－01”或二者同時從不同的管道輸送至孔內(nèi)）?；靥罟酀{：對于深層砂卵石地層，尤其是漏漿現(xiàn)象嚴重時，噴射灌漿完成后，孔內(nèi)漿液將會逐漸下沉，如果不及時補充，將會出現(xiàn)漿液漏失、沉陷、墻體脫空的現(xiàn)象，影響防滲效果，所以回填灌漿是必不可少的重要環(huán)節(jié)。本次回填灌漿用鄰孔噴射的回漿代替，經(jīng)沉沙處理后使用，并由專人負責疏通上部孔段，起到了回填灌漿的防滲效果?；貪{利用：高噴回漿經(jīng)沉沙處理后可以利用。經(jīng)以上工序，基坑四周形成完整的高噴防滲閉合圈，完成鉆孔進尺12574.1ｍ，高噴進尺10599.9ｍ，總計高噴防滲墻13320ｍ2。形成后的高噴防滲墻，其滲透系數(shù)由Ｋ＝3.41×10－1ｃｍ/ｓ降為

Ｋ＝3.41×10－4ｃｍ/ｓ?；訚B水量由防滲前的Ｑ＝34781ｍ3/ｈ（理論值）減少為Ｑ＝1600ｍ3/ｈ（實際值）。二、明溝導水xx擴建水電站工程基坑開挖至基巖面時，盡管進行了高噴防滲處理后滲水量大大減少，但其滲水仍然給工程施工帶來了巨大困難。為此，采取了明溝導流，保證施工面處于無水狀態(tài)。在基巖面31.0ｍ高程處廠房設計邊線外，用麻袋裝砂卵石及黏土構(gòu)筑子堤，此前清除基巖面上的砂礫石。在子堤邊線側(cè)形成排水溝，將滲水導至集水池?；娱_挖完成后，澆筑廠房左、右邊墻混凝土至35ｍ高程，并分別在進水渠、尾水渠底板上橫向設置臨時混凝土擋水墻，墻頂高程35ｍ，由此形成封閉的擋水圈。為了保證進水渠、尾水渠兩側(cè)的擋墻基礎(chǔ)能正常施工，在該兩墻底板以下各修了一道暗涵。三、分層分區(qū)排水基坑開挖至42.5ｍ高程時，開始排水，由于開挖時基坑內(nèi)有滲水，每開挖一層必須修施工道路，否則設備無法進場。這就要求排水也必須分層安排，實施分層分區(qū)排水，高水高排，有利于降低工程造價。綜合開挖及滲水量的變化（見圖2），排水分六層，高程分別為42.0ｍ、39.0ｍ、36.0ｍ、33.0ｍ、31.0ｍ、23.0～27.0ｍ，排水設備及排水地點也隨著變化。

基坑開挖到基礎(chǔ)面時，考慮到廠房基礎(chǔ)施工的先后及施工的便利，利用導水溝及廠房建筑，根據(jù)施工部分的先后，確定具體的排水地點。同時根據(jù)圖3的數(shù)據(jù)，確定備用水泵的臺數(shù)。xx擴建水電站工程基坑排水方案，經(jīng)過高壓噴灌防滲嚴密地“堵”，開挖、填筑水溝精心地“導”，分層分區(qū)合理地“排”，保證了工程的順利施工。自1998年12月動工到2001年7月首臺機組正式投產(chǎn)，在同類型工程中，