王小彬

（山西辛安泉供水工程有限公司，山西 長(zhǎng)治 046000）

防滲墻水下混凝土成墻技術(shù)探析

王小彬

（山西辛安泉供水工程有限公司，山西 長(zhǎng)治 046000）

混凝土地下連續(xù)墻是上世紀(jì)50年代從國(guó)外傳入我國(guó)的一種地下工程技術(shù)，水利水電工程率先當(dāng)作防滲墻使用。探討了淜頭水電站防滲墻成槽、膨潤(rùn)土泥漿固壁、水下混凝土澆筑等技術(shù)。質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果表明，混凝土的均勻性及密實(shí)性均滿足設(shè)計(jì)要求。

防滲墻；混凝土；膨潤(rùn)土；導(dǎo)管法；淜頭水電站

1 概況

淜頭水電站工程建于濁漳河干流上，總裝機(jī)容量1200 kW，水庫(kù)庫(kù)容425萬(wàn)m3，屬?。ㄒ唬┬退娬荆こ探ㄖ锏燃?jí)為4等，工程總投資約2.36億元，施工工期為2年。主要包括9孔攔河閘段、左右岸坡連接壩段、水電站發(fā)電主副廠房、啟閉機(jī)房、消力池等水工建筑物。

壩區(qū)地貌主要為剝蝕構(gòu)造中山區(qū)與山前洪沖積、洪積區(qū)，壩址處河谷呈“U”型，高程588～910 m，閘址段溝谷平坦寬闊，寬約190 m，河谷內(nèi)常年流水，河水位高程588 m左右，河床覆蓋層厚5～28 m，具有中等透水性，巖性上部為低液限粘土層、卵石混合土層，下伏基巖為泥質(zhì)頁(yè)巖，基巖強(qiáng)風(fēng)化層厚度5～8 m，弱風(fēng)化層厚度10～15 m。工程場(chǎng)址主要存在壩基覆蓋層及基巖滲漏問(wèn)題，覆蓋層滲漏變形問(wèn)題，繞閘滲漏問(wèn)題，土體承載力低及不均勻變形問(wèn)題等。

2 防滲墻布置

為解決壩基繞基滲漏問(wèn)題，減少淜頭水電站閘壩基底揚(yáng)壓力，給9孔閘壩提供防滲安全保障，在閘室上游樁號(hào)滲0+033.9-0+175.0段設(shè)一道混凝土防滲墻。

防滲墻垂直于河床方向布置，墻頂高程589.0，墻底穿過(guò)河底砂卵石層深入基巖1 m，厚度0.6 m；河漫灘向兩岸延伸至基巖邊坡段分別設(shè)一道高壓旋噴防滲墻，雙排孔布置，排距0.4 m，孔距1 m，鉆孔梅花形。

混凝土防滲墻上部3 m為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，3 m以下澆筑素混凝土。防滲墻上部鋼筋混凝土部分通過(guò)混凝土連接板連接，混凝土連接板下厚2 m粘土層分層夯填，形成密封防滲體，兩側(cè)采用三元乙丙橡膠增強(qiáng)型SR防滲蓋片止水，最后再通過(guò)沿防滲墻布置周?chē)尼∧还酀{、固結(jié)灌漿形成整體防滲結(jié)構(gòu)。

3 防滲墻水下混凝土施工

3.1 施工準(zhǔn)備

3.1.1 防滲墻導(dǎo)向槽及施工平臺(tái)

三通一平后在防滲墻軸線上、下游，分別布置抓斗、沖擊鉆機(jī)施工平臺(tái)，水管、泥漿管，臨時(shí)交通碎石進(jìn)場(chǎng)道路。在沖擊鉆機(jī)平臺(tái)上鋪設(shè)15 cm×15 cm×500 cm（高×寬×長(zhǎng)）方木，上鋪70 cm的輕型軌道，用于鉆機(jī)行走，混凝土澆筑施工平臺(tái)布置于防滲墻上游側(cè)。3.1.2 膨潤(rùn)土泥漿系統(tǒng)

采用ZJ-1500高速攪拌機(jī)制漿，包括回漿池、儲(chǔ)漿池、供漿池及其管路回收系統(tǒng)。

3.2 成槽工藝

3.2.1 槽孔開(kāi)挖

防滲墻成槽，由沖擊鉆機(jī)配合抓斗進(jìn)行施工，工序?yàn)?期槽孔、2期槽孔。為充分發(fā)揮抓斗的工作效率，施工采取“跳槽法”，1期槽及2期槽段長(zhǎng)度按7.6 m設(shè)計(jì)。

圖1 槽孔開(kāi)挖示意圖

防滲墻成墻地表至基巖之間砂卵石地層由抓斗施工，基巖部分用沖擊鉆進(jìn)行施工；分別由抓斗及沖擊鉆交替依次進(jìn)行1、2期槽孔施工，成孔后由監(jiān)理組織驗(yàn)孔，主要對(duì)孔位，孔深、沉渣厚度等進(jìn)行全面檢查驗(yàn)收，合格后進(jìn)行清孔換漿。

3.2.2 終孔

防滲墻穿過(guò)河床覆蓋層嵌入基巖1 m。根據(jù)防滲墻施工前的先導(dǎo)孔鉆芯取樣，指導(dǎo)整個(gè)基巖面的深度。在閘壩兩岸巖面陡坡段，每個(gè)槽孔底先采用2～3個(gè)階梯坎形式，在中間平緩地帶，則保證每個(gè)槽孔底線盡量水平達(dá)到同一深度。

3.3 接頭孔的刷洗和清孔換漿

在抓斗、沖擊鉆成槽過(guò)程中，巖石碎片、泥渣落在槽底，沉渣過(guò)厚會(huì)嚴(yán)重影響防滲墻質(zhì)量，須通過(guò)抓斗對(duì)槽底進(jìn)行清理。二期槽孔后還需進(jìn)行接頭孔的刷洗，用特制圓形鋼絲刷，通過(guò)鉆機(jī)提拉鋼絲繩對(duì)接頭部位進(jìn)行反復(fù)刷洗，直至鋼絲刷上不粘泥為止，這是保證混凝土圓弧接頭部位混凝土槽段結(jié)合緊密、防止?jié)B漏的關(guān)鍵。

3.4 槽段連接

3.4.1 接頭管安設(shè)

逐節(jié)就位采用吊車(chē)下設(shè)接頭管，依次下放，用拔管機(jī)鎖死。

3.4.2 接頭管起拔

本工程槽段連接采用“拔管法”，采用YJB-1200全液壓拔管機(jī)。在一期槽段混凝土澆筑過(guò)程中，根據(jù)槽內(nèi)混凝土初凝情況逐漸起拔接頭管。接頭管起拔安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)，隨時(shí)觀察接頭管的起拔力，及時(shí)拔管。

3.4.3 槽段連接

本工程一、二期混凝土形成圓接頭，槽段連接接縫科學(xué)、合理，有效避免接縫滲漏。

4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1 膨潤(rùn)土泥漿質(zhì)量

在成槽過(guò)程中，膨潤(rùn)土泥漿起著護(hù)壁、攜渣、冷卻鉆頭及潤(rùn)滑作用，泥皮附著在槽壁上既可以護(hù)壁，又可以防止地下水進(jìn)入槽孔，還可以防止泥漿外漏。施工中膨潤(rùn)土泥漿通過(guò)與槽壁土壓力相互平衡，避免塌孔。要保證優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土，選擇正規(guī)廠家，取樣后進(jìn)行全性能試驗(yàn)，將泥漿配合比報(bào)監(jiān)理批準(zhǔn)后投入生產(chǎn)使用。根據(jù)地層情況不同可對(duì)配比進(jìn)行調(diào)整，保證混凝土防滲墻質(zhì)量。此外也要做好廢舊泥漿的回收工作，節(jié)省材料，保護(hù)環(huán)境。

4.2 槽孔垂直度

控制各單孔中心線的位置在設(shè)計(jì)防滲墻上、下游方向的誤差不大于30 mm。保證槽孔壁面平整、垂直，控制槽孔兩端主孔斜率不大于0.3%，其他槽孔孔斜率不大于0.4%。

本工程重型液壓抓斗安裝有測(cè)斜和自動(dòng)糾偏裝置，可以及時(shí)對(duì)孔斜進(jìn)行判斷、處理。4.3 入巖深度及沉渣厚度判斷

因在水下作業(yè)，入巖深度判斷是難點(diǎn)。首先根據(jù)成槽效率進(jìn)行判斷，通?；鶐r掘進(jìn)速度要比砂礫石速度慢很多；其次應(yīng)根據(jù)巖樣巖性及巖屑碎片磨損程度，結(jié)合設(shè)計(jì)地質(zhì)勘探資料，進(jìn)行綜合分析后判斷；最后可以根據(jù)相鄰槽段基巖面高程進(jìn)行判斷。沉渣厚度采用測(cè)餅和測(cè)針進(jìn)行測(cè)量。

4 鋼筋制安

本工程防滲墻僅在上部3 m下設(shè)鋼筋籠，因此鋼筋籠加工采取單節(jié)加工，為保證鋼筋籠精度，鋼筋籠在制作平臺(tái)上進(jìn)行。主筋與籠體四周棱邊橫筋及各加強(qiáng)筋的交叉點(diǎn)處全部進(jìn)行焊接，水平吊點(diǎn)設(shè)在主筋上，頂部縱向主吊點(diǎn)采用加強(qiáng)鋼板制作。

5 混凝土防滲墻墻體澆筑

5.1 混凝土原材料

采用防水混凝土，水泥用量不低于400 kg/m3，初凝時(shí)間不低于2.5 h；骨料最大粒徑不大于4 cm；砂率45%，摻外加劑，水灰比小于0.55。

5.2 混凝土拌制、輸送

混凝土拌制按設(shè)計(jì)配比由拌合站拌制。拌制過(guò)程中，用電子秤對(duì)原材料稱(chēng)量后加入、外加劑按要求配制成溶液摻入。

拌制好的熟料用混凝土泵輸送至施工現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)分料斗和溜槽將混凝土輸送至澆筑漏斗，再由澆筑漏斗經(jīng)導(dǎo)管均勻放料，以保證混凝土面均勻上升。

5.3 導(dǎo)管下設(shè)

混凝土澆筑導(dǎo)管采用長(zhǎng)短鋼管，每個(gè)槽段布設(shè)2～3根導(dǎo)管，一期槽端距離導(dǎo)管不大于1.5 m，二期槽不大于1.0 m，導(dǎo)管之間間距不大于4.0 m，要求密封止水良好，內(nèi)壁光滑，強(qiáng)度、剛度均滿足要求。

5.4 混凝土澆筑

混凝土采用壓球法開(kāi)澆，澆筑前擬定澆筑計(jì)劃，根據(jù)導(dǎo)管的布置和混凝土澆筑量，合理籌劃澆筑細(xì)節(jié)、拔管程序。澆筑混凝土前，應(yīng)用水泥漿濕潤(rùn)導(dǎo)管，頭一倉(cāng)混凝土要求足量，以便能埋住導(dǎo)管底部?；炷翝仓_(kāi)始后必須連續(xù)澆筑，澆筑至防滲墻底部鋼筋骨架部位時(shí)下放慢灌注速度，適當(dāng)加大混凝土塌落度，直至澆筑到防滲墻頂部。

5.4.1 澆筑過(guò)程控制

開(kāi)始灌注混凝土?xí)r，導(dǎo)管底部距孔底的距離要保持在300～500 mm，導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)的深度保持在2～6 m之間，以免泥漿進(jìn)入導(dǎo)管內(nèi)。

混凝土澆筑過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)導(dǎo)管內(nèi)混凝土面的量測(cè)；灌注過(guò)程中，使導(dǎo)管做幅度30 cm左右上下運(yùn)動(dòng)，以增加混凝土的流動(dòng)性?；炷翝仓^(guò)程中，要保持坍落度20 cm、擴(kuò)散度36 cm左右。最后根據(jù)混凝土澆筑情況，填寫(xiě)澆筑記錄，核對(duì)澆筑方量。

混凝土澆筑時(shí)，在槽孔口入口處隨機(jī)取樣，防滲墻混凝土按規(guī)范要求應(yīng)按每個(gè)單元槽段留置一組抗壓強(qiáng)度試件，每5個(gè)槽段留置一組抗?jié)B試件。

5.4.2 防滲墻底及左右岸連接段注漿

本工程采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，分別沿防滲墻軸線，左、右壩肩各40 m采用了自上而下分段卡塞灌漿法進(jìn)行帷幕灌漿處理，灌漿至高程575.0 m，灌漿深度10 m，孔距2 m；主河槽防滲墻右岸底孔水閘及右岸擋水壩段，在閘壩基礎(chǔ)范圍內(nèi)進(jìn)行固結(jié)灌漿處理，灌漿深度6 m，灌漿后左右壩肩透水率達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

6 常見(jiàn)事故處理

6.1 漏漿、塌孔

造孔過(guò)程中，如遇大量漏漿，單孔采用回填粘土鉆進(jìn)處理，若遇少量漏漿，則采用加大泥漿黏度，投堵漏劑等處理。塌孔大部分情況也是因泥漿密度不夠或槽段附近堆載造成的，因此要根據(jù)實(shí)際情況控制泥漿性能，避免在槽孔附近堆載或行使重型機(jī)械設(shè)備震動(dòng)槽孔。

6.2 堵管

在混凝土澆筑過(guò)程中發(fā)現(xiàn)混凝土堵管，要分析原因，若因?qū)Ч芑炷翝仓粫?，則用吊車(chē)將導(dǎo)管上下抖動(dòng)，以加快混凝土流動(dòng)速度，但要注意不能橫向擺動(dòng)，否則會(huì)把泥漿混入混凝土中造成夾層。

7 混凝土質(zhì)量檢驗(yàn)

本工程先后采用注（壓）水試驗(yàn)、鉆芯取樣及“井間CT”檢驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)混凝土施工質(zhì)量，鉆芯取樣重點(diǎn)在接頭部位，通過(guò)樣芯可以看出混凝土接頭連續(xù)、密實(shí)。另外采用高密度電法“井間CT”檢驗(yàn)，沿墻體軸線共布置11孔，孔距15 m，共10組。對(duì)混凝土質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果表明混凝土的均勻性及密實(shí)性滿足設(shè)計(jì)要求。

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1004-7042（2017）09-0005-02

王小彬（1965-）男，1988年畢業(yè)于太原工業(yè)大學(xué)農(nóng)田水利工程專(zhuān)業(yè)，工程師。

2017-07-09；

2017-08-15