抓斗法連續(xù)防滲墻施工技術(shù)應(yīng)用探討

杜紅霞

(浙江省第一水電建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，杭州310051)

1 工程概況

某樞紐工程需采取除險(xiǎn)加固，目前存在大壩滲漏嚴(yán)重、壩坡穩(wěn)定不滿足要求;溢洪道邊墻高度、穩(wěn)定不滿足要求、下游消能防沖不滿足要求;壩下涵管裂縫、滲漏嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)不滿足要求等主要問(wèn)題?，F(xiàn)需要對(duì)沿壩軸線上游3.5 m處設(shè)置混凝土防滲墻，墻厚60 cm，防滲墻深入強(qiáng)風(fēng)化基巖以下1 m，防滲墻墻底采用帷幕灌漿，灌漿深度進(jìn)入相對(duì)隔水層以下5 m。

2 施工方案構(gòu)思

本樞紐工程的壩體塑性混凝土防滲墻配置液壓薄壁抓斗機(jī)采取“抓斗法”成槽，成槽施工泥漿采用“泵送泵回”方法，混凝土澆筑采用泵送混凝土的“水下直升導(dǎo)管”法，槽段接頭采用“接頭管”法。施工時(shí)通過(guò)采取從左岸至右岸跳倉(cāng)分二序施工方式。對(duì)于遇到壩下涵管時(shí)，按設(shè)計(jì)要求預(yù)留出壩下涵管封堵施工時(shí)倒掛井的位置，結(jié)合實(shí)踐，給出本工程的施工程序，如圖1 所示。

上游側(cè)導(dǎo)墻利用放浪墻底板，下游側(cè)導(dǎo)墻則采用混凝土結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆成倒“L”形式，要求其內(nèi)側(cè)凈寬度比防滲墻寬100 mm，頂高程同放浪墻底板頂高程。

導(dǎo)墻施工完成后，以此作為防滲墻施工控制的基準(zhǔn)，有效地穩(wěn)定泥漿液面以及地面荷載。另外施工導(dǎo)墻前應(yīng)當(dāng)首先將壩頂下游側(cè)利用開(kāi)挖料填筑加寬至6 m左右［1］。

圖1 抓斗成槽混凝土防滲墻施工程序框圖

3 導(dǎo)墻施工技術(shù)

導(dǎo)墻是進(jìn)行槽段劃分、定位、成槽導(dǎo)向的臨時(shí)構(gòu)筑物，也是鋼筋籠網(wǎng)片吊裝與灌注導(dǎo)管的支撐裝置，質(zhì)量好壞直接影響地連墻施工。

本工程導(dǎo)墻采用“L”型導(dǎo)墻，施工順序?yàn)?測(cè)量、定位、高程控制，導(dǎo)墻面高出地面200。同時(shí)要求本工程的導(dǎo)墻凈空比墻厚大50 mm，中心線兩邊各大25 mm。導(dǎo)墻開(kāi)挖，導(dǎo)墻底面平整，立內(nèi)模板。導(dǎo)墻鋼筋綁扎。立外模及支撐模板。澆注導(dǎo)墻墻身混凝土。拆模時(shí)首先確定上下兩層作為導(dǎo)墻的支撐構(gòu)件，然后再回填導(dǎo)墻外側(cè)。施工本工程的導(dǎo)墻采取實(shí)施分段方式，嚴(yán)格控制每段導(dǎo)墻長(zhǎng)30 ～50 m。施工嚴(yán)格按圖紙施工，導(dǎo)墻達(dá)到一定強(qiáng)度前嚴(yán)禁重型設(shè)備從旁邊行走，以防導(dǎo)墻變形。

結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)墻是本工程施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。本工程對(duì)于導(dǎo)墻的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)采取嚴(yán)格控制，具體采取標(biāo)準(zhǔn):導(dǎo)墻中心軸線偏差±10 mm;導(dǎo)墻垂直度偏差＜1/200;導(dǎo)墻凈距允許偏差±10 mm;導(dǎo)墻頂面應(yīng)平整［2］。

鑒于導(dǎo)墻在本工程中的重要性，其施工質(zhì)量是關(guān)鍵，本工程隊(duì)導(dǎo)墻施工技術(shù)要求采取嚴(yán)格控制，如內(nèi)墻面與防滲墻縱軸線平行度誤差為±10 mm;內(nèi)外導(dǎo)墻間距誤差為±10 mm;導(dǎo)墻內(nèi)墻面垂直度誤差為5‰;導(dǎo)墻內(nèi)墻面平整度為3 mm;導(dǎo)墻頂面平整度為5 mm。

4 泥漿制備

泥漿施工質(zhì)量好壞對(duì)于地連墻工程的施工安全及其質(zhì)量具有直接影響，尤其是本工程砂層較厚，更要加強(qiáng)對(duì)泥漿的質(zhì)量管理。泥漿能在成槽過(guò)程中起到液體支撐的作用，并且可以保護(hù)開(kāi)挖槽面的穩(wěn)定，使泥渣懸浮沒(méi)有沉淀，這樣地下水就不會(huì)流入或者漿液不會(huì)漏掉，對(duì)切削刃也可以起到潤(rùn)滑等作用，其中最重要的一個(gè)作用是固壁。其質(zhì)量的好壞對(duì)成槽的質(zhì)量與安全有直接影響［3］。

本工程一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)槽段成槽泥漿池總?cè)萘?00 m3，采用的地連墻的泥漿系統(tǒng)利用圍護(hù)樁排放的泥漿造漿，經(jīng)過(guò)沉淀、過(guò)濾等子系統(tǒng)形成地連墻泥漿系統(tǒng)。供漿管采用4 寸鐵管，呈放射形埋地布設(shè)，鐵管一端用膠管與泥漿泵連接?；貪{管采用兩套3寸管，以便清槽時(shí)有兩套泵同時(shí)使用。

5 成槽施工技術(shù)

防滲墻成槽主要的施工工藝為合理劃分槽段以及成槽施工機(jī)械，同時(shí)在成槽施工過(guò)程中還應(yīng)當(dāng)采取有效的防槽壁坍塌措施［4］。槽段劃分需考慮工程地質(zhì)條件、成槽深度以及混凝土澆筑強(qiáng)度等因素。槽段長(zhǎng)度3.8 ～7.2 m，抓挖順序見(jiàn)圖2 所示。

圖2 槽段長(zhǎng)度與抓挖順序圖

5.1 成槽施工

根據(jù)本工程的地質(zhì)情況，選用1 臺(tái)寶峨(BAUER)GB－30 型液壓抓斗機(jī)。該型設(shè)備是從德國(guó)引進(jìn)的較為先進(jìn)的地下連續(xù)墻施工機(jī)械，效率可達(dá)8 ～15 m2/h。為應(yīng)對(duì)遇到大塊孤石或堅(jiān)硬基巖的情況，配備1 臺(tái)CZF—1200 型沖擊式反循環(huán)鉆機(jī)，該型鉆機(jī)鉆進(jìn)基巖時(shí)工效為0.5 ～0.8 m/h。

對(duì)成槽施工嚴(yán)格控制其質(zhì)量，采取施工技術(shù)控制策略。成槽施工前，在導(dǎo)墻頂面劃好槽段中心線及邊線的控制標(biāo)記;成槽前對(duì)成槽機(jī)械進(jìn)行一次全面檢查，各部件必須連接可靠，特別是連接螺栓不得有松脫現(xiàn)象［5］。本工程成槽地層為壩體均質(zhì)土層，在成槽過(guò)程中，要把抓斗的垂直度及平面位置控制好，特別是在開(kāi)槽這個(gè)階段。

5.2 塌槽的處理措施

在成槽的過(guò)程中，軟土層很容易導(dǎo)致坍塌，結(jié)合這個(gè)具體實(shí)際情況，務(wù)必要采取行之有效的措施防止槽壁坍塌。該工程采取措施如下:

1)減輕地表荷載，對(duì)本工程槽壁附近堆載≤20 kN/m2。平穩(wěn)操作成槽機(jī)械，禁止猛起猛落，防止在槽內(nèi)形成負(fù)壓區(qū)，導(dǎo)致槽坍。

2)泥漿強(qiáng)化:采用質(zhì)量高的膨潤(rùn)土制備泥漿，CMC 增黏劑配入，形成致密而有韌性的泥漿止水護(hù)壁，并加入重晶石來(lái)提高泥漿比重，從而保持槽內(nèi)的泥漿水頭高度。

3)縮短裸槽時(shí)間:抓好工序間的銜接，盡量采取最少的時(shí)間完成成槽至澆灌完混凝土。

在施工過(guò)程中，如果出現(xiàn)塌槽，要迅速填入砂土，并在抓斗回填的過(guò)程中進(jìn)行壓實(shí)，待密實(shí)后再次進(jìn)行挖槽［6］。成槽質(zhì)量按照以下標(biāo)準(zhǔn):

1)垂直度不能＞0.4%。

2)槽深誤差:+100 mm ～－200 mm。

3)寬誤差:0 ～+50 mm。

5.3 清底換漿

成槽以后，采用抓斗把槽底余土及沉渣抓起，再用泵舉反循環(huán)把孔底的沉渣吸取起來(lái)，并用刷壁器把已澆墻段混凝土接頭處的凝膠物清除掉。在灌注混凝土之前，運(yùn)用泵吸反循環(huán)進(jìn)行二次清底并不斷進(jìn)行泥漿置換，清槽以后測(cè)定槽底以上0.2 ～1.0 m處的泥漿比重應(yīng)＜1.2，含砂率≤8%，黏度≤28 S，槽底沉渣厚度＜100 mm。

5.4 槽段接頭處理

對(duì)槽段進(jìn)行接頭處理之前，對(duì)槽段接頭混凝土壁用刷壁器進(jìn)行上下的刷動(dòng)，把混凝土壁上的雜物清除干凈。采取接頭管方式對(duì)本工程槽段間接頭進(jìn)行聯(lián)接。

安裝之前，要對(duì)接頭管仔細(xì)進(jìn)行逐段清理和檢查，用汽車吊吊裝并在槽口連接。管中心線要求對(duì)準(zhǔn)正確位置，垂直并緩慢下放，在距槽底50cm 左右的地方，迅速下插到槽底，并在背面填粗砂，從而避免混凝土從底部及側(cè)部流到接頭管背面。接頭管上部用木楔與導(dǎo)墻塞緊，并用接頭管起拔機(jī)夾住接頭管。

采取頂升架頂拔起拔接頭管，根據(jù)混凝土的澆筑時(shí)間來(lái)確定起拔時(shí)間及其拔升高度，澆灌高度以及混凝土初凝和終凝時(shí)間而定，依次拔動(dòng)，一般2 ～3 h開(kāi)始頂拔，采取輕輕頂拔和回落方法，每次頂拔10 cm左右，拔到0.5 ～1.0 h時(shí)，如果接頭管內(nèi)沒(méi)有涌漿等異?，F(xiàn)象的出現(xiàn)，每隔30 min 拔出0.5 ～1.0 m，最后根據(jù)混凝土頂端的凝結(jié)狀態(tài)就可以全部拔出，并沖洗干凈。

5.5 混凝土灌注施工技術(shù)

混凝土灌注采用水下“直升導(dǎo)管法”?；炷翝补嗲埃诘孛鎸?duì)導(dǎo)管作密封性實(shí)驗(yàn)，壓力控制在0.6 ～0.7 MPa。本工程配備有3 套導(dǎo)管(其中1 套導(dǎo)管作為備用)，兩套導(dǎo)管之間的距離≤3 m，導(dǎo)管距槽端頭≤1.5 m，導(dǎo)管提離槽底大約25 ～30 cm。灌注開(kāi)始之前，運(yùn)用導(dǎo)管進(jìn)行泵吸反循環(huán)二次清底換漿，并在槽口上設(shè)置擋板，防止混凝土落入槽內(nèi)導(dǎo)致泥漿污染。

6 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)某水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的實(shí)際情況以及施工實(shí)踐，文章詳細(xì)地總結(jié)出“抓斗式混凝土防滲墻”施工技術(shù)，從防滲墻工程施工效果，表明該法具有較大推廣價(jià)值。

［1］趙慧.抓斗法連續(xù)防滲墻施工技術(shù)在江雄水庫(kù)工程中的應(yīng)用［J］.陜西水利，2010(02):93 －94.

［2］肖冬順，馬明.抓斗法造地下連續(xù)防滲墻在西藏某水庫(kù)的應(yīng)用［J］.西部探礦工程，2005(07):31 ～33.

［3］劉英豪，黃紅禮，劉海玲，等.液壓抓斗法混凝土防滲墻技術(shù)應(yīng)用［J］.河南水利與南水北調(diào)，2008(03):42 －43.

［4］何康，任澤垠，陳華濤. 混凝土防滲墻技術(shù)在倪河水庫(kù)的應(yīng)用［J］.河南水利與南水北調(diào)，2010(08):159 －161.

［5］傅談，劉樹(shù)明.地下混凝土防滲墻的質(zhì)量控制［J］.山東水利，2001(03):44 －45.

［6］曾福連.薄壁抓斗低彈模塑性混凝土防滲墻在新安水庫(kù)大壩防滲加固工程的應(yīng)用［J］. 水利建設(shè)與管理，2001(05):40 －43.