趙曾

摘要：防滲墻作為一項防滲技術在水庫大壩中早已應用，根據(jù)成墻方式的不同，可大致分為開槽置換法、深層攪拌法、高壓噴射法和振動擠密法4種。開槽置換法是在堤身（基）內開槽棄土并置換成塑性混凝土或其他防滲材料，從而形成一道連續(xù)防滲墻。當?shù)虊位A最大顆粒粒徑小于2/5槽口寬度，并為砂卵石地層或一般的軟弱地層時，經(jīng)驗表明，應選擇直抓成槽法來建造防滲墻或地下連續(xù)墻。或者稱為純抓成槽法，即不需鉆、沖配合。該工法在新疆生產(chǎn)建設兵團農十師阿克達拉水庫除險加固工程中得到成功應用。

關鍵詞：直抓法粗顆粒地層

1.工程概況

阿克達拉水庫位于新疆阿勒泰地區(qū)、新疆生產(chǎn)建設兵團農十師183團東南約13km處，以引蓄額爾齊斯河汛期洪水為主，水庫設計總庫容4000萬m3，相應蓄水位574.00m?？刂乒喔让娣e38萬畝，壩線長6.2km，最大壩高5.5m，壩頂高程576.50m，壩體為碾壓式碎（礫）石土壩，工程規(guī)模為三等中型引水注入式平原水庫，水工建筑物級別為：主要建筑物3級，次要建筑物4級，臨時建筑物5級。地理坐標為東經(jīng)87°04′～88°15′，北緯47°04′～47°10′，G216國道距水庫北側約9km處東西向穿過，工程區(qū)交通較為便利。

阿克達拉水庫位于準噶爾凹陷北部隆起帶，其北側為額爾齊斯斷裂擠壓帶，額爾齊斯斷裂擠壓帶東北側為蒙古弧形構造，東部為歐亞“山”字型構造東翼反射弧。阿克達拉水庫位于準噶爾地臺北部邊緣，所在區(qū)域地質構造活動較弱，第四紀以來相對穩(wěn)定，且緩慢下降接受沉積，地層緩傾，多為單斜地層及平緩開闊的褶曲，地層單一，構造簡單，新構造運動不強烈，區(qū)域構造穩(wěn)定性好。阿克達拉水庫所在區(qū)域地震動峰值加速度0.05g，對應的地震基本烈度為Ⅵ度，地震動反應譜特征周期為0.45s。

阿克達拉水庫壩體土為含細粒土砂、含細粒土礫、級配不良礫組成，壩體級配不良砂礫，干密度2.04～2.06g/cm3，密實度中等；壩體含細粒土礫，干密度1.96～2.04g/cm3，密實度中等；壩體土含細粒土砂，干密度1.95～2.02g/cm3，密實度中等。

壩體土滲透系數(shù)1.18×10-3cm/s～9.4×10-3cm/s，具中等透水性。

阿克達拉水庫壩基土為細粒土砂、含細粒土礫、級配不良礫和泥巖組成，細粒土砂、含細粒土礫和級配不良礫的厚度8.00m～14.20m，具中等透水性；第三系泥巖、砂巖埋深較淺，透水能力較小，為弱透水性。

2.壩基防滲墻設計及主要技術指標

根據(jù)地質報告提供的壩基地層分布情況、滲流穩(wěn)定計算和水庫運行中壩后坡腳的滲水表現(xiàn)，O+000～6+200壩段壩基需進行防滲處理，3+150～4+100段岸坡需要進行防滲處理。

設計采用塑性混凝土防滲墻方案，防滲墻厚度為0.30m。防滲墻頂高程：0+000～3+150段為572.02m；3+150～6+200段為574.20m。防滲墻底高程深入基巖0.5m。

塑性混凝土防滲墻體混凝土強度采用90天齡期為C10，抗?jié)B指標達到W4，混凝土配合比采用二級配。

3.防滲墻施工

根據(jù)設計方案，施工單位結合以往工程經(jīng)驗，決定本次防滲墻施工采用直抓法進行。投入施工設備為：液壓抓斗機3臺，混凝土自動拌合站一套及施工所需的配套設備及設施。

3.1施工工藝及流程

抓斗法地下連續(xù)墻的施工過程是：先構筑導墻，抓斗沿導墻壁挖土，在挖槽的同時用泥漿護壁，成槽結束后清孔，最后進行水下混凝土澆筑。下圖為抓斗法工藝流程圖。

本次工程施工值得注意的有以下兩方面：

1、混凝土護坡的阻滑墻作為防滲墻施工的導墻的一部分，為保護阻滑墻及抓斗成槽軸線的準確性，槽口必須放置導向架。導向架的制作材料必須有足夠的剛度和韌性，導向架的放置必須牢固。

2、塑性混凝土防滲墻Ⅰ期槽與Ⅱ期槽之間的連接采用“抓鑿法”工藝。在Ⅰ期槽澆筑結束16～20小時左右，即用抓斗直接垂直抓除30cm的槽段至Ⅰ期槽槽底。使用該工藝要求槽內混凝土能被抓斗抓動，且要保證槽壁垂直穩(wěn)定。因故未能抓取的槽段則采用沖擊鉆套打完成。

3.2現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗

為了驗證防滲墻施工的有關技術參數(shù)的合理性，工程開工前，按照監(jiān)理工程師的要求，在防滲墻中心線上，進行現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗，試驗槽段分為兩個Ⅰ期槽和一個Ⅱ期槽，Ⅰ期槽長為6.2m，Ⅱ期槽長為6.2m。

試驗內容包括：泥漿配合比試驗；砼配合比試驗；造孔設備的實際工效試驗；澆筑工藝試驗；接頭工藝試驗等。

現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗完成后，在監(jiān)理工程師的主持下，施工單位進行了開挖檢驗，通過開挖檢驗，直抓法得到了設計、建設和質檢方的認可，并同意進入正式施工。

下圖為試驗墻開挖效果。

3.3防滲墻施工

3.3.1測量放樣

根據(jù)施工圖，現(xiàn)場對阻滑墻（導墻）進行放樣，并做好測量記錄。

3.3.2阻滑墻（導墻）澆筑

依據(jù)設計文件，進行阻滑墻（導墻）的開挖和澆筑，并做好質量記錄。

3.3.3泥漿的制備和輸送

防滲墻挖槽過程中，泥漿的作用是護壁、攜渣、冷卻機具和切土潤滑，其中護壁為最重要的功能，泥漿的正確制備、使用是保證挖槽成敗的關鍵。

本次施工選用的土料為當?shù)氐囊粋€粘土料場的粘土，粘粒含量大于40%。配制泥漿時，根據(jù)地質條件確定泥漿的粘度18～25s，比重1.1～1.25 g/cm3。

泥漿的輸送采用大功率的污水泵進行。

3.3.4槽段開挖

開挖槽段是地下連續(xù)墻施工中的重要環(huán)節(jié)，約占工期的一半，挖槽精度又決定了墻體制作精度，所以是決定施工進度和質量的關鍵工序。地下連續(xù)墻通常是分段施工的，每一個段稱為一個槽段，一個槽段是一次混凝土澆筑單位。

本次施工，槽段長度為6.2m，深度依據(jù)設計文件為深入泥巖0.5m。

槽段接頭采用“抓鑿法”。

3.3.5水下混凝土澆筑

a.清槽

槽段開挖到設計高程后，要測定槽底殘留的土渣厚度。沉渣過多時，要進行清槽。清槽的質量要求：清槽結束后1小時，測定槽底沉淀物淤積厚度不大于20cm，槽底20cm處的泥漿相對重度不大于1.2g/cm3為合格。

b.水下混凝土澆筑

地下連續(xù)墻混凝土是用導管在泥漿中澆筑的。導管的數(shù)量與槽段的長度有關，本次施工槽段長度為6.2m，采用2根導管進行澆筑，導管間距3.0m。

在混凝土澆筑過程做到了以下技術要點：

1）導管下口插入混凝土的深度控制在2～4m。

2）混凝土進行了連續(xù)澆筑，且混凝土拌制好之后1小時內澆完。

3）在澆筑過程中，經(jīng)常量測混凝土澆筑量和混凝土面上升高度，保證兩個導管的混凝土面均勻上升。

3.3.6常見事故處理

施工過程發(fā)生了漏漿、槽壁塌方事故。

a.漏漿

槽孔漏漿的主要原因是壩基為礫石層，施工過程盡量加大泥漿比重和粘度；同時設由專人隨時觀察、測定，一旦發(fā)生漏漿?及時處理；施工現(xiàn)場儲備一定數(shù)量的堵漏材料。

一旦發(fā)生漏漿，及時提高槽內泥漿粘度，或在泥漿內加入粗（細）砂、粘土球、水泥等堵漏材料。如漏漿特別嚴重，在槽孔內投入整袋水泥，還可以填入片石、碎（卵）石、粘土等進行堵漏。

b.槽壁塌方

施工過程中，常見孔口塌方與孔底塌方等槽壁塌方現(xiàn)象。引起槽壁塌方的原因主要有：成槽深度內地層比較松散、地下水位較高和施工機械效率較低或鉆頭碰撞槽壁。處理方法有：

1）適當加大泥漿重度；

2）施工時，注意控制進尺速度，不要過快，并盡量避免抓斗對孔壁的碰撞；

3）地下水位較高段，對該段進行回填碾壓至高于地下水位1.0m后，進行槽段開挖，且開挖過程中必須保持槽內液面至少高于地下水位500mm以上。

4.防滲墻施工成果

通過歷時近一年的施工，阿克達拉水庫防滲墻施工累積完成1007個槽段，完成防滲面積68400m2。工程目前已通過竣工驗收。

結束語：

通過直抓法在阿克達拉水庫防滲墻施工中的順利應用，本人收獲到了以下幾點：

1.為使抓斗準確入槽，槽口必須放置導向架且導向架的制作材料必須有足夠的剛度和韌性，導向架的放置必須牢固。

2.礫石地層中槽孔漏漿較為嚴重，施工過程盡量加大泥漿比重和粘度；同時設由專人隨時觀察、測定，一旦發(fā)生漏漿?及時處理；施工現(xiàn)場儲備一定數(shù)量的堵漏材料。

3. 在水下混凝土澆筑過程中，須經(jīng)常量測混凝土澆筑量和混凝土面上升高度，以保證混凝土面均勻上升。

參考文獻：

1.抓斗法/吳德緒等編著.—北京：中國水利水電出版社，2006

2.《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規(guī)范》（SL174-96）