液壓抓斗造混凝土防滲墻在土壩加固工程中的應(yīng)用

饒敏慧 孫小榮

（江西省新干縣窯里水庫管理局，江西 新干331314）

1 工程概況

窯里水庫位于江西省新干縣，水庫總庫容3 830萬m3，設(shè)計灌溉面積3 413hm2，電站裝機(jī)3 250kW，工程等級為Ⅲ等，是一座以灌溉為主，兼有發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合效益的中型水庫。

大壩設(shè)有主壩和副壩，均為均質(zhì)土壩；最大壩高35.8m，壩頂寬6m左右，壩頂長420.0m；副壩最大壩高21.07m，壩頂寬5.0～6.0m，壩頂長84.0m。

設(shè)計參數(shù)：壩體防滲采用混凝土防滲墻加固處理，混凝土防滲墻厚度0.4m，墻底深入強(qiáng)風(fēng)化巖以下1m，抗壓強(qiáng)度（28d）≥10MPa，滲透系數(shù) K≤1×10-7cm/s，孔位允許偏差不得大于3cm，孔斜率不得大于0.4%。

2 液壓抓斗造混凝土防滲墻施工工藝流程

液壓抓斗造混凝土防滲墻在造孔前，先對工作平臺進(jìn)行處理，以達(dá)到平整、穩(wěn)固；然后用經(jīng)緯儀進(jìn)行導(dǎo)向槽中線放樣，做好混凝土導(dǎo)向墻及泥漿系統(tǒng)，架好液壓開槽機(jī)造孔，造孔長度為6～7m，分I期、II期槽孔（相間設(shè)置）順序施工。且每個槽孔按三抓施工工藝成槽，最后采用直管法澆筑塑性混凝土。I、II槽孔的搭接采用接頭管法，管徑為400mm，在澆筑I期槽孔之前將接頭管下設(shè)于槽孔端。

施工工藝流程：施工準(zhǔn)備→測量、放樣→施工平臺處理→導(dǎo)向墻施工→成槽機(jī)安裝、調(diào)試→成槽鉆進(jìn)→清孔→驗(yàn)孔→接頭管安裝→水下混凝土澆筑→起拔接頭管→Ⅱ槽孔施工。

3 液壓抓斗造混凝土防滲墻施工方法

3.1 施工平臺的開挖

本工程大壩頂寬6m左右，不能滿足液壓抓斗造防滲墻施工平臺布置需11m左右的要求，施工中采用降低壩頂高程予以解決，采用挖掘機(jī)開挖并碾壓密實(shí)，使其滿足施工平臺要求；在平臺上構(gòu)筑導(dǎo)向槽、排漿溝、倒渣平臺、鋪設(shè)抓斗及相應(yīng)臨建設(shè)施。

3.2 鋼筋混凝土導(dǎo)墻施工

按測量放樣的軸線由挖掘機(jī)開挖導(dǎo)墻槽，導(dǎo)墻槽開挖深度為1m，寬度為1.45m，混凝土導(dǎo)墻設(shè)置于導(dǎo)墻槽內(nèi)兩側(cè)。本工程導(dǎo)墻采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，C20混凝土，墻高1m，墻厚0.5m，混凝土導(dǎo)墻施工完成后，防滲墻導(dǎo)向槽凈寬0.45m。

3.3 泥漿系統(tǒng)布置

根據(jù)就近原則，在左右岸施工平臺上開挖兩個泥漿池，用砂漿固結(jié)四壁和底部，可以直接盛放泥漿。采用高速制漿機(jī)，生產(chǎn)能力200m3/d，用泥漿泵通過φ75mm鋼管送到施工部位，輸漿管沿防滲墻軸線鋪設(shè)，沿程每隔20m設(shè)接口放漿。

3.4 槽段開挖

本工程開挖設(shè)備采用金泰SG35、寶合SG30薄型液壓抓斗各1臺、QUY508液壓履帶起重機(jī)1臺、泥漿攪拌機(jī)1臺、泥漿輸送泵1臺。

造孔分I期、II期槽孔（相間設(shè)置）順序進(jìn)行，且每個槽孔按三抓施工工藝成槽，先挖主孔（兩邊孔），后挖副孔（中間孔），主、副孔長度均應(yīng)小于抓斗的有效抓取長度；造孔過程中采用泥漿護(hù)壁。

槽孔在成槽前根據(jù)設(shè)計的防滲墻寬度配制成槽機(jī)的抓斗尺寸，以確保槽孔寬度滿足設(shè)計要求。槽孔在成槽時成槽機(jī)要保持機(jī)身水平，抓斗下抓時要盡可能利用抓斗下抓進(jìn)尺，盡量避免抓斗靠自由下落進(jìn)尺，使抓斗兩邊的斗齒都吃在實(shí)土中或都抓在空洞中，確保抓斗在吃土阻力均衡的狀態(tài)下挖槽，從而控制抓斗不偏斜，即孔斜率得以控制。槽孔深度的控制，現(xiàn)場派專人隨時檢查槽孔深度，并根據(jù)先導(dǎo)孔的地質(zhì)復(fù)勘資料大致判別槽孔的巖面深度再預(yù)留30cm左右，采用每抓進(jìn)尺10cm左右就出料的方法，由三方（業(yè)主、監(jiān)理、施工）工程師現(xiàn)場檢查出料情況確定巖面深度，經(jīng)簽證后再下抓不少于50cm。

3.5 清孔

造孔結(jié)束后，應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行槽孔檢驗(yàn).簽認(rèn)后，方可進(jìn)行清孔換漿。采用抓斗直接撈取法進(jìn)行清孔，直至孔內(nèi)漿液能達(dá)到以下指標(biāo)為止。

槽孔清孔換漿結(jié)束后1h，應(yīng)達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)：

1）孔底淤積厚度不大于10cm；

2）使用黏土泥漿時，孔內(nèi)泥漿密度不大于 1.3g／cm3；黏度不大于30s，含砂量不大于10%。3.6 槽孔檢測

1）采用測繩和測餅測量孔深和孔底寬度，用尺量測近孔表面槽寬。利用槽孔內(nèi)混凝土澆筑工程量（分高程）計標(biāo)平均槽孔寬。

2）槽孔偏斜度是保證防滲墻連續(xù)性的重要因素，采用重錘法測量孔斜，控制槽孔偏斜度在設(shè)計允許范圍內(nèi)。

3）槽孔底淤積厚度（小于10cm）不增加為止。

4）用儀器檢測槽內(nèi)泥漿是否已達(dá)到規(guī)定要求。

4 塑性防滲墻混凝土的施工方法

槽孔混凝土澆筑必須在槽孔清淤以及槽孔尺寸、偏斜度均能達(dá)到設(shè)計要求后進(jìn)行。

混凝土澆筑采用泥漿下“直升導(dǎo)管法”，澆筑導(dǎo)管采用內(nèi)徑φ250mm的無縫鋼管。

4.1 導(dǎo)管及接頭管的下設(shè)

在Ⅰ序孔澆筑前，為保證Ⅰ序孔與Ⅱ序孔的良好搭接，在Ⅰ序孔兩端設(shè)φ500mm的接頭管，下設(shè)過程中根據(jù)孔深合理配置接頭管，確保接頭管下至孔底。Ⅰ序孔導(dǎo)管與接頭管的間距為1.5m，Ⅱ序孔與導(dǎo)管間距為1.0m，相鄰兩導(dǎo)管之間的間距不小于3.5m，導(dǎo)管下端距孔底15～25cm。

4.2 混凝土澆筑

在澆筑前，根據(jù)監(jiān)理批復(fù)的配合比報告，將電子稱設(shè)置好各種材料的加入量?；炷敛捎?臺JZ500型強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)攪拌，由2臺混凝土輸送泵輸送至漏斗，再經(jīng)導(dǎo)管下至孔內(nèi)。在澆筑過程中，每30min測量一次混凝土面深度，并及時填寫灌筑記錄。

在澆筑第一盤混凝土?xí)r要將隔離球放在漏斗下端，蓋好漏斗塞，當(dāng)泵送混凝土至漏斗滿時打開漏斗塞，并迅速補(bǔ)充混凝土，使混凝土壓著隔離球經(jīng)導(dǎo)管下沉至孔底，使混凝土與泥漿隔離開來，隔離球脫離導(dǎo)管底部，導(dǎo)管內(nèi)混凝土流入槽孔埋住導(dǎo)管底口。

開澆后隨時在機(jī)口或孔口取樣，測試混凝土的塌落度、擴(kuò)散度試驗(yàn)。塌落度控制在18～22cm范圍內(nèi)，擴(kuò)散度控制在34～40cm范圍內(nèi)。開澆后保證混凝土的連續(xù)供應(yīng)，槽孔內(nèi)混凝土面上升速度不得低于2m/h，澆筑時經(jīng)常測量混凝土面的深度以嚴(yán)格控制導(dǎo)管埋入混凝土的深度在1.0～6m間及混凝土面高差不大于0.5m，澆筑最終高程不小于設(shè)計高程。

混凝土澆筑過程中，根據(jù)混凝土初凝時間指導(dǎo)起拔接頭管，防止鑄管現(xiàn)象的發(fā)生，同時又不能起拔太早，如果起拔太早，會由于混凝土沒有初凝，強(qiáng)度低，起拔接頭管將會導(dǎo)致混凝土塌落，從而不能形成接頭孔。

5 混凝土墻段連接

I、II槽孔的搭接采用接頭管法，管徑500mm，在澆筑I期槽孔之前將接頭管下設(shè)于槽孔端，按混凝土的初凝、終凝時間，適當(dāng)?shù)鼗顒?，提拔接頭管，保證墻的連接質(zhì)量。

1）防滲墻墻段分段連接縫的設(shè)置應(yīng)報送監(jiān)理人審批。

2）墻段連接采用接頭管法施工時，應(yīng)符合下列規(guī)定：

①接頭管應(yīng)能承受混凝土最大壓力和起拔力；管壁應(yīng)平整光滑，節(jié)間連接可靠；

②開始起拔時間應(yīng)通過試驗(yàn)確定，起拔時應(yīng)防止引起孔口坍塌。

6 施工質(zhì)量控制措施

導(dǎo)向墻修筑的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足下列規(guī)定：

①導(dǎo)向墻應(yīng)平行于防滲墻中心線，其允許偏差為±1cm；

②導(dǎo)向墻頂面高程（整體）允許偏差±1cm；

③導(dǎo)向墻頂面高程（單幅）允許偏差±0.5cm；

④導(dǎo)向墻間凈距允許偏差±0.5cm。

造孔應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

①防滲墻槽孔為垂直孔，為保證墻的連續(xù)性，槽孔垂直的偏斜應(yīng)小于0.4%。

②應(yīng)保證槽孔壁平整垂直，孔位中心允許偏差不大于3cm、孔斜率不大于0.4%；遇有含孤石、漂石的地層及基巖面傾斜度較大等特殊情況時，其孔斜率應(yīng)控制在0.6%以內(nèi)；對于Ⅰ、Ⅱ期槽孔接頭套接孔的兩次孔位中心任一深度的偏差值應(yīng)不大于施工圖紙規(guī)定墻厚的1／3，并應(yīng)采取措施保證設(shè)計厚度。

③遇有大孤石或大量漏漿的特殊地段，應(yīng)在確保安全的條件下，制定有效的處理措施（本工程造孔過程中未遇到孤石）。

④在造孔過程中，孔內(nèi)泥漿面應(yīng)始終保持在導(dǎo)墻頂以下30～50cm，嚴(yán)防塌孔。

⑤槽孔進(jìn)入基巖面的嵌入深度應(yīng)符合施工圖紙規(guī)定。采用巖芯取樣方法確定巖面分布高程，巖芯應(yīng)妥善保存。

⑥在II期槽孔施工時，應(yīng)分段刷洗槽段接頭混凝土孔壁的泥皮，以達(dá)到刷子鉆頭上不再帶有泥屑及槽底淤積層厚不再增加為準(zhǔn)。

7 混凝土材料檢驗(yàn)

1）水泥采用水泥等級：32.5級普通硅酸鹽水泥，必須經(jīng)化驗(yàn)合格后使用。應(yīng)通過試驗(yàn)選定水泥品種，其細(xì)度、安定性和凝結(jié)時間等滿足施工圖紙規(guī)定的塑性混凝上性能要求。

2）卵石：采用一級配石子，粒徑5～15mm的人工卵石，最大粒徑不大于20mm，用量為1 600kg/m3，并控制超徑小于5%，其含泥量不大于1%，飽和面干吸水率不大于1.50%。

3）砂子：采用中砂，砂子的細(xì)度模數(shù)2.68～3.0，超徑小于5%，含泥量不大于1%，飽和面干吸水率不大于1.60%。

4）粉煤灰：應(yīng)經(jīng)磨細(xì)加工，其細(xì)度、燒失量及SO3離子含量應(yīng)符合GDJl46-90有關(guān)規(guī)定。

5）水：水質(zhì)應(yīng)符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

6）塌落度：18～22cm，擴(kuò)散度控制在 34～40cm 范圍內(nèi)。水下混凝土配比如表1所示。

表1 水下混凝土配合比

8 墻體質(zhì)量檢測

8.1 混凝土防滲墻墻體表面平整度、墻體接縫與墻厚檢驗(yàn)

混凝土墻體表面與墻體接縫質(zhì)量檢驗(yàn)采取開挖形式檢驗(yàn)，開挖部位由江西省水利廳基本建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心站委派的現(xiàn)場人員指定，主壩于樁號0+130、樁號0+400開挖二處，副壩于樁號0+043.2開挖一處，實(shí)際開挖長度大于等于8m，深度大于等于4m。從開挖顯示，墻面混凝土表面平整密實(shí)，墻體搭接平順，墻厚均大于等于40cm。混凝土墻體表面、墻體接縫與墻厚質(zhì)量均能滿足設(shè)計要求。

8.2 混凝土防滲墻墻體抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B質(zhì)量檢驗(yàn)

混凝土防滲墻墻體抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B質(zhì)量檢驗(yàn)采取鉆孔取芯形式檢驗(yàn)，取芯部位由江西省水利廳基本建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心站委派的現(xiàn)場人員指定，主壩于樁號0+127、樁號0+315二部位，副壩于樁號0+022一部位進(jìn)行鉆孔取芯檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 混凝土防滲墻墻體抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B質(zhì)量檢驗(yàn)成果表

檢驗(yàn)結(jié)果能滿足設(shè)計要求。

9 結(jié)束語

液壓抓斗造混凝土防滲墻在我省土壩加固工程中的運(yùn)用還屬近年興起的新工藝，它較其它造混凝土防滲墻工藝具有施工靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、進(jìn)度快、質(zhì)量相對可靠等優(yōu)點(diǎn)，但還需在運(yùn)用中加以總結(jié)，不斷完善，使之能更好地為水利工程建設(shè)服務(wù)。