塑性砼防滲心墻施工技術(shù)在喬音水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的應(yīng)用

【摘要】本文章結(jié)合廣西鳳山縣喬音水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程，探討了塑性砼防滲心墻施工技術(shù)如何應(yīng)用，為同類(lèi)病險(xiǎn)水庫(kù)的防滲加固處理提供了經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】砼防滲墻；喬音水庫(kù)；加固

1.工程概況

喬音水庫(kù)位于廣西河池市鳳山縣喬音鄉(xiāng)政府駐地-喬音街北面300m處，地處紅水河流域的盤(pán)陽(yáng)河支流喬音河段。喬音水庫(kù)是一座以灌溉為主，兼顧以防洪、發(fā)電、人畜飲水和養(yǎng)殖等綜合利用的中型水利工程。喬音水庫(kù)總庫(kù)容1101萬(wàn)m3，工程等級(jí)為Ⅲ等，主要建筑物為3級(jí)建筑物。本次出現(xiàn)加固采用的洪水標(biāo)準(zhǔn)：按100年一遇洪水設(shè)計(jì)，1000年一遇洪水校核。消能防沖按30年一遇洪水設(shè)計(jì)，相應(yīng)大壩設(shè)計(jì)洪水位為592.63m，校核洪水位為593.85m。

砼防滲墻主要分布在主壩，防滲墻長(zhǎng)約210m，墻厚60cm，防滲墻設(shè)計(jì)軸線位于主壩壩頂中心軸線，墻底深入弱風(fēng)化巖石內(nèi)0.5m，主壩防滲墻面積為6780cm2。因施工場(chǎng)區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜，基巖屬硬質(zhì)巖，但相對(duì)破碎，結(jié)合設(shè)備性能，綜合考慮，決定采用“抓槽”法成孔，即采用液壓抓斗機(jī)抓斗成槽工藝。

2.砼防滲墻施工技術(shù)及施工工藝

砼防滲墻施工工藝：測(cè)量放線→導(dǎo)墻施工→地下墻成槽→清基→水下混凝土澆注。

2.1施工準(zhǔn)備

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，實(shí)地測(cè)定防滲墻的軸線位置，放線測(cè)量誤差不超過(guò)5cm，測(cè)量成槽機(jī)平臺(tái)高程，便于防滲墻頂部高程控制。

根據(jù)本工程具體情況，導(dǎo)墻為梯形，采用混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑。導(dǎo)墻施工完畢后，沿防滲軸線，人工開(kāi)挖導(dǎo)溝以便壩頂排水及排漿。導(dǎo)墻強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后在成槽機(jī)行走的線路上，適當(dāng)鋪一層碎石以防導(dǎo)墻變形。

施工技術(shù)要求：（1）塑性砼防滲墻設(shè)計(jì)物理指標(biāo)：滲透系數(shù)K≤5×10-6cm/s；墻體厚度t=0.6m；抗壓強(qiáng)度1.0Mpa≤R28d≤9.0Mpa；彈性變形模量300Mpa≤E28d≤2500Mpa；（2）抓斗成槽：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(kāi)挖長(zhǎng)均為6.0m，每個(gè)槽段分為兩個(gè)主孔及一個(gè)副孔，先施工Ⅰ序槽段，后施工Ⅱ序槽段。槽段成槽采用“三抓法”，先施工槽段兩端2.5m主孔，主孔完成后抓中部1.0m副孔。施工槽段成槽完工，經(jīng)監(jiān)理確定巖層巖性，最終確定成槽深度。

2.2泥漿系統(tǒng)

由于場(chǎng)地限制，左岸為主要交通要道，場(chǎng)地狹窄，無(wú)法建泥漿池，故在右壩肩靠上游側(cè)比較平整的地方開(kāi)挖泥漿池，泥漿用膨潤(rùn)土攪拌制成。泥漿除渣采用泥漿池沉淀方式。泥漿濃度根據(jù)施工需要加膨潤(rùn)土或加水進(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿(mǎn)足不同工藝對(duì)泥漿濃度的要求。

2.3開(kāi)槽施工

2.3.1槽孔位測(cè)放：以監(jiān)理工程師交付的測(cè)量點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，按施工設(shè)計(jì)圖要求，測(cè)放槽孔軸線，測(cè)定成槽機(jī)平臺(tái)頂面高程，并按設(shè)計(jì)的樁間距測(cè)放出樁位，經(jīng)監(jiān)理工程師復(fù)核確認(rèn)后準(zhǔn)備施工。

2.3.2成槽機(jī)行走方式為履帶式，可以自行行走至施工槽段。因抓斗自重達(dá)12噸，施工一般可保證成槽的垂直度。

2.2.3抓斗成槽：采用“抓斗成槽”法，將抓斗放入槽孔內(nèi)，連接好管路，啟動(dòng)機(jī)組進(jìn)行機(jī)組試運(yùn)轉(zhuǎn)，一切正常后，轉(zhuǎn)入正常施工。抓斗抓出的泥土直接裝車(chē)運(yùn)至指定棄渣場(chǎng)。為避免成槽過(guò)程中塌方，槽內(nèi)需用泥漿護(hù)壁。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(guò)24h膨化后，利用供漿管輸送至槽孔使用，成槽及槽段澆筑過(guò)程中回收的泥漿，經(jīng)凈化后可重復(fù)使用。

實(shí)行排孔連續(xù)施工法：從槽孔的一端開(kāi)始進(jìn)行第一個(gè)孔位的施工，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)孔位抓挖至設(shè)計(jì)深度后，提升機(jī)具至地面，移機(jī)到下一孔位進(jìn)行相同工序的施工。

本工程采用抓斗成槽法進(jìn)行接頭連接，即一期槽段澆筑完畢12小時(shí)后，視砼強(qiáng)度進(jìn)行二期槽段造孔時(shí)，將一期槽段砼套抓30cm，以保證接頭質(zhì)量。

2.3.4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(shí)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)為：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%。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Ⅰ、Ⅱ序砼結(jié)合面，分段上下反復(fù)提動(dòng)，達(dá)到刷子帶不上泥屑，孔底淤積不再增加。

2.3.5下導(dǎo)漿管

本工程采用剛性導(dǎo)管法進(jìn)行墻體灌注，砼豎向順導(dǎo)管下落，利用導(dǎo)管隔離泥漿，使其不與砼接觸，導(dǎo)管內(nèi)砼依靠自重壓擠下部管口的砼，并在已灌入的砼體內(nèi)流運(yùn)、擴(kuò)散上升，最終置換出泥漿，保證砼的整體性。

導(dǎo)漿管采用φ200mm鋼管制作，內(nèi)壁應(yīng)光滑平整，連接豎直，連接后重軸度偏差應(yīng)小于0.7%，所用導(dǎo)漿管必須進(jìn)行0.6～1.0MPa水壓試驗(yàn)合格后才可使用。

清孔結(jié)束后，下設(shè)砼灌注導(dǎo)管。Ⅰ序槽段長(zhǎng)度為6.0m，下設(shè)三套導(dǎo)管，兩側(cè)導(dǎo)管距孔端1～1.5m；Ⅱ序槽段由于套接頭，槽段長(zhǎng)度為6.6m，下設(shè)三套導(dǎo)管，兩側(cè)導(dǎo)管距孔端1.0m；同時(shí)槽段內(nèi)導(dǎo)管間距不大于3.5m。導(dǎo)管底部距槽孔底部不大于25cm，當(dāng)槽底高差大于25cm時(shí)將導(dǎo)管置于控制范圍的最底處。

導(dǎo)漿管下井時(shí)必須加密封圈并涂抹黃油，上緊絲扣，保證密封。出井導(dǎo)管必須及時(shí)清洗干凈，絕不允許在連接處及絲扣上有水泥砂漿殘留。入槽導(dǎo)管必須準(zhǔn)確丈量，并在地面配置好長(zhǎng)度，確保滿(mǎn)足二次清孔和灌漿要求。檢查導(dǎo)管的安放長(zhǎng)度，并做好記錄。

2.3.6防滲砼灌注

根據(jù)場(chǎng)地施工條件，砼運(yùn)輸采用砼攪拌運(yùn)輸車(chē)運(yùn)輸。澆筑時(shí)槽口要設(shè)置蓋板，防止雜物落入槽內(nèi)。

（A）利用導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔完畢應(yīng)立即進(jìn)行砼的灌注，塑性砼的配制應(yīng)具有良好的流動(dòng)性，其坍落度應(yīng)控制在18～22cm左右，骨料最大粒徑不大于40mm。

（B）灌注前導(dǎo)管內(nèi)置入可浮起的隔離塞球，灌注時(shí)首先配制0.3m左右的水泥砂漿放入漏斗中，隨即注入足夠的砼，擠出塞球并埋住導(dǎo)管底端，避免砼與泥漿混合。

（C）灌注開(kāi)始后應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，每盤(pán)砼的灌注時(shí)間應(yīng)盡量縮短，拆除導(dǎo)管所耗時(shí)間應(yīng)盡量減少，灌注時(shí)不得中途停工。

（D）在灌注過(guò)程中應(yīng)每30min測(cè)量一次砼面的高度，每2h測(cè)量一次導(dǎo)管內(nèi)砼面根據(jù)砼面上升情況，及時(shí)提升和拆除導(dǎo)管，使導(dǎo)管保持適宜的埋置深度，一般導(dǎo)管在砼內(nèi)埋置深度最小不得小于1.0m，最大埋深不得大于6.0m。在保證埋深的前提下，隨著砼面的上升，用鉆機(jī)提升導(dǎo)管，并將頂部的部分導(dǎo)管拆除。

（E）槽孔內(nèi)砼機(jī)上升至槽時(shí)，采用泥漿泵抽出濃漿，并提升導(dǎo)管，減少埋管，增加砼的沖擊力，直至砼頂面超出設(shè)計(jì)墻頂標(biāo)高500mm，即可停止?jié)仓?，拔出?dǎo)管，移機(jī)進(jìn)入下一工序的施工。

（F）砼灌注過(guò)程中應(yīng)在監(jiān)理在場(chǎng)的情況下對(duì)砼進(jìn)行隨機(jī)取樣抽檢，并做好砼試塊編號(hào)養(yǎng)護(hù)作好記錄。

（G）認(rèn)真做好砼灌注原始記錄及時(shí)填寫(xiě)成墻驗(yàn)收單交監(jiān)理工程師簽字確認(rèn)。

3.砼防滲墻成墻出現(xiàn)問(wèn)題處理措施

3.1成槽過(guò)程中當(dāng)發(fā)現(xiàn)槽內(nèi)水位驟降并有氣泡上冒，出土量顯著增加而不見(jiàn)進(jìn)尺，鉆機(jī)負(fù)荷顯著增加時(shí)可能是發(fā)生坍孔，此時(shí)應(yīng)仔細(xì)分析，對(duì)坍孔不嚴(yán)重者，可用優(yōu)質(zhì)粘土回填坍孔處以上1～2m，待沉積實(shí)心密實(shí)，停一段時(shí)間后再進(jìn)行施工。

3.2出現(xiàn)漏漿時(shí)采用處理措施有：①平拋粘土，加大泥漿比重或拋入鋸沫進(jìn)行堵漏；②松散地層，造孔應(yīng)循序漸進(jìn)，預(yù)防在先，穩(wěn)中求快；③保證泥漿供應(yīng)強(qiáng)度和質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)漏漿及時(shí)補(bǔ)充；④對(duì)漏失嚴(yán)重的地層用速凝水泥等特殊材料處理，必要時(shí)對(duì)槽孔進(jìn)行回填。

3.3發(fā)生卡斗時(shí)不得強(qiáng)拉，以免掉斗或坍孔，應(yīng)先串輕微上下提斗，使之松動(dòng)后再拉起。

3.4當(dāng)砼初灌量不足或?qū)Ч茈x孔底過(guò)高導(dǎo)致導(dǎo)管內(nèi)進(jìn)水時(shí)應(yīng)及時(shí)提出導(dǎo)管，用泵吸反循環(huán)吸出孔底砼然后重新灌注。

3.5在灌注過(guò)程中，混凝土拌和物卡在導(dǎo)管內(nèi)不能下降時(shí)，可抖動(dòng)導(dǎo)管進(jìn)行疏通，抖動(dòng)時(shí)力量不可過(guò)猛，防止損壞導(dǎo)管。如無(wú)效，在頂層混凝土尚未初凝時(shí)，可將導(dǎo)管提出，進(jìn)行清理，然后重新插入混凝土內(nèi)，并用空氣吸泥機(jī)或潛水泵將導(dǎo)管內(nèi)的泥漿、沉淀土排除，恢復(fù)灌注。為防止排除泥漿后導(dǎo)管內(nèi)翻水，導(dǎo)管插入混凝土內(nèi)須有足夠的深度。當(dāng)井孔內(nèi)散落物過(guò)多時(shí)，應(yīng)先用吸泥機(jī)將散落物吸出，再插入導(dǎo)管。 灌筑連續(xù)性高，因故中斷不得超過(guò)40min。

3.6槽孔頂浮漿過(guò)多不能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)可采用人工鑿除浮漿至新鮮砼面，然后灌注砼至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

4.結(jié)語(yǔ)

塑性砼防滲心墻成功應(yīng)用喬音水庫(kù)壩體和壩基的防滲處理，達(dá)到設(shè)計(jì)的防滲效果。并且工期短、投資少、防滲效果顯著和易于工程施工。利用塑性混凝土防滲墻對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)壩基和壩身進(jìn)行防滲處理是目前可靠、成熟的防滲處理方法。在水利工程建設(shè)中有著廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。