淺析低于施工期水位的混凝土防滲墻成槽施工

蔡海燕

（中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，四川成都　611130）

淺析低于施工期水位的混凝土防滲墻成槽施工

蔡海燕

（中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，四川成都611130）

根據(jù)水利水電工程混凝土防滲墻施工規(guī)范（DL/T 5199-2012）中要求，施工期水位應(yīng)高出地下水位1.5m以上，從而低于施工期水位進行混凝土防滲墻成槽施工被水利水電工程防滲墻施工規(guī)范認為“違規(guī)”的事情。筆者經(jīng)過從事防滲墻施工多年經(jīng)驗得出，在一定的水位高差條件下仍能進行混凝土防滲墻施工，雖然在這種條件下進行混凝土防滲墻施工技術(shù)難度增大，但從水電工程項目的全局來看，它可緩解水電工程關(guān)鍵工序的交叉施工時間，減少總體工程施工成本，這種“違規(guī)”的施工方法也是值得水利水電工程混凝土防滲墻施工單位借鑒的。

低于施工期水位混凝土防滲墻成槽施工

1　概況

綠葉水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州黑水縣境內(nèi)，閘壩基礎(chǔ)覆蓋層防滲采用混凝土防滲墻，成墻面積為2100m2，最大墻深46m，墻寬80cm，施工期4個月。

由于施工任務(wù)艱巨、工期緊張，綠葉水電站防滲墻部分施工平臺需采用低于施工期水位的方法進行成槽施工，以縮短電站關(guān)鍵工期。在一般條件下，混凝土防滲墻施工平臺低于施工期水位會出現(xiàn)槽內(nèi)不同程度塌孔、掉塊、導(dǎo)向槽斷裂、漏漿、冒漿、滲水及涌水等現(xiàn)象。但憑借筆者多年從事防滲墻施工經(jīng)驗得出，在出現(xiàn)混凝土防滲墻施工平臺低于施工期水位時，采取加濃漿液、回填粘土、改進造孔順序、筑島、加固施工平臺，適宜調(diào)整施工平臺周圍的水位高差等方法施工，這些方法在一定程度上能取得滿意效果，雖然在這種條件下施工防滲墻的成槽風(fēng)險系數(shù)增加，但從水電工程總體進度安排來看，它能有效調(diào)整土建與防滲墻施工之間的關(guān)鍵搭接工期和關(guān)鍵工序的施工順序。

2　施工條件及地質(zhì)情況

2.1邊界條件

綠葉水電站混凝土防滲墻施工平臺有三個臺階，其平臺高程分別為1840.5m、1841.0m、1842.5m，三個不同高程的施工平臺均底于河床水位高程1846.0～1850.0m，即施工平臺與河床水位有5.5～7.5m高差，見圖1。

混凝土防滲墻墻平臺高程多，軸線短，拐點多，槽段與河床最短距離不到2m，水位高差約7m，在施工過程中防滲墻槽內(nèi)涌出的漿液經(jīng)過稀釋后從倒?jié){平臺上流走，且流量大，每分鐘最大達120L/ min，水壓差達6kgf。

按規(guī)范要求，這種“違規(guī)”情況不能施工，也不能滿足渡汛要求。當(dāng)出現(xiàn)上面情況時，一般采取加高施工平臺、回填槽孔，但這些處理方法會增加回填時間、鉆空鉆量等施工時間。

圖1　施工平臺低于河床水位剖面圖

圖2　防滲墻施工平臺及導(dǎo)向槽剖面圖

圖3　防滲墻槽段劃分圖

表1　新制膨潤土泥漿性能指標

表2　不同階段泥漿性能測定項目

2.2地質(zhì)情況

（1）閘址區(qū)出露的基巖地層為變質(zhì)細粒長石石英砂巖、深灰色砂質(zhì)千枚巖、炭質(zhì)干枚巖，按16級劃分，巖石硬度達11級。

（2）閘壩基礎(chǔ)覆蓋層為砂漂石、卵漂石、砂卵石地層，從河床中可直接看到巖石最大長度約6m，平均巖石尺寸約1.0m。

3　施工方案

由于混凝土防滲墻設(shè)計平臺多，施工平臺低于河床水位高程7m，為緩解水電工程項目的關(guān)鍵節(jié)點目標，施工單位采取如下施工方案。

（1）首先對較高施工平臺進行開挖降低，同時對高程較低的施工平臺進行填筑加高。

（2）在鉆機平臺后2m設(shè)置截、排水溝，在倒?jié){平臺前2m設(shè)置截、排水溝，當(dāng)采用以上方法難以處理后，再根據(jù)防滲墻出現(xiàn)涌水的槽孔，采用加濃漿、加泥夾石及水泥等混合材料回填壓實待凝并達到一定強度后，再采用“全部鉆主孔方法”進行鉆孔施工。

（3）改進成槽工序。一般條件下采用鉆劈法施工，但出現(xiàn)施工平臺低于河床水位高程后，采用 “平打法”施工，即在槽內(nèi)濃漿和黃泥稠漿護壁條件下，對槽內(nèi)副孔也按主孔方法施工。

4　涌水槽段施工

4.1常規(guī)施工方案

4.1.1臨建修筑

當(dāng)槽內(nèi)出現(xiàn)涌水槽段時，首先對施工平臺進行加固。槽內(nèi)出現(xiàn)涌水時，施工平臺底部會出現(xiàn)架空現(xiàn)象。施工平臺及導(dǎo)向槽剖面見圖2。

根據(jù)土建單位提供的施工面，在修建導(dǎo)向槽和施工平臺時。必須在施工平臺上利用反鏟和裝載機將平臺鏟平后，再碾壓密實，并將多余土石方運走。

導(dǎo)向槽內(nèi)的配筋采用5根Ф22mm螺紋鋼筋，當(dāng)出現(xiàn)涌水較大，且涌水流過施工平臺時，可以在施工平臺下預(yù)埋排水管，引排涌水，以防沖壞施工平臺。

平臺四周的排水溝及排水坑根據(jù)現(xiàn)場具體條件施工：

（1）將施工平臺下游挖一個排水溝，以降低槽內(nèi)漿液與下游的水位差。

（2）回填加固施工平臺，以加固工作面，和提高槽內(nèi)漿面壓力。

（3）沿防滲墻軸線上游2m處（筑島以外）挖1個寬1m，深2m的截、排水溝，以降低槽內(nèi)與地下水位的高差。

4.1.2泥漿制備

為防止槽內(nèi)漿液被涌水稀釋，一般在制備泥漿時，摻一些外加劑，以增加漿液濃度和粘度。目前一般采用優(yōu)質(zhì)粘土的Ⅱ級鈣基膨潤土泥漿、木質(zhì)素等進行護壁，或采用當(dāng)?shù)胤弦蟮膬?yōu)質(zhì)黃泥漿護壁。新制膨潤土泥漿性能指標見表1。

施工作業(yè)時，針對不同階段的泥漿性能進行檢驗和控制，具體檢測項目見表2。

4.1.3造孔

（1）造孔設(shè)備。當(dāng)槽內(nèi)出現(xiàn)涌水時，造孔設(shè)備主要選用能擠密孔壁的沖擊鉆機及十字鉆頭，采用抽渣筒出渣。本工程根據(jù)地層特點，防滲墻鉆孔設(shè)備主要選用CZ-30型沖擊鉆機。

（2）造孔方法。本工程防滲墻成槽施工方法采用“平打法”，抽筒出碴，同時采用撥管技術(shù)對墻段進行連接；先施工Ⅰ期槽孔，后施工Ⅱ期槽孔，主孔長度為0.80m，副孔長度為1.2m，每個槽段不能按常規(guī)方法布孔，采用3個主孔2個副孔組成，單個槽孔長度為6.8m，特別是對槽段最中的副孔在最后階段起支撐作用，不能采用“鉆劈法”，在劈最后副孔時采用回填主孔的辦法施工，以降低副孔的塌孔漏漿及槽壁臨空時間。槽段劃分見圖3。

（3）造孔要求。①槽孔施工要求。根據(jù)技術(shù)條款，防滲墻成槽的孔位允許偏差不大于3cm，槽孔兩端主孔嚴格控制孔斜率，不大于0. 2%，其它槽孔孔斜率不大于0.3%，含孤石、漂石地層及基巖傾斜度較大等特殊情況的孔斜率控制在0.4%以內(nèi)，這樣有利于下設(shè)鋼筋籠和接頭管。②控制措施。根據(jù)測斜結(jié)果采用定向聚能爆破等措施及時糾偏，以保證孔斜率符合設(shè)計要求。注意孔深、孔型，槽孔中任意高程水平斷面上不應(yīng)有梅花孔、探頭石和濾浪形小墻等；槽孔進入基巖的嵌入深度符合設(shè)計規(guī)定，并采用巖芯取樣方法以確定基巖面的分布高程。③在造孔施工過程中，孔內(nèi)泥漿面始終保持在導(dǎo)墻頂面以下30～50cm內(nèi)，嚴防塌孔。

4.2特殊施工措施

（1）當(dāng)出現(xiàn)或預(yù)計要出現(xiàn)涌水槽段，除采用常規(guī)處理措施外，還必須靠經(jīng)驗判斷施工。如根據(jù)防滲墻已成槽的進度和深度，憑經(jīng)驗判斷該槽段能夠承受的涌水壓力及涌水量，從而來斷定槽段在此條件下是否能繼續(xù)施工，而槽段不會塌孔。

（2）觀測和觸摸沖擊鉆機施工。如鋼繩、槽內(nèi)漿面、抽砂情況、鉆頭磨損情況等，可以斷定槽內(nèi)有無涌水，涌水壓力、涌水部位及大小。

（3）如在施工過程中出現(xiàn)上條情況時，施工單位針對槽段出現(xiàn)的涌水部位，在槽段內(nèi)回填部分黃泥后，再在槽段后面平臺打孔灌注濃漿或在平臺外打降壓井等，這樣不僅可以阻止部分層位水貫通，還可以阻隔涌水通道。

（4）在出現(xiàn)上條情況時，還可以提高泥漿粘度，在這種條件下進行慢速成槽，充分護壁，仍不能阻止涌水，說明涌水壓力大，放棄此法施工。

（5）當(dāng)采用上條方法仍不能繼續(xù)施工時，可采用島筑的方法進行處理，如采用草袋疊加圍堰，以提高槽內(nèi)漿面。

（6）當(dāng)采用上條方法還不能繼續(xù)施工時，采用黃泥、低標號混凝土和砂卵石回填槽段，加高防滲墻施工平臺至施工期水位以上1. 5m，重新修筑平臺施工。

5　結(jié)語

通過近幾十年對防滲墻施工的研究和運用，我們對防滲墻施工積累了豐富的經(jīng)驗，特別是當(dāng)施工過程中出現(xiàn)低于河床水位進行防滲墻施工時，施工單位需擇機采取措施處理，從水電工程項目的全局來看，不僅可以縮短施工關(guān)鍵工期，還可以減少整體施工成本，具有一定的社會推廣價值。

蔡海燕（1977—），男，四川巴中人，高級工程師，中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，從事水利水電工程。