混凝土防滲墻施工相關(guān)問題的探討

宋 平，王玉溪，張連順，韓小霞

（中國水利水電第十工程局有限公司，四川成都 610072）

混凝土防滲墻施工相關(guān)問題的探討

宋 平，王玉溪，張連順，韓小霞

（中國水利水電第十工程局有限公司，四川成都 610072）

結(jié)合工程實例，對防滲墻施工中的一些相關(guān)問題進行了探討，并提出了看法和改進意見。

混凝土防滲墻;泥漿;導槽;清孔

混凝土防滲墻技術(shù)被廣泛應(yīng)用于水利水電工程、大型建筑物基礎(chǔ)工程以及地下工程的防滲支護中，施工工藝也日益成熟，筆者在從事混凝土防滲墻施工中發(fā)現(xiàn)存在的一些問題，現(xiàn)撰文進行探討，希望能對防滲墻施工提供參考和借鑒，促進其施工技術(shù)水平的提高。

1 施工平臺高程

防滲墻施工平臺高程的確定在《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范》（SL 174-96）中要求為“應(yīng)高出地下水位2.0 m”，但根據(jù)施工經(jīng)驗，筆者認為施工平臺高程在確定時還應(yīng)考慮高于施工期最高水位2.0 m。

例如在漢坪咀水電站防滲墻施工中，電站采用上下游圍堰阻水施工，防滲墻位于上游圍堰下游側(cè)，在枯水期施工較為順利，但在汛期施工時因圍堰上游水位高于防滲墻施工平臺高程3 m，造成了水位差，槽孔不能固壁而產(chǎn)生了大面積塌孔。之后在防滲墻兩側(cè)布置降水井降低水位才得以順利施工。

此外，在關(guān)州水電站一期防滲墻施工中，電站采用左右岸分期導流施工，先進行左岸施工，右岸過水，左岸防滲墻在施工過程中遇到與前例同樣的問題，枯水期施工順利，汛期右岸水位過高，滲透水從左岸防滲墻槽孔中大量涌出，無法施工。

2 混凝土導向墻

常用的混凝土導墻形式有梯形和矩形2種，混凝土強度一般為C15，視地層不同采用不同類型的導向墻結(jié)構(gòu)和強度。

對于漂石、孤石含量較少的地層或粘土地層，可采用矩形導墻（如圖1所示），高度一般為1.5～2.0 m，寬度0.5～0.8 m，可單面立模澆筑導墻，施工相對簡單。

圖1 矩形導墻示意圖

樂山安谷水電站圍堰防滲墻施工中，其導向槽上部因承載液壓拔管機和大型吊車等重型設(shè)備，導向槽高度為2 m，同樣采用圖1所示的導向槽澆筑方式。

對于漂石、孤石含量較多地層或松散地層，一般采用梯形導墻，開挖成形后雙面立模澆筑。因為它的底面積大，導墻高度高，承載能力大，即使導墻底部有坍塌現(xiàn)象，導墻也很穩(wěn)固，如圖2所示。

導墻每隔兩個或多個槽段做一個隔斷，目的是防止在施工過程中兩側(cè)導墻向中間靠攏。導墻在拐點處鋼筋和混凝土澆筑都必須連續(xù)，而且在導墻搭接處應(yīng)設(shè)斜面鑿毛后澆筑。

圖2 梯形導墻示意圖

3 倒渣平臺及排漿溝

倒渣平臺和排漿溝的設(shè)置對工程文明施工和順利施工有非常重要的作用。很多項目為了圖省事沒有規(guī)范地做好倒渣平臺或干脆不做，或不設(shè)置排漿溝，以至于給施工帶來很多不必要的麻煩。

倒渣平臺和排漿溝的規(guī)范設(shè)置，一是使得施工的廢漿、廢水可以得到很好的排放和回收，減少泥漿成本，從而使整個工作面非常整潔有序，二是倒渣平臺澆筑成形后不但可以承壓，還可防止廢漿、廢水從外側(cè)導墻直接滲入地層而造成塌孔。在粘土地層施工時，導墻和平臺設(shè)置可以相對簡單一些。

另外，如果有大型設(shè)備從外側(cè)導墻和倒渣平臺上通過，應(yīng)考慮倒渣平臺混凝土的強度及厚度。在魯基廠水電站一期防滲墻工程施工中，50 t履帶吊車和150型液壓抓斗直接在倒渣平臺上作業(yè)，倒渣平臺承受壓力相當大，若槽孔導向槽底部有塌孔情況或倒渣平臺強度不夠，后果將很嚴重。因此在澆筑倒渣平臺時，在平臺面鋪了一層簡易的鋼筋網(wǎng)，并將廢棄鋼繩等材料連同混凝土一起澆筑，確保了平臺的強度能夠承受施工機械的安全作業(yè)。

關(guān)于排漿溝的設(shè)置，如果工程規(guī)模很小，槽段深度較淺，施工進度又快的情況下，可以直接在數(shù)個槽段間設(shè)置排渣坑而不必另設(shè)排漿溝。

倒渣平臺及排漿溝如圖3所示。在中小型防滲墻項目和沒有大型設(shè)備直接作業(yè)在倒渣平臺的情況下，倒渣平臺寬度可設(shè)置為1.5～2.0 m。

圖3 倒渣平臺及排漿溝示意圖

4 泥漿池的設(shè)置

泥漿池設(shè)置有以下幾種形式。

（1）在地面以上構(gòu)筑泥漿池。魯基廠水電站，泥漿池在地面以上全部由漿砌石砌筑，墻厚50 cm，內(nèi)部抹砂漿封縫。其泥漿池尺寸為12 m×4 m×2 m（長×寬×高），長方向平均分3個漿池，分別為制漿池、儲漿池及膨化池，棄漿回漿池另設(shè)。

（2）在地面下開挖漿池。撒多水電站防滲墻工程，在倒渣平臺外側(cè)規(guī)劃泥漿池，在地面以下挖10 m×5 m×2 m的漿坑，內(nèi)側(cè)襯砌30 cm混凝土，分2個5 m×5 m×2 m泥漿池。

（3）地面上下結(jié)合構(gòu)筑漿池。這種泥漿池是根據(jù)地形特殊性構(gòu)筑的，如圖4所示。

圖4 根據(jù)特殊地形構(gòu)筑泥漿池示意圖

在前期臨建規(guī)劃過程中，應(yīng)對相應(yīng)地形做判斷，利用有利地形施工往往會事半功倍。

以上幾種泥漿池適合于中小型的防滲墻施工項目，在大型防滲墻項目中泥漿池可按比例加大。無論采用哪種形式的泥漿池，都要考慮取水的便利性以及地形、地層的特性。

5 防滲墻施工方法的選擇

防滲墻施工常用的方法有:使用純沖擊鉆機進行造孔施工的“鉆劈法”;配合抓斗施工的“兩鉆一抓”或“三鉆兩抓”法;抓斗直接抓槽法。應(yīng)根據(jù)地層特性選擇最優(yōu)的施工方法。

采用沖擊鉆機“鉆劈法”的施工方式較為普遍，其適應(yīng)地層范圍較廣，鉆劈法成孔、鉆鑿法連接槽段。其施工工藝如圖5所示。

抓斗施工防滲墻主要適應(yīng)土層、砂土層及孤石漂石含量較少、粒徑較小的砂卵石層。如遇到副孔抓取困難的情況，可使用沖擊鉆配合，在副孔中間鉆一單孔或用抓斗自帶的重錘擊碎塊石后再抓取，效果會更明顯一些。某些有特殊要求的項目，若考慮使用抓斗施工，在進行大面積施工前應(yīng)進行試驗槽施工，確定最優(yōu)方案和工效。抓斗施工工藝較為簡單，在此不做過多贅述。

圖5 沖擊鉆機“鉆劈法”成槽施工工序

6 清孔方法

清孔方法主要有抽筒抽砂法、氣舉法、泵吸法。抽筒抽砂法是較為落后的一種方法，浪費泥漿量大，清孔效果也不好;后兩種方法一般會配合泥漿凈化機將凈化后的泥漿回流槽孔內(nèi)，只需補充少量的新制泥漿，清孔效果較好。

圖6為氣舉法清孔示意圖。由6 m3空壓機吹進風后將孔底沉渣順100 mm鋼管吹入ZL-150型泥漿凈化機，通過凈化機凈化后的泥漿重新注入槽內(nèi)。同時，泥漿池內(nèi)的一部分新鮮泥漿通過3PN泥漿泵補充到槽孔中。凈化機凈化泥漿后的棄渣由裝載機運走。需注意的是，100 mm鋼管底部應(yīng)距孔底0.5～1.0 m，目的是防止鋼管底部靠孔底太近會被大量沉渣堵塞。40 mm風管末端距100 mm鋼管底部留1.0～2.0 m距離，太高或太低都會導致沉渣不能被吹出。

圖6 氣舉法清孔示意圖

泵吸法清孔方式同氣舉法大致相同，不同的是排渣管底部換成了泥砂泵。常用的泥砂泵型號為6PS型。清孔時，鉆機配合下入鉆頭在孔內(nèi)不斷攪動孔底的沉積物，以徹底清除沉渣。

7 泥漿的凈化和回收

泥漿是防滲墻造孔過程中不可缺少的固壁材料，泥漿質(zhì)量的優(yōu)劣會直接影響成孔工效和出現(xiàn)塌孔、漏漿等事故可能性的大小，也直接關(guān)系到項目的生產(chǎn)成本。

最常用的泥漿是由工程所在地就地取材的粘土拌制而成，但往往所在地的粘土粘粒含量較少，含砂量大，拌制出的泥漿不能滿足良好的固壁要求，因此需要加入一些外加劑或膨潤土來改善泥漿性能。如常用的泥漿分散劑為工業(yè)碳酸鈉（Na2CO3），降低失水量的增粘劑為中粘類羧甲基纖維素（CMC）。膨潤土有Ⅰ級鈉基膨潤土和Ⅱ級鈣基膨潤土，鈉基土粘粒含量高，造漿量大，但成本相對較高，鈣基土顆粒較粗，造漿量較小，成本較低，也是最常用于添加在粘土泥漿中的一種摻和土。若新制泥漿是用于特殊地層或配合抓斗成槽等泥漿質(zhì)量要求較高的情況下，可以直接選用膨潤土泥漿。

不管任何外加劑或膨潤土等泥漿添加物，其摻量需要通過現(xiàn)場反復試驗，以取得最優(yōu)配合比。7.1 泥漿制漿及回收

（1）鉆進主孔直接使用粘土或膨潤土泥漿開孔;

（2）在鉆進主孔過程中繼續(xù)加入膨潤土泥漿;

（3）在抽砂沖渣過程中回收孔內(nèi)泥漿至沉渣池;

（4）沉渣池泥漿通過泥漿泵送至污水箱，污水箱泥漿通過泥漿凈化機凈化后進入儲漿池（如圖7）;

圖7 泥漿凈化回收示意圖

（5）使用高速攪拌機拌制膨潤土泥漿，攪拌9～10 min至完全溶解;

（6）溶解后的膨潤土泥漿作為添加物和凈化后的儲漿池里的泥漿摻合均勻并達到合格指標;

（7）將攪拌均勻后的摻合泥漿送至槽孔，形成如圖8所示的循環(huán)系統(tǒng)。

圖8 泥漿循環(huán)系統(tǒng)

在防滲墻軸線較長的情況下，沉渣池和凈化機可布置多個，以提高泥漿回收凈化的效果。

7.2 泥漿配置及檢測

（1）新制膨潤土泥漿出漿密度必須達到1.1～1.2 g/cm3，粘度達到25～30 s;

（2）新制膨潤土泥漿跟凈化后泥漿摻合，并加入泥漿添加劑。添加劑為CMC（羧甲基纖維素）和Na2CO3（工業(yè)堿），具體摻量起初按理論值添加，CMC添加量為制漿總量的0.03%，Na2CO3摻量為泥漿總量的0.5%～1%。在施工過程中添加劑摻量以試驗最優(yōu)摻量為準;

（3）新制膨潤土泥漿和凈化后泥漿摻合后密度達到1.1 g/cm3以上，粘度達到19～22 s。

8 特殊情況的處理

8.1 漏漿的處理

造孔過程中，如遇少量漏漿，采用加大泥漿密度、投堵漏劑等方法處理;如遇大量漏漿，單孔采用投粘土鉆進處理，槽孔采用投鋸末、膨脹粉、水泥等堵漏材料或孔底灌注純水泥漿處理，以確保孔壁、槽壁安全。根據(jù)工程施工經(jīng)驗，尤其是劈打副孔時，更應(yīng)注意觀察槽孔漿面的變化，及時補充泥漿，保持漿液高度，保證泥漿質(zhì)量。

主孔造孔中發(fā)生架空層漏漿時，采用回填當?shù)卦亮霞訅K石并用鉆頭沖擊擠壓密實。

8.2 塌孔的處理

施工中遇塌孔，采用當?shù)卦亮匣靥畈劭字了孜恢靡陨?.5 m，再用沖擊鉆機夯實，擠密孔壁。若坍孔較嚴重，可采用直升導管法回填灌筑低標號混凝土填平，重新造孔。

8.3 孔內(nèi)遇孤、漂石鉆進困難的處理

在造孔過程中，對所遇到的漂石、孤石以及風化巖塊等，根據(jù)經(jīng)驗及鉆孔工效分析，可在鉆頭上加焊耐磨塊對漂石、孤石等進行擊碎處理，若效果不明顯時，在確?？妆诎踩那疤嵯拢刹捎每變?nèi)定向聚能爆破措施。

8.4 澆筑事故的處理

混凝土澆筑過程中如遇導管進水、堵管等情況，可拔出導管，重新下管，并用小抽筒抽出管內(nèi)泥漿，進行二次封孔后繼續(xù)澆筑。

若澆筑過程中出現(xiàn)停電、機械設(shè)備故障等情況，停澆時間超過混凝土初凝時間而澆筑量遠遠不夠時，應(yīng)果斷停止?jié)仓?，待清除槽?nèi)混凝土后重新澆筑。若事故出現(xiàn)后剩余澆筑量較小，應(yīng)停止?jié)仓?，后續(xù)采用人工鑿毛混凝土頂面立模澆筑。

若澆筑過程中出現(xiàn)重大澆筑質(zhì)量事故，則優(yōu)先選用清除孔內(nèi)混凝土重新澆筑的方法。

9 結(jié)語

面對國家實施新一輪西部大開發(fā)的歷史機遇和“十二五”發(fā)展規(guī)劃，混凝土防滲墻作為一種地基防滲堵漏的有效處理方式，將在今后水電、非水電等工程領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用，混凝土防滲墻施工技術(shù)水平也將不斷提高和完善。

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

［2］ 從藹森.地下連續(xù)墻的設(shè)計施工與應(yīng)用［M］.北京:中國水利水電出版社，2000.

［3］ DLT 5199-2004，水電水利工程混凝土防滲墻施工規(guī)范［S］.

［4］ JGJ 79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［5］ 詹永福，王強.立洲水電站大壩下游圍堰防滲墻施工技術(shù)［J］.四川水力發(fā)電，2011，（1）.

［6］ 段雪霞.淺議薄混凝土防滲墻技術(shù)［J］.內(nèi)蒙古水利，2011，（2）.

Discussion of Related Problems in Concrete Cutoff Wall Construction

SONG Ping，WANG Yu-xi，ZHANG Lian-shun，HAN Xiao-xia（Sinohydro Bureau 10 Co.，Ltd.，F(xiàn)oundation Engineering Subbureau，Chengdu Sichuan 610072，China）

Discussion is made on some related problems in cutoff wall construction with engineering cases and some opinions and improvement suggestions are put forward.

concrete cutoff wall;mud;channel;hole cleaning

TV543+.82

A

1672-7428（2012）07-0059-04

2012-05-24;

2012-06-07

宋平（1984-），男（漢族），甘肅臨澤人，中國水利水電第十工程局有限公司基礎(chǔ)工程分局助理工程師，水利工程專業(yè)，從事水利水電地基與基礎(chǔ)工程施工、技術(shù)和管理工作，四川省都江堰市蒲陽路166號。