余豐，王寶

（中國(guó)水利水電第十二工程局有限公司，杭州 310000）

1 引言

堤基防滲是水利工程中的重點(diǎn)施工內(nèi)容， 提高堤基防滲水平可在一定程度上避免堤基滲漏導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、 安全事故等各類異常狀況。 在堤基防滲施工中，塑性混凝土防滲墻屬于頗具代表性的施工工藝，若施工方法得當(dāng)，可有效提高堤基防滲水平。 為此，有必要圍繞塑性混凝土防滲墻施工工藝展開(kāi)探討。

2 工程概況

某工地水電站的選址位于河流下游部位， 總裝機(jī)容量為2×3 000 kW，其地勢(shì)、地形條件比較平穩(wěn)。 在左、右岸壩段以及溢流壩段采用混凝土重力壩，具體的施工范圍中，左岸壩段的長(zhǎng)度為64.75 m，右岸壩段長(zhǎng)度75.69 m。 工程上下游土石圍堰的防滲墻最大深度約16 m，施工平臺(tái)高程取409.7 m，采用塑性混凝土防滲墻，厚度60 cm。

3 塑性混凝土防滲墻施工準(zhǔn)備

3.1 施工平臺(tái)及導(dǎo)墻的建設(shè)

結(jié)構(gòu)形式均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，按照開(kāi)挖后隨即立模、澆筑的方法施作矩形斷面的導(dǎo)墻。 具體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 施工平臺(tái)及導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 先導(dǎo)孔施工

在防滲墻施工前需進(jìn)行地質(zhì)復(fù)勘工作，沿混凝土防滲墻軸線每隔50~100 m 布設(shè)一個(gè)先導(dǎo)孔。鉆孔采用XY-2 地質(zhì)鉆機(jī)，搭配合金鉆頭。 以回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的方式鉆孔，轉(zhuǎn)速不超過(guò)200 r/min。鉆孔過(guò)程中， 視孔深范圍內(nèi)的地層特性靈活優(yōu)化鉆孔方法，例如，鉆孔發(fā)生在飽和地層時(shí)，用膨潤(rùn)土泥漿護(hù)壁[1]，避免塌孔；鉆孔發(fā)生在地下水以上的軟土層時(shí)，干法鉆進(jìn)。 孔位誤差不超過(guò)10 cm，孔徑70~110 mm，孔的偏斜率不大于1%。 鉆孔期間，取芯樣進(jìn)行編錄， 根據(jù)芯樣檢測(cè)結(jié)果判斷防滲墻槽位的地質(zhì)條件，重點(diǎn)考慮鉆孔范圍內(nèi)是否分布大孤石、基巖陡坡等，發(fā)現(xiàn)此類特殊地質(zhì)后優(yōu)化鉆進(jìn)方法，保證鉆進(jìn)的有效性。

4 塑性混凝土防滲墻施工工藝

以 “三鉆兩抓法” 的工藝施工防滲墻，作業(yè)設(shè)備以CZ-30型沖擊鉆機(jī)和SG35 型液壓抓斗為主，聯(lián)合作業(yè)。Ⅰ、Ⅱ期槽長(zhǎng)均為6.8 m，主孔0.6 m，共3 個(gè)，副孔2.5 m，共2 個(gè)；混凝土按需生產(chǎn)，按照預(yù)設(shè)的配合比在攪拌站精準(zhǔn)稱量原材料，集中拌和，用混凝土拌和車運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)；各槽段通過(guò) “接頭管法” 連接。

4.1 鉆進(jìn)成槽

遵循因地制宜的原則，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件、槽深規(guī)格等選擇鉆進(jìn)成槽施工方法。 經(jīng)分析，擬采用 “三鉆兩抓法”，思路是：沖擊鉆機(jī)鉆鑿主孔和基巖，副孔上部覆蓋層由抓斗抓取，隨后用沖擊鉆機(jī)進(jìn)行副孔所在部位基巖的鉆鑿，形成副孔（見(jiàn)圖2）。以 “三鉆兩抓法” 施工后，突破硬巖地質(zhì)條件下成槽難度大的局限性，發(fā)揮抓斗成槽高效性的優(yōu)勢(shì)，成型鉆孔可作為副孔鉆進(jìn)時(shí)的導(dǎo)向孔，有利于保證鉆進(jìn)成槽質(zhì)量及提高施工效率。

圖2 “三鉆兩抓法”示意圖

4.2 槽段劃分

Ⅰ、Ⅱ期槽，各自包含3 個(gè)0.6 m 的主孔和2 個(gè)2.5 m 的副孔，槽長(zhǎng)均為6.8 m。 槽孔劃分如圖3 所示。

圖3 槽孔劃分示意圖（單位：mm）

在槽孔兩端設(shè)測(cè)量標(biāo)樁，以此為基準(zhǔn)測(cè)放槽孔中心線，并在后續(xù)的施工中用該中心線檢驗(yàn)成墻體的中心線， 判斷成墻精度。 各方向的孔位偏差均不超過(guò)3 cm，否則及時(shí)調(diào)整。 墻的厚度受鉆頭直徑和抓斗寬度的影響，為保證墻厚度的合理性，要求終孔時(shí)鉆頭直徑和抓斗寬度均不小于墻體設(shè)計(jì)厚度，同時(shí)滿足鉆頭可順暢下放至槽孔內(nèi)并自由橫向移動(dòng)的要求。

4.3 清孔換漿和接頭孔的清理

4.3.1 清孔換漿

清孔換漿在槽孔終孔后進(jìn)行，采用泵吸反循環(huán)法，將排碴管下放入孔，管底口與孔底的距離保持在50~100 cm，排碴管下放到位后，啟動(dòng)砂石泵，將堆積在孔底的漿碴泵吸至泥漿凈化系統(tǒng)，于系統(tǒng)內(nèi)做凈化處理后，泥漿回流至槽孔，并在此期間持續(xù)將適量的新鮮泥漿補(bǔ)充至槽內(nèi)。 考慮到全面清理沉碴的要求，清孔時(shí)下入鉆頭進(jìn)行攪動(dòng)，松動(dòng)孔底相對(duì)穩(wěn)固的沉積物，以便將此部分泵吸至泥漿凈化系統(tǒng)。 清孔作業(yè)逐步進(jìn)行，每結(jié)束一孔的清孔后， 將鉆機(jī)及排碴管移動(dòng)至下一孔位進(jìn)行清孔，以此類推。

清孔過(guò)程中，持續(xù)向槽內(nèi)補(bǔ)充新鮮漿液，目的在于維持孔內(nèi)漿液性能的良好性以及為后續(xù)的混凝土澆筑創(chuàng)設(shè)良好條件。 補(bǔ)入的新鮮泥漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)均合格，補(bǔ)入量視孔內(nèi)泥漿量而定，通常根據(jù)槽內(nèi)總漿量的1/3 左右控制。

4.3.2 接頭孔的清理

接頭孔用圓形鋼絲刷子清理[2]，清理過(guò)程中靈活調(diào)整鋼絲繩的位置，從而對(duì)接頭孔施加不同程度的壓力，有效清孔。 鉆機(jī)帶動(dòng)刷子從孔底至孔口往返運(yùn)動(dòng)，做全方位的清理。 若刷子鉆頭基本不帶泥屑，可結(jié)束接頭孔的清理作業(yè)。

4.3.3 清孔換漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

若滿足如下條件，可結(jié)束清孔換漿：槽孔內(nèi)淤積厚度不超過(guò)10 cm；泥漿黏度＜（35±5 m）Pa·s；泥漿密度＜1.10 g/cm3；含砂量＜3%。

4.4 槽段連接

以 “接頭管法” 連接槽段，按此方法施工后的接頭孔孔壁光滑、孔形良好，孔端不易出現(xiàn)過(guò)厚的泥皮；不留死角，易清理接頭，保證清理效果；在下設(shè)接頭管后，無(wú)須套打接頭混凝土，減少工作量，提高施工效率；接頭的接縫穩(wěn)定可靠?？紤]到本工程防滲墻深度較淺的特點(diǎn)，用汽車吊進(jìn)行接頭管的起拔作業(yè)。

4.5 接頭管下設(shè)

經(jīng)過(guò)全面檢查后，若無(wú)誤可下設(shè)接頭管，檢查內(nèi)容為：管底淤積泥沙是否被清理干凈； 接頭管底閥開(kāi)閉狀態(tài)是否正常；接頭的卡塊、蓋是否配置齊全；接頭管外表是否涂抹潤(rùn)滑油等。

接頭管下設(shè)采用50 t 吊車，首先吊裝底節(jié)接頭管，經(jīng)過(guò)調(diào)整后，使其對(duì)準(zhǔn)端孔中心，緩慢下放至φ120 mm 銷孔處，用壁厚18 mm 的φ108 mm 鋼管對(duì)孔插入接頭管， 進(jìn)一步將管下放，直至鋼管擔(dān)在拔管機(jī)抱緊圈處；確認(rèn)鋼管下放到位后，松開(kāi)公接頭保護(hù)帽固定螺釘，吊裝保護(hù)帽至指定區(qū)域進(jìn)行存放，將接頭配合面的雜物清理干凈，涂抹潤(rùn)滑油；進(jìn)行第二節(jié)接頭管的吊裝， 將母接頭保護(hù)帽卸下， 清理接頭內(nèi)圈結(jié)合面的雜物，恢復(fù)干凈后對(duì)準(zhǔn)公接頭插入，插入應(yīng)精準(zhǔn)且緩慢地進(jìn)行，接頭間不可出現(xiàn)碰撞，否則將導(dǎo)致接頭唇部形態(tài)發(fā)生變化，進(jìn)而引起難以正常連接的問(wèn)題；吊起接頭管后，下放至第二節(jié)接頭管銷孔，插入φ108 mm 鋼管。 按前述方法依次施工，完成后續(xù)各節(jié)管的安裝作業(yè)。 每結(jié)束一節(jié)接頭管的安裝后，檢查安裝質(zhì)量，若有問(wèn)題及時(shí)處理，不可對(duì)后續(xù)施工乃至整體施工效果產(chǎn)生不良影響。

4.6 接頭管起拔注意事項(xiàng)

接頭管偏斜問(wèn)題較為普遍，主要原因在于：（1）端孔造孔時(shí)未嚴(yán)格控制孔形，施工成型的孔呈不規(guī)則形，若向此類孔中下設(shè)接頭管，容易出現(xiàn)偏斜現(xiàn)象；（2）混凝土澆筑過(guò)程中存在過(guò)強(qiáng)的側(cè)向擠壓作用，在力的作用下，接頭管發(fā)生偏斜。

無(wú)論何種原因引起接頭管偏斜問(wèn)題，均要采取糾偏措施，即通過(guò)垂向的起拔力重塑孔形， 調(diào)整接頭管后， 使其保持垂直。 為降低糾偏難度及保證糾偏的有效性， 糾偏必須及時(shí)進(jìn)行，即在混凝土尚未凝結(jié)前完成。

4.7 混凝土澆筑

4.7.1 澆筑導(dǎo)管的配置

混凝土澆搗時(shí)，將φ250 mm 的鋼管作為導(dǎo)管，各節(jié)段導(dǎo)管用快速絲扣連接成嚴(yán)密、穩(wěn)定的完整導(dǎo)管。 分別在各導(dǎo)管的上部和底節(jié)管以上設(shè)長(zhǎng)度為0.3~1.0 m 的短管，以滿足混凝土澆筑對(duì)導(dǎo)管長(zhǎng)度的要求。 用于混凝土澆筑的導(dǎo)管必須通過(guò)質(zhì)量檢驗(yàn)，例如，調(diào)直檢查、圓度檢驗(yàn)、壓水試驗(yàn)、焊接檢驗(yàn)，各項(xiàng)檢驗(yàn)結(jié)果均達(dá)到要求后，在合格的導(dǎo)管上設(shè)置醒目的標(biāo)識(shí)。

導(dǎo)管在孔口的支撐架以型鋼為原材料制作成型，根據(jù) “混凝土充滿導(dǎo)管時(shí)總重量的2.5 倍以上” 的要求設(shè)計(jì)支撐架的承載力，保證支撐架穩(wěn)定可靠。

混凝土澆筑時(shí)，加強(qiáng)對(duì)澆筑柱狀圖的分析，據(jù)此判斷接頭管的埋深和混凝土面的上升速度，根據(jù)實(shí)際狀況動(dòng)態(tài)管控，避免異常狀況。

混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)速度快，隨著強(qiáng)度的提高，與管壁的黏結(jié)力增強(qiáng)，起拔力加大。 為此，必須準(zhǔn)確確定混凝土初凝和終凝的時(shí)間，提高原材料稱量的精準(zhǔn)性，減小配料誤差。 隨著混凝土澆筑的持續(xù)進(jìn)行，分階段制作試件并進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，精準(zhǔn)判斷混凝土的凝結(jié)時(shí)間。

4.7.2 導(dǎo)管下設(shè)

按配管圖下設(shè)導(dǎo)管，基本要求是：各槽段的導(dǎo)管數(shù)量控制在2~3 根，Ⅰ、Ⅱ期槽端距離導(dǎo)管分別不超過(guò)1.5 m、1.0 m，相鄰2 根導(dǎo)管的距離不超過(guò)4 m； 布設(shè)到位的導(dǎo)管應(yīng)位置準(zhǔn)確、穩(wěn)定可靠。

4.7.3 混凝土開(kāi)澆及入倉(cāng)

以壓球法開(kāi)澆混凝土，分別為各導(dǎo)管下入隔離塞球。 為將導(dǎo)管底端埋入混凝土內(nèi)，在混凝土開(kāi)澆前，向?qū)Ч軆?nèi)注入適量水泥砂漿，并拌制足量質(zhì)量達(dá)標(biāo)的混凝土，確保導(dǎo)管底端在塞球被擠出后可有效埋至混凝土中。 混凝土澆筑遵循連續(xù)性原則，非必要不中斷[3]。 槽孔中混凝土的上升速度穩(wěn)定在3~5 m/h，有條不紊地進(jìn)行澆筑。

4.7.4 澆筑期間的控制措施

1） 嚴(yán)格控制導(dǎo)管的埋深， 混凝土澆筑全過(guò)程中需穩(wěn)定在1~6 m，否則將由于導(dǎo)管埋深異常而出現(xiàn)泥漿進(jìn)入導(dǎo)管的情況。

2）槽孔混凝土面的高差需在0.5 m 內(nèi)，嚴(yán)格控制混凝土澆筑量和澆筑速度，保證混凝土面均勻上升。

3）混凝土澆筑期間，每30 min 測(cè)一次混凝土面，根據(jù)測(cè)量結(jié)果采取控制措施。 開(kāi)澆和即將結(jié)束時(shí)增加測(cè)量次數(shù)，確定每次測(cè)量時(shí)混凝土面的上升量。 測(cè)量數(shù)據(jù)以及各項(xiàng)澆筑數(shù)據(jù)均要進(jìn)行全面的記錄，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)繪制澆筑指標(biāo)圖，以此為參考，于合適的時(shí)間以科學(xué)的方法拆卸導(dǎo)管。

4）為避免混凝土散落至槽孔內(nèi)，混凝土澆筑時(shí)在孔口設(shè)置蓋板。 若槽孔底部缺乏平整性，首先澆筑最低部位，整體均勻后協(xié)同澆筑。 混凝土澆筑結(jié)束后，混凝土頂面略高于設(shè)計(jì)高程50 cm。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述， 塑性混凝土防滲墻是堤防防滲領(lǐng)域的重要工藝，此項(xiàng)施工工藝的細(xì)節(jié)多、專業(yè)性強(qiáng)，對(duì)施工人員的技術(shù)水平提出較高的要求。 經(jīng)過(guò)本文的分析后，提出塑性混凝土防滲墻施工工藝流程及具體要點(diǎn)，最終取得了良好的施工效果。