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
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。
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)。
3.1.1 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)。
3.2.1 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。
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。
3.4.1 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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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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