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浓泥浆混合法在南涧围堰基础面粘土填筑中的应用

发表时间：2020/10/12 来源：《基层建设》2020年第19期作者：缪炳超

[导读] 摘要：南涧水电站南坝粘土斜墙围堰为南坝坝体一部分，在填筑过程中必须保证填筑质量。

        中国葛洲坝集团老挝南涧水电站项目部老挝南涧
        摘要：南涧水电站南坝粘土斜墙围堰为南坝坝体一部分，在填筑过程中必须保证填筑质量。结合南涧水电站南坝粘土斜墙围堰施工情况，主要针对南涧水电站围堰水下部分粘土填筑所采取的浓泥浆混合法的施工措施，在施工过程中探索提高土石围堰水下部分填筑质量、保证围堰防渗的措施，在南坝及北坝围堰填筑施工中取得了较好的效果，为今后类似围堰施工施工提供了借鉴经验。
        关键词：泥浆、围堰、基础、填筑
        0引言
        在土石围堰截流后心墙防渗体施工过程中，水下部分填筑质量保证比较困难。水下基础清理情况无法直接观察，容易遗留大量细小砂石无法清除，在粘土填筑后将形成渗流通道，且水下部分粘土下料后无法直接进行碾压，粘土填筑后本身密实度不高，极易造成基坑大量渗水。因此制定有效的施工措施可减小围堰渗水，保证填筑质量，有效的节约基坑排水成本。
        1工程概况
        南涧水电站位于老挝中部的南涧河上游河段，工程区地处Xieng Khouang高原南部斜坡一带，地势北高南低，坝址区高程一般900m～1300m，往南至厂址一带，高程渐降至500m～450m。电站采用引水式开发，工程区位于Xieng Khouang省境内。南坝上游围堰部分与坝体结合，作为南坝坝体一部分，采用粘土斜墙防渗，堰顶高程1006.5m，顶宽15m，围堰长度92.7m，最大高度25.5m。迎水面粘土斜墙边坡为1:3，背水面边坡坡比为1:1.5，围堰截流按照南坝5年一遇流量18.6 m3/s计算。
        2施工难点
        南涧水电站南坝上游围堰基础条件较差，特别是围堰轴线上下游地质差异较大，基础开挖后形成上游地势低下游地势高、左岸地势高右岸地势低的情况，因此，粘土斜墙基础面大部分在水下，且水深超过1m。基础清理无法直接观察，设备清理仅能将大部分石渣清除，基础面粘土直接填筑后会严重影响防渗效果。
        3 基础清理及戗堤截流
        基础清理前先将清理弃渣进行分类规划，所有腐殖土及块石等渣料作为弃渣规划至渣场，可用的满足设计要求的粘土作为混合法施工的原材料就近堆放。
        上游围堰施工前将左右岸边坡腐殖土进行清理，使用反铲挖装；河床清理将表面大量浮石、泥砂等使用反铲进行清理；粘土区则采用人工将水面以上部分及水深较浅的部分清理干净，保证基础面不留废渣。
        本工程由于该围堰属于南坝坝体结构一部分，围堰采用粘土斜墙结构形式，为不影响围堰结构，在满足围堰布置的条件下，截流戗堤轴线布置于围堰粘土区上游轮廓线上游位置，上游围堰截流戗堤与上游土石围堰粘土块石护脚相结合，戗堤顶部高程为▽992.0m，跄堤顶部宽度控制为10m左右。戗堤顶长45.0m。戗堤按梯形断面设计，上下游边坡比均为1∶1.8。截流采用单戗立堵单向进占方式进行截流。上游导流洞底板高程为990m，截流后堰前水位预计达到990.3m，而堰前淤积能到到990m高程。由于水下反滤料粗细骨料容易分离，截流后水下部分不能填筑掺拌好的反滤料，考虑到堰前淤积高程已经超过基坑内水面985m高程，且堰前水位上升下降对990m高程粘土防渗体结构影响不大，不会对粘土斜墙造成破坏，因此在戗堤上下游水下部分铺一层碎石，代替反滤料起到反滤作用。

        图1上游围堰截流布置图
        4混合法施工原材料
        围堰填筑的粘土料均可作为混合法施工所采用的粘土料，满足围堰心墙填筑的粘土均可作为混合法施工材料。原材料规划是整个围堰施工重点，在设计阶段已对料场作出规划，施工前必须对料场进行复勘，掌握料场的清表量、可用料层深度、储备量等。为了不影响围堰填筑的粘土料，料场复勘需扩大范围，将混合法施工粘土量考虑在内，围堰清理堆放的粘土优先使用。混合法施工所采用的的粘土非填筑粘土，因此，粘土含水量等无需控制很严格，但必须保证无大块、随时、根茎等大量的非粘土料。
        5浓泥浆混合法辅助粘土基础面施工
        浓泥浆混合法即为一种使用粘土制成流动性较小的浓泥浆，通过与基础面清理所残留的泥砂、碎石充分混合，从而带走泥砂、碎石，减少防渗体在基础面的渗流通道，提高粘土填筑质量的施工手段。
        截流后先施工左岸水面以上部分，在河道中倾倒粘土，使用反铲在水塘中充分搅拌，形成泥浆水，再将泥浆浇至裸露的基岩面上，覆盖基础面，保证干燥区域填筑时粘土及与基础面充分结合，较少渗流。
        戗堤施工后会在下游水下部分基础面会再次积渣，进行清理后再开始粘土填筑。将较多的泥砂、碎石使用反铲清除后，自卸车将大量粘土卸至河床，此时粘土与戗堤下游积水充分混合，使用反铲在基础积水位置进行搅拌，最后形成粘稠的浓泥浆，要求浓泥浆流动性较小，才能使细砂、碎石与浓泥浆混合后不容易下沉。浓泥浆拌和好后，反铲不停地在河床内翻拌、挤压。待浓泥浆中已经能观察到大量细砂、碎石时，基础面大量泥砂、碎石已混合到浓泥浆中，随着上游来水，混合后的泥浆会逐渐流向下游，将泥砂、碎石带走。由于上游来水将泥浆带走后，基坑内泥浆慢慢开始稀释，此时再掺入粘土，制成浓泥浆，重复之前施工方法，可以观察到泥浆内混入的细砂、碎石量明显减小，浓泥浆混合法已达到效果。混合完成后将泥浆排至下游。此时基础面大量泥砂，碎石都已被浓泥浆带走，无法带走的部分细砂等已经和浓泥浆充分混合，不会存在集中的现象，在粘土填筑后不会形成集中渗流通道。
        排走含有大量泥砂的浓泥浆后正式开始进行粘土填筑，填筑区已经被浓泥浆水充填，填筑由左岸往右岸、上游面往下游面，快速将粘土填至水面以上，填筑同时使用反铲使劲挤压下游面粘土，配合铺料、堵漏。填筑至水面以上1m时开始使用振动碾进行反复碾压，使碾压面以下粘土达到密实度要求。水面以下填筑完成后进行加宽，围堰升高。

        图2水下粘土填筑工艺示意图
        6渗水观察
        围堰粘土填筑升高后，河道水流已经导流至导流洞，观察下游面无明显渗水，且在基坑开挖过程中，上游围堰渗水对基坑开挖未造成影响，基坑抽水量非常小，来水主要为左右岸坡渗水。
        7结束语
        通过南涧水电站那把上游围堰浓泥浆混合法施工得出以下结论：
        （1）施工前充分了解施工部位的地质地形，制定有利的施工措施，保证成本节约与资源利用最大化。
        （2）对基础面进行清理必须认真对待，尤其是对防渗要求的部位。
        （3）浓泥浆充分混合的施工方法简单，且资源投入量小，见效快，基础面泥砂、碎石容易与浓泥浆混合，混合后不容易再下沉至基础面，更有效得将河床底部积渣清理干净。
        （4）该施工工艺不仅保证了施工进度，而且减少了基坑渗水，降低了基坑抽水投入，节约成本。
        （5）围堰清理粘土可做为混合法施工原料，减少出运废渣量，粘土可回收利用。
        参考文献：
        [1]黎晨，水利工程中土石围堰施工技术探析，科技风， 2010
        [2]孙长利，土石围堰防渗薄墙施工技术探析，科技创新与应用，2014
        [3]李晓丹，浅析水下基坑围堰施工技术，城市建设理论研究，2011
        [4]田稳军，水电站围堰工程粘土心墙防渗施工技术的探讨，陕西水利，2015