淺談混凝土防滲墻工程施工

王滿瑩,孫洪亮

(河北省保定市安格莊水庫管理處,河北 易縣 074209)

1 土壩壩基防滲的幾種方案比較

控制土壩壩基滲流一般有上游水平防滲、垂直防滲和下游排水減壓措施等。上游水平防滲措施一般有水平黏土的鋪蓋和鋪蓋土工布等,它可以增加滲徑、降低滲透坡降、減小滲透量,但不能完全阻止?jié)B流的發(fā)生。下游排水減壓措施可減小滲流溢出點(diǎn)的滲透壓力,但起不到防滲的作用。垂直防滲的方案有帷幕灌漿、黏土截水墻、高壓噴射灌漿、混凝土防滲墻等。與水平防滲相比,垂直防滲更能有效地阻斷滲流的發(fā)生,在不完全透水地基上,垂直防滲的效果也比水平防滲要好。其中黏土截水墻適用于深度小于15 m的透水地基,該方案造價(jià)低、施工簡單、比較穩(wěn)妥。但是當(dāng)深度大于15 m時(shí)就要采用高壓噴射灌漿、混凝土防滲墻、帷幕灌漿等方案,其中混凝土防滲墻在幾種方案中是最為穩(wěn)妥可靠的[1-2]。首先因?yàn)榛炷练罎B墻是在完整的槽段和可靠的接頭的基礎(chǔ)上灌注混凝土成墻的;其次是因?yàn)樵阼徔走^程中,泥漿的滲透和泥皮的存在形成了一個(gè)附加的隔水層;再次是因?yàn)榉罎B墻的施工工藝、工序檢驗(yàn)和最終檢驗(yàn)都相對成熟。綜上所述,土壩防滲常常采用垂直防滲措施,特別是混凝土防滲墻。

2 混凝土防滲墻的布置與構(gòu)造

混凝土防滲墻應(yīng)用于土壩壩基防滲時(shí),墻體與大壩防滲體相連接,所以防滲墻一般沿壩軸線進(jìn)行布置,壩體或堰體中的防滲墻一般在壩軸線附近布置。

平面上,為避開不良地基或因特殊原因,防滲墻可布置成折線或者曲線。

防滲墻的剖面形式可分為封閉式和懸掛式。封閉式是防滲墻插入不透水的巖石層中,該方案可完全截?cái)酀B流。當(dāng)不透水層較深時(shí),防滲墻未插入不透水巖石層中則為懸掛式,懸掛式無法完全封閉,只能增加滲徑。

封閉式防滲墻的入巖深度應(yīng)從防滲和結(jié)構(gòu)兩方面考慮。對于完整的基巖層面,一般嵌入深度為0.3～1.2 m,若嵌入深度太深,對防滲雖有利,但施工困難,同時(shí)增加了基巖對防滲墻體的約束,對墻體的應(yīng)力并不利。對于風(fēng)化程度高,裂縫發(fā)育的巖層,一種是穿過破碎的地層伸入完整地基層,另一種是深入破碎層一定深度后,下接帷幕灌漿進(jìn)行處理。

3 混凝土防滲墻施工工藝

3.1 混凝土防滲墻施工工藝流程

導(dǎo)向槽土方開挖→導(dǎo)向槽混凝土澆筑→成槽(泥漿固壁)→清理沉渣→清孔驗(yàn)收→下設(shè)混凝土導(dǎo)管→混凝土澆筑→轉(zhuǎn)下一槽孔。

3.2 施工臨時(shí)設(shè)施

導(dǎo)墻也稱導(dǎo)向槽,是防滲墻施工之前修建的臨時(shí)構(gòu)筑物,導(dǎo)墻的中心線也就是防滲墻的中心線。導(dǎo)向槽頂面高程也是墻身、混凝土澆注高程的基準(zhǔn)。導(dǎo)向槽的深度一般為1.5～2.0 m。槽口寬度,當(dāng)采用沖擊鉆機(jī)鑿孔時(shí)應(yīng)大于設(shè)計(jì)墻厚10～20cm。導(dǎo)向槽頂?shù)母叱桃紤]地下水位和洪水的影響,一般應(yīng)高于施工期的地下水位 2 m。導(dǎo)向槽在施工中應(yīng)配備必要的鋼筋,特別是底部和頂部要設(shè)置足夠的縱向受力鋼筋。

在導(dǎo)向槽兩側(cè)或一側(cè)需設(shè)施工平臺(tái),施工平臺(tái)要求平坦、堅(jiān)固、穩(wěn)定,平臺(tái)高程略低于導(dǎo)墻墻頂。平臺(tái)寬度一般為18～25 m。

泥漿系統(tǒng)是混凝土防滲墻施工的關(guān)鍵,由制漿站、供漿管路和泥漿回收凈化設(shè)施等組成[4]。制漿站的位置應(yīng)盡量靠近防滲墻施工現(xiàn)場,并盡量設(shè)置在地勢較高的位置,以便于自流供漿。

施工供電系統(tǒng)包括變壓器以及各種線路設(shè)施。

3.3 成槽

混凝土防滲墻成槽方法較多,其中,采用鋼繩沖擊式鉆機(jī)成槽適用范圍最廣[3]。鋼繩沖擊式鉆機(jī)是通過鉆頭向下的沖擊運(yùn)動(dòng)來破碎地基土和巖層,它不僅適用于一般柔軟的地基層,亦可適用于卵石、礫石、漂石和基巖。

鉆頭可分為十字鉆頭、空心鉆頭、圓鉆頭和角錐鉆頭等。在防滲墻工程中一般用十字鉆頭和空心鉆頭?？招你@頭為厚壁大直徑無縫鋼管,這種鉆頭主要用于鉆進(jìn)黏土層、砂土層和壤土層等松軟地層。十字鉆頭用于砂卵石層、風(fēng)化巖層、卵石、漂石以及基巖等。鉆頭破損后可焊補(bǔ)修理。

3.4 清理沉渣

抽筒又叫抽砂筒,是抽排孔底沉渣的工具。在沖擊鉆進(jìn)過程中,需要將大量的沉渣排除,同時(shí)更換新漿,以便繼續(xù)鉆進(jìn)。抽筒工作時(shí)由鋼絲繩懸吊,當(dāng)向下運(yùn)動(dòng)時(shí),抽筒的底門活塞被泥漿托力頂開,孔底泥漿進(jìn)入抽筒內(nèi),當(dāng)提升抽筒時(shí)底部活門自動(dòng)關(guān)閉,稠泥漿留在抽筒內(nèi),往復(fù)數(shù)次,抽筒內(nèi)裝滿了含大量鉆渣的稠泥漿,即可提出孔口,倒入排渣溝。

3.5 混凝土澆注

3.5.1 導(dǎo)管法澆筑混凝土

防滲墻混凝土的澆注采用水下導(dǎo)管澆注法。導(dǎo)管內(nèi)徑以200～250 mm為宜,管壁厚度為3～5 mm,其長度一般為2 m,1.5 m,1.0 m,0.5 m,0.3 m等。配置導(dǎo)管時(shí)要在每套導(dǎo)管的底部多設(shè)置幾節(jié)長度為0.3～1.0 m的短管,因?yàn)榻咏鼭仓戤厱r(shí)導(dǎo)管內(nèi)的混凝土壓力小,不易澆注,短管可以及時(shí)拆卸,使導(dǎo)管在混凝內(nèi)埋深少一些,以利于澆注。導(dǎo)管的頂部配有混凝土漏斗?；炷翝沧?dǎo)管應(yīng)布置在防滲墻中心線上,間距不得大于3.5 m,開澆時(shí)導(dǎo)管口距孔底15～25cm。此外當(dāng)槽孔底面高差大于25cm時(shí),導(dǎo)管應(yīng)布置在其控制范圍的最低處。

開始澆筑混凝土?xí)r,一般在導(dǎo)管內(nèi)放入一直徑比導(dǎo)管內(nèi)徑略小的,且能被泥漿浮起的球體作為管塞,以便于將最初進(jìn)入導(dǎo)管中的混凝土和管內(nèi)的泥漿隔離開來。

在混凝土澆筑過程中,導(dǎo)管的埋置深度不得小于1.0 m,同時(shí)不得大于6.0 m。槽孔混凝土的澆筑速度是影響混凝土質(zhì)量的重要因素。規(guī)范中規(guī)定槽孔內(nèi)混凝土面的上升速度不得小于2 m/h,澆注的中斷時(shí)間不宜大于40 min。

在澆筑過程中,要定時(shí)測量槽孔中混凝土面的上升情況,并與所澆筑的混凝土量相核對。用測柄測量混凝土面深度時(shí),要注意判別清楚,不要將沉渣表面誤認(rèn)為混凝土面。

當(dāng)用多根導(dǎo)管進(jìn)行澆注時(shí),要根據(jù)槽內(nèi)混凝土面的上升情況及時(shí)調(diào)整各導(dǎo)管的混凝土澆入量,保證混凝土面的均勻上升。

混凝土出機(jī)后應(yīng)在 1.0 h內(nèi)澆入到槽孔中。因故停等過久,應(yīng)重新測量坍落度,當(dāng)不符合規(guī)范要求時(shí)應(yīng)棄之不用,不可勉強(qiáng)澆入槽內(nèi)。

3.5.2 防滲墻混凝土要求

由于防滲墻混凝土必須通過直徑較小的導(dǎo)管在泥漿下澆注,澆入槽孔內(nèi)的混凝土不能振搗,完全依靠自重在泥漿底下流動(dòng),充滿空間,因此混凝土拌合物的性能對于防滲墻的施工質(zhì)量影響很大。在一般情況下,對防滲墻混凝土有以下要求:

(1)較好的和易性,包括流動(dòng)性、黏聚性、保水性。一般要求防滲墻混凝土的入孔坍落度為18～22cm,擴(kuò)散度為34～40cm。坍落度保持在15cm以上的時(shí)間大于或等于1 h。

(2)較小的泌水率。一般要求在2 h內(nèi),泌水量不大于混凝土體積的1.5%。泌水率在1.2%～1.8%的混凝土拌合物有較好的黏聚性。

(3)初凝時(shí)間不小于6 h,終凝時(shí)間不宜大于24 h。

(4)密度不小于2100kg/m3,不要采用密度過小的骨料。

4 結(jié)語

隨著混凝土施工工藝、施工技術(shù)的不斷成熟,混凝土防滲墻在土壩壩基防滲中將起到越來越重要作用。

[1]SL174-96.水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]高鐘璞.大壩基礎(chǔ)防滲墻 [M].北京:中國電力出版社,2000.

[3]李天科,侯慶國,黃樹明.水利工程施工 [M].北京:中國水利水電出版社,2005:167-177.

[4]水利電力部第五工程局、水利電力部東北勘測設(shè)計(jì)院.土壩設(shè)計(jì):下冊[M].北京:水利電力出版社,1978:534-554.