混凝土防滲墻技術(shù)在倪河水庫的應(yīng)用

□何 康 □任澤垠 □陳華濤

（南陽市水利建筑勘測設(shè)計(jì)院）

混凝土防滲墻技術(shù)在
倪河水庫的應(yīng)用

□何 康 □任澤垠 □陳華濤

（南陽市水利建筑勘測設(shè)計(jì)院）

混凝土防滲墻是水工建設(shè)中采用的一種地下連續(xù)墻，是透水體處理的一種有效措施，它是利用專業(yè)的造槽機(jī)械設(shè)備營造槽孔，并在槽孔內(nèi)注滿泥漿，以防孔壁坍塌，最后用導(dǎo)管在注滿泥漿的槽孔中澆筑混凝土并置換出泥漿，筑成墻體。墻體既可以做成剛性的，也可以做成塑性、柔性的。本文通過該技術(shù)在唐河縣倪河水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用，介紹了在大壩除險(xiǎn)加固中混凝土防滲墻方案的合理選用及薄壁液壓抓斗法混凝土防滲墻的施工技術(shù)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)。

防滲墻；薄壁液壓抓斗；泥漿護(hù)壁；常態(tài)混凝土；病險(xiǎn)水庫

混凝土防滲墻施工工藝的區(qū)別主要在于造孔方法和排渣方法的不同。在造孔方面，有鋸槽法和挖掘法。鋸槽法中，有往復(fù)射流式開槽、鏈斗式開槽、液壓式開槽；挖掘法所用的機(jī)具中，有抓斗、沖擊、回轉(zhuǎn)鉆或兩者并用的鉆具。在出渣方面，有正循環(huán)、反循環(huán)的泥漿出渣和不循環(huán)出渣。

薄壁液壓抓斗法新的防滲墻施工技術(shù)適用于堅(jiān)硬的土壤與砂礫石中成槽，成槽深度可達(dá)60m，此項(xiàng)技術(shù)不僅降低工程造價(jià)，而且能夠提高工程施工速度，一臺液壓抓斗成槽平均工效為125m2/d，此項(xiàng)技術(shù)在病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固工程中對大壩防滲有較好的推廣運(yùn)用價(jià)值。

一、水庫工程概況

倪河水庫地處唐河縣城東約20km古城鄉(xiāng)倪河村的三夾河支流上，屬唐白河水系。水庫壩址以上控制流域面積17.8km2，主干流長8.4km，河道平均比降0.003。水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇設(shè)計(jì)、1000年一遇校核，總庫容1181萬m3。水庫由大壩、溢洪道、輸水涵洞等組成，是一座具有灌溉、防洪、供水等綜合效益的中型水庫；水庫大壩長1050m，最大壩高16.39m。

倪河水庫大壩背水坡多處大面積散浸，河槽段壩基處理不徹底，臺地段壩基未處理，存在嚴(yán)重的接觸滲漏，坡腳多處出現(xiàn)滲漏明流，下游大面積沼澤化，需對大壩進(jìn)行防滲處理。

二、施工方案擬定及出現(xiàn)問題

(一)初步擬定的防滲加固方案

防滲墻軸線位于壩軸線上游1.25m處，范圍樁號0+004～0+950，全長946m，墻體有效厚度0.30m，進(jìn)入壩基相對不透水層以下2.0m，墻頂高程134.40m，防滲墻深度6.8～17.6m，混凝土防滲墻4230m2。墻體材料采用常態(tài)C20砼，28d抗壓強(qiáng)度為20MPa，彈性模量為 2×104MPa，初凝時間 6h，終凝時間 24h，抗?jié)B標(biāo)號W4。防滲墻施工采用鋸槽法造槽，施工平臺寬度應(yīng)不小于8.0m。

(二)防滲墻施工遇到的問題

一是在防滲墻開始施工后，由于大壩地層巖性復(fù)雜，設(shè)計(jì)時所采用的地層巖性存在差異，主要是在一定高程處的地層存在較多的鈣質(zhì)結(jié)合層。加之防滲墻屬于隱蔽工程，質(zhì)量不易控制，對地層的均一性要求比較嚴(yán)格，工程質(zhì)量很難保證。二是由于地層中鈣質(zhì)結(jié)合層的存在，局部地層較為堅(jiān)硬，致使鋸槽法難以正常施工。首先是導(dǎo)孔的鉆進(jìn)費(fèi)時、費(fèi)力，浪費(fèi)較多工期；其次是鋸進(jìn)十分困難，甚至每小時僅能鋸進(jìn)數(shù)厘米，鋸槽機(jī)的排架也因地層堅(jiān)硬的原因而發(fā)生過損壞。

由于上述問題，大壩防滲墻使用鋸槽法施工十分困難，已嚴(yán)重滯后工期，給整個工程的按時、保質(zhì)完成造成很大的影響。經(jīng)進(jìn)一步研討，將施工方法由鋸槽法改為抓斗法。

三、抓斗法混凝土防滲墻成墻技術(shù)措施

(一)造孔成槽

1.布置施工平臺

抓斗施工平臺設(shè)置在防滲墻軸線下游側(cè)，原壩頂寬度4.9～5.4m不能滿足抓斗施工所需8m寬的施工平臺的要求。將壩頂高程降低0.94m至134.40m，并將降壩的土料填筑到壩體下游側(cè)，以保證抓斗施工平臺的寬度。在防滲墻軸線的下游側(cè)設(shè)置平行壩軸線的排渣排水溝，斷面尺寸50×50cm，再按50m間距修建垂直防滲墻軸線的排渣排水溝，將廢渣﹑廢水排至下游壩腳，所有廢渣運(yùn)至棄渣場，詳見圖1。

圖1 施工平臺剖面圖（高程單位m，尺寸單位cm）

2.修筑導(dǎo)向槽

導(dǎo)向槽起著標(biāo)定防滲墻位置、成槽導(dǎo)向、鎖固槽口、保持泥漿液面、槽孔上部孔壁保護(hù)、外部荷載支撐等作用，導(dǎo)向槽的穩(wěn)定是混凝土防滲墻安全施工的關(guān)鍵。導(dǎo)向槽兩側(cè)墻體采用“L”型斷面、現(xiàn)澆C15鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)厚度20cm、高100cm、翼墻寬50cm，槽內(nèi)凈寬40cm，頂面高于施工場地10cm以阻止地表水流入。

3.抓斗成槽

根據(jù)本工程地質(zhì)條件及生產(chǎn)性試驗(yàn)確定采用挖掘法中抓斗法，采用KH-180液壓抓斗機(jī)先抓取槽段的主孔再抓取中間的副孔成槽。

槽段劃分為Ⅰ、Ⅱ序槽段，根據(jù)設(shè)備及地質(zhì)條件確定Ⅰ、Ⅱ序槽段開挖長度均為6.0m，每個槽段分為兩個主孔及一個副孔，先施工Ⅰ序槽段，后施工Ⅱ序槽段。采用“三抓法”，在導(dǎo)向槽上放樣標(biāo)識孔位，將抓斗對正孔位后進(jìn)行垂直造孔。首先施工槽段兩端2.3m的主孔，然后施工中部1.4m的副孔。主、副孔完工即該施工槽段成槽完工。

（二）護(hù)壁泥漿

泥漿在造孔成槽過程中起固壁、懸浮、攜渣、冷卻鉆具和潤滑的作用，成墻后還可增加墻體的抗?jié)B性能。本工程泥漿采用膨潤土拌制，泥漿配合比為水1000kg、膨潤土50kg、Na2CO31.0kg；固壁泥漿性能指標(biāo)密度＜1.1g/cm3、漏斗粘度＞25s、含砂量＞3%。

新制泥漿經(jīng)過24h膨化后，利用供漿管輸送至槽孔內(nèi)使用，成槽及槽段澆筑過程中回收的泥漿，經(jīng)凈化后可重復(fù)使用。槽孔孔口泥漿面在成槽過程中保持在導(dǎo)向槽頂面以下30～50cm范圍內(nèi)。

（三）防滲墻體灌筑

1.清孔換漿

槽段終孔驗(yàn)收合格后進(jìn)行清孔，清孔采用抓斗抓取淤泥，利用下設(shè)潛水排污泵抽漿，并及時用新鮮泥漿補(bǔ)充。清孔換漿結(jié)束1h后，達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)：①孔底淤積厚度不大于10cm；②泥漿參數(shù)：槽內(nèi)泥漿比重不大于1.1g/cm3，粘度不大于35s，含砂量不大于3%；清孔換漿工作可以結(jié)束。

槽段清孔換漿結(jié)束前將鋼絲刷子安裝在抓斗斗體上，緊貼一、二期混凝土結(jié)合面，分段上下反復(fù)提動，達(dá)到刷子上不帶泥屑，孔底淤積不再增加，即接頭面清洗合格。

2.槽段混凝土灌筑

清孔換漿結(jié)束后，下設(shè)混凝土灌筑導(dǎo)管，導(dǎo)管內(nèi)徑為200mm。一期槽段長度為6.0m，下設(shè)三套導(dǎo)管，兩側(cè)導(dǎo)管距槽端1～1.5m；二期槽段由于套抓接頭，槽段長度為6.7m，下設(shè)三套導(dǎo)管，兩側(cè)導(dǎo)管距孔端1.0m；同時，槽段內(nèi)導(dǎo)管間距不大于3.5m。導(dǎo)管底部距槽孔底板不大于25cm，當(dāng)槽底高差大于25cm時將導(dǎo)管置于控制范圍的最低處。

灌筑前導(dǎo)管內(nèi)置入可浮起的隔離塞球，灌筑時先注入水泥砂漿，隨即注入足夠的混凝土，擠出塞球并埋住導(dǎo)管底端，避免混凝土與泥漿混合。

灌筑過程中每30min測量一次混凝土面，每2h測量一次導(dǎo)管內(nèi)混凝土面，根據(jù)混凝土面上升情況，決定導(dǎo)管的提升長度。導(dǎo)管在混凝土內(nèi)的埋深最小不得小于1.0m，最大不得大于6.0m，在保證埋深的前提下，隨著混凝土面的上升，用吊車提升導(dǎo)管，并將頂部的部分導(dǎo)管拆除。

槽孔內(nèi)混凝土面上升至槽口時，采用泥漿泵抽出濃漿，并提升導(dǎo)管，減小埋深，增加混凝土的沖擊力，直至混凝土頂面達(dá)到設(shè)計(jì)墻頂高程，即可停止?jié)仓?，拔出?dǎo)管。

（四）槽段接頭處理

相鄰槽段的銜接部分即為接頭，本工程采用鉆鑿法進(jìn)行接頭連接，即一期槽段澆筑完畢12h后，視混凝土強(qiáng)度進(jìn)行二期槽段造孔時，將一期槽段混凝土套抓35cm，以保證接頭質(zhì)量，詳見圖2。

圖2 槽段接頭示意圖（尺寸單位cm）

四、抓斗法防滲墻成墻技術(shù)需注意的問題

（一）控制好抓接頭的時間

抓接頭時間太短混凝土沒有凝固，時間太長混凝土強(qiáng)度太高，抓接頭適宜的時間為墻體澆筑后12h，最遲不超過24h，抓斗抓取時斗體一側(cè)為混凝土另一側(cè)為土，斗體受力分布不均勻，容易造成槽孔沿軸線方向偏移，導(dǎo)致接頭質(zhì)量無法保證，同時嚴(yán)重影響造孔成槽進(jìn)度，撐握好抓接頭的時間是成槽進(jìn)度快慢的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

（二）吊裝設(shè)備的配置和保養(yǎng)

本工程的混凝土運(yùn)輸采用2臺1m3自卸汽車運(yùn)輸混凝土、1臺12t吊車吊臥罐的較為經(jīng)濟(jì)的設(shè)備組合。吊車配置少，在施工中吊車一旦出現(xiàn)機(jī)械故障，短時間內(nèi)如無法修好將造成很大的經(jīng)濟(jì)損失及工程質(zhì)量問題，因此要做好設(shè)備的保養(yǎng)工作。

（三）成墻混凝土灌筑應(yīng)注意的問題

混凝土導(dǎo)管下設(shè)過程中檢驗(yàn)螺絲緊固程度，確保導(dǎo)管間連接可靠?；炷凉嘀哂邢喈?dāng)高的連續(xù)性，因故中斷不得超過40min。同時，槽內(nèi)混凝土上升速度不得小于2m/h，各灌筑導(dǎo)管均勻放料，保證混凝土面均勻上升，使其高差不超過0.5m。澆筑時槽口要設(shè)置蓋板，防止雜物落入槽內(nèi)。

2010-06-02