馮展平

（中國水利水電第十二工程局有限公司，杭州 310000）

1 引言

對(duì)于水利工程來說，堤基防滲施工是其重點(diǎn)組成部分，其施工質(zhì)量直接影響整個(gè)水利工程的質(zhì)量與運(yùn)營安全。相較于普通混凝土或黏土混凝土防滲墻，塑性混凝土防滲墻優(yōu)勢(shì)突出，具有彈性模量小、適應(yīng)性強(qiáng)及經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)勢(shì)，在建筑領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，塑性混凝土防滲墻在水利工程的堤基防滲施工中也得到了良好的推廣。為保證施工質(zhì)量，充分發(fā)揮塑性混凝土防滲墻的優(yōu)勢(shì)，就必須加強(qiáng)對(duì)其施工工藝的研究，對(duì)施工重難點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)分析，并提出相應(yīng)的質(zhì)量控制措施。

2 工程概況

某水利樞紐由擋水建筑物、泄水建筑物、泵站電站建筑物和過魚建筑物等組成，主要建筑物級(jí)別為1 級(jí)，次要建筑物為2 級(jí)，臨時(shí)建筑物為5 級(jí)。水庫正常蓄水位為450 m，相應(yīng)庫容2.21 億m3。工程二期下游土石圍堰堰頂高程428.5 m，堰頂寬度10 m，堰頂長度155 m，二期上下游土石圍堰防滲形式采用60 cm 厚塑性混凝土防滲墻。

3 導(dǎo)墻及施工平臺(tái)

根據(jù)施工方案，導(dǎo)墻采用底寬1.5 m、槽口寬0.9 m、高1.2 m、厚0.45 m 的C25 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，為背向雙倒“L”形。在導(dǎo)墻下游側(cè)修筑排水溝和沉淀池，在導(dǎo)墻上游側(cè)建造鉆機(jī)移動(dòng)平臺(tái)。為保證鉆機(jī)平臺(tái)穩(wěn)定性，應(yīng)先對(duì)場(chǎng)地碾壓密實(shí)，再鋪設(shè)級(jí)配碎石形成墊層，墊層厚度為20 cm，最后在墊層上敷設(shè)方木和輕軌。

做好準(zhǔn)備工作，嚴(yán)格按照工程規(guī)范進(jìn)行地質(zhì)復(fù)勘，沿設(shè)計(jì)好的混凝土防滲墻軸線鉆設(shè)先導(dǎo)孔。先導(dǎo)孔孔徑為70～110 mm，間距為50～100 m，注意先導(dǎo)孔孔位誤差最大允許范圍不得大于10 cm，偏斜率不得大于1%。采用XY-2 地質(zhì)鉆機(jī)，配合使用合金鉆頭，回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，注意鉆機(jī)鉆速不得超過200 r/min。如若是在地下水以下的軟土地層實(shí)施鉆進(jìn)作業(yè)，則需要采用干法鉆進(jìn)，回鉆進(jìn)施工效果不佳。如若是在飽和地層中開展鉆孔作業(yè)，則要運(yùn)用膨潤土泥漿護(hù)壁。分析鉆孔取芯要求，并編錄芯樣，結(jié)合地質(zhì)勘探資料以及現(xiàn)場(chǎng)施工條件，評(píng)估防滲墻槽位的地形、地質(zhì)條件，根據(jù)工程施工要求，著重研究現(xiàn)場(chǎng)是否存在基巖陡坡和大孤石，如存在則要進(jìn)一步分析其分布特征，還要確定鉆進(jìn)工作難易程度，鑒定基巖面具體情況[1]。

4 塑性混凝土防滲墻施工工藝

4.1 鉆孔成槽

配置2 臺(tái)CZ-20 鋼絲繩沖擊鉆機(jī)完成鉆孔作業(yè)，具體配合圓形鉆頭使用，采用鉆劈法鉆進(jìn)成孔成槽。根據(jù)該工程塑性混凝土防滲墻施工設(shè)計(jì)，明確槽段長度，將槽段分為一、二期槽孔。綜合考慮墻頂高程、墻深等因素，確定槽孔長度約為5.6～8.8 m，槽孔主、副孔長度相同，均為0.8 m。鉆孔成槽的施工流程為2 臺(tái)CZ-20 鋼絲繩沖擊鉆機(jī)同時(shí)作業(yè)，共同鉆鑿1個(gè)槽孔，一般先鉆進(jìn)主孔，后劈打副孔，主副孔相連成為一個(gè)槽孔。在槽孔建造過程中，要始終保持槽孔平整垂直，深入鉆進(jìn)黏土層，鉆進(jìn)黏土層的深度不得小于2 m，嚴(yán)格控制孔位偏差和孔斜率，孔位最大偏差不得超過5 cm，孔斜率不得超過0.4%，加強(qiáng)質(zhì)量檢查與控制，預(yù)防槽孔任意高程水平斷面上質(zhì)量問題。另外，還要在槽孔兩端設(shè)置測(cè)量標(biāo)樁，兩端連接形成槽孔中心線，并將其作為校驗(yàn)墻體中心線的參考。

4.2 清孔換漿和接頭孔的刷洗

4.2.1 清孔換漿

終孔后，應(yīng)及時(shí)開展清孔換漿作業(yè)，注意Ⅱ期槽終孔后需要增加接頭孔刷洗內(nèi)容。綜合比較幾種清孔方案，本工程擬采用泵吸反循環(huán)法來完成清孔。

清孔換漿的流程為：（1）下放排碴管；（2）檢查排碴管下放程度，排碴管底口與槽孔底部距離宜控制在50～100 cm；（3）啟動(dòng)砂石泵，將槽孔內(nèi)的漿碴泵吸到泥漿凈化系統(tǒng)；（4）泥漿凈化系統(tǒng)凈化泥漿，并持續(xù)向內(nèi)輸送新鮮泥漿。下設(shè)預(yù)埋管的槽孔，凈化泥漿的補(bǔ)充數(shù)量要達(dá)到槽內(nèi)總漿量的1/3；（5）泵吸循環(huán)清孔過程中，可以間隔下放鉆頭攪動(dòng)孔底沉積物，以提高清渣效率[2]。

單孔清孔換漿結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)移動(dòng)鉆機(jī)、排碴管，逐一清孔，直至完成所有槽孔的清理工作。泵吸反循環(huán)清孔換漿法具有清孔效率高、清孔效果好等突出優(yōu)勢(shì)，并且孔外凈化的泥漿可長時(shí)間存放，即使是長時(shí)間靜置存放后仍然具有清潔度較高的優(yōu)點(diǎn)。

4.2.2 接頭孔洗刷

選擇接頭孔洗刷時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇自重較大的圓形鋼絲刷。洗刷時(shí)，可調(diào)整鋼絲繩的位置，使圓形鋼絲刷刷洗到接頭孔孔壁，也可以借助鉆機(jī)反復(fù)提升壓下刷子來刷洗槽孔孔壁。接頭孔洗刷鉆頭不帶泥屑、孔底淤積停止后，則可視為清理到位。

4.2.3 清孔換漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

計(jì)算清孔換漿作業(yè)的結(jié)束時(shí)間，待結(jié)束時(shí)間達(dá)到1 h 后，在槽孔底部0.5 m 處取樣，進(jìn)行泥漿試驗(yàn)，若滿足如下要求，可結(jié)束清孔換漿：槽孔內(nèi)泥漿的含砂量＜3%、密度＜1.10 g/cm3、黏度＜（35±5）s，淤積厚度≤10 cm。

4.3 槽段連接

本工程槽段連接采用接頭管法。接頭管連接方式能夠有效保證接頭孔的成型質(zhì)量，不僅可以使孔壁維持光滑狀態(tài)，以防孔段泥皮的堆積，而且孔形質(zhì)量好，圓弧規(guī)范，利于接頭孔刷洗作業(yè)。同時(shí)，因?yàn)橄略O(shè)接頭管，直接省去了套打接頭混凝土的時(shí)間，能夠在保證接縫質(zhì)量的基礎(chǔ)上縮短工期，有利于提高施工效率和節(jié)約工程投資。

4.4 接頭管下設(shè)

在接頭管下設(shè)開工前，施工人員應(yīng)做好施工檢查和準(zhǔn)備，主要為：檢查卡塊、卡蓋是否配置齊全；鎖塊是否可正常活動(dòng)；接頭管底閥開閉程度；底管淤積泥沙是否被清理干凈。經(jīng)檢查，確認(rèn)各方面均無誤后，在接頭管外表面涂刷潤滑油。

在做好現(xiàn)場(chǎng)檢查和前期準(zhǔn)備工作后，按照如下流程下設(shè)接頭管：（1）采用50 t 吊車吊起接頭管，先吊裝底節(jié)，使其對(duì)準(zhǔn)端孔，平穩(wěn)、緩慢地下放至φ120 mm 銷孔處，將壁厚為18 mm的φ108 mm 鋼管對(duì)孔插入接頭管，吊起保護(hù)帽，清理附著在接頭上的雜物，此部位保持干凈后，均勻涂抹潤滑油；（2）底節(jié)接頭管吊裝到位后，起吊第二節(jié)，清理接頭內(nèi)圈結(jié)合面，對(duì)準(zhǔn)公接頭插入，旋入卡塊用于鎖定第二節(jié)接頭管；（3）吊起接頭管，抽出φ108 mm 鋼管，以底節(jié)管的位置為準(zhǔn)，調(diào)節(jié)第二節(jié)接頭管，使兩個(gè)管節(jié)準(zhǔn)確對(duì)接，將第二節(jié)管下放至管銷孔處，插入φ108 mm 鋼管，穩(wěn)固管節(jié)，再繼續(xù)吊裝第三節(jié)接頭管；（4）按照前述提及的流程，依次將各節(jié)接頭管下放到位，控制好相鄰兩節(jié)管的位置關(guān)系，將所有管節(jié)精準(zhǔn)下放到位[3]。

4.5 混凝土澆筑

4.5.1 澆筑導(dǎo)管

澆筑導(dǎo)管采用φ250 mm 鋼管，管節(jié)采用快速絲扣連接，保證管道的嚴(yán)密性。在接頭管底管以上部位和澆筑導(dǎo)管的上部設(shè)置短管，長度0.3～1.0 m 不等。根用于混凝土澆筑作業(yè)的導(dǎo)管必須進(jìn)行調(diào)直檢查和質(zhì)量試驗(yàn)，質(zhì)量試驗(yàn)的內(nèi)容主要包括壓水、圓度、磨損度及焊縫檢查，符合澆筑要求的澆筑導(dǎo)管應(yīng)設(shè)計(jì)醒目標(biāo)識(shí)?？卓谥渭苡尚弯撝谱鞫?，承載力高于混凝土充滿導(dǎo)管時(shí)總重的2.5 倍。

4.5.2 導(dǎo)管下設(shè)

以導(dǎo)管配管方案和配管圖為準(zhǔn)，有序下設(shè)各節(jié)導(dǎo)管。單個(gè)槽段的導(dǎo)管數(shù)量為2～3 根，依次下設(shè)，直至完成所有導(dǎo)管的布設(shè)。規(guī)范安裝導(dǎo)管，嚴(yán)格控制導(dǎo)管與導(dǎo)管間、導(dǎo)管與槽端間的距離，導(dǎo)管與導(dǎo)管間的距離不得超過4 m，導(dǎo)管與一期槽端的距離不得超過1.5 m，與二期槽端的距離不得超過1.0 m。加強(qiáng)導(dǎo)管中心控制，孔底高差達(dá)到25 m 以上時(shí)，導(dǎo)管中心應(yīng)在控制范圍的最深處。

4.5.3 混凝土澆筑

以施工現(xiàn)場(chǎng)的混凝土用量要求為準(zhǔn)，由拌和站集中拌制足量的混凝土，泵送至進(jìn)料槽口儲(chǔ)料罐，再通過溜槽流向各導(dǎo)管進(jìn)行澆筑。混凝土澆筑采用壓球法，在各導(dǎo)管下放入隔離塞球，此裝置將由于導(dǎo)管內(nèi)充入混凝土而被擠出，順暢澆筑。在整個(gè)澆筑過程中，導(dǎo)管底端始終位于混凝土內(nèi)。

4.5.4 澆筑過程的控制

全過程動(dòng)態(tài)控制混凝土澆筑作業(yè)，控制導(dǎo)管埋深，宜保持在1～6 m。不平整的槽孔要從低處底部澆起，并要在孔口設(shè)置蓋板。澆筑過程中，每30 min 測(cè)量一次混凝土面，澆筑初期、末期以及現(xiàn)場(chǎng)施工條件特殊時(shí)均可增加測(cè)量頻率。工作人員要如實(shí)記錄測(cè)量結(jié)果，仔細(xì)填寫澆筑記錄，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果制作澆筑指標(biāo)圖，檢查復(fù)核混凝土澆筑量。槽孔內(nèi)的混凝土面應(yīng)呈穩(wěn)定上升的狀態(tài)，且最后混凝土頂面與設(shè)計(jì)高程的差值不得超出0.5 m。

5 檢測(cè)結(jié)果分析

5.1 現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)

試驗(yàn)對(duì)象為齡期達(dá)到28 d 的槽段，共計(jì)5 個(gè)，實(shí)測(cè)滲透系數(shù)最大值為7.95×10-8cm/s，平均值為5.84×10-8cm/s。防滲墻注水試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果如圖1 所示。

圖1 防滲墻注水試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

5.2 防滲墻塑性混凝土內(nèi)部應(yīng)變監(jiān)測(cè)

選擇5 個(gè)塑性混凝土防滲墻代表性槽段，在不同高程位置預(yù)埋應(yīng)變計(jì)，共計(jì)30 支，監(jiān)測(cè)時(shí)段為2020 年1 月～2021 年12 月，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果判斷在此過程中防滲墻塑性混凝土內(nèi)部應(yīng)變的變化規(guī)律，結(jié)果如表1 所示。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果可以得知，防滲墻塑性內(nèi)部應(yīng)變具有階段性的變化規(guī)律，在混凝土硬化前，存在較為明顯的應(yīng)變變化現(xiàn)象，此后，內(nèi)部應(yīng)變變化幅度隨著混凝土齡期的增加而逐步減小，最終保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。在整個(gè)監(jiān)測(cè)過程中，各槽段的應(yīng)變值均符合拉壓應(yīng)變控制要求[4]。

表1 塑性混凝土防滲墻內(nèi)部應(yīng)變監(jiān)測(cè)結(jié)果

6 結(jié)語

為了促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和滿足人們的生產(chǎn)生活需求，我國的水利工程建設(shè)數(shù)量正在不斷增加，塑性防滲墻在水利工程中的應(yīng)用越來越廣，發(fā)揮的作用也越來越重要。本文基于工程實(shí)例，分析了塑性混凝土防滲墻重點(diǎn)施工工藝，并就其施工效果進(jìn)行了檢測(cè)驗(yàn)算，希望所提內(nèi)容能夠?yàn)轭愃乒こ烫峁﹨⒖肌?/p>