高壩水庫混凝土防滲心墻施工關(guān)鍵技術(shù)探討

張雄華

（湖南省水利水電科學研究所　　長沙市　410007）

高壩水庫混凝土防滲心墻施工關(guān)鍵技術(shù)探討

張雄華

（湖南省水利水電科學研究所長沙市410007）

針對六都寨水庫大壩混凝土防滲心墻施工當中出現(xiàn)的幾個主要問題，通過施工現(xiàn)場試驗以及其它工程施工中的應用和反饋，在高壩水庫防滲墻造孔成槽施工技術(shù)、混凝土澆筑技術(shù)、墻段連接施工技術(shù)和帷幕灌漿施工技術(shù)等方面進行了總結(jié)與探討，提出了一些創(chuàng)新性的施工關(guān)鍵技術(shù)。

六都寨水庫高壩混凝土防滲心墻施工

1 工程概況

六都寨水庫位于資水支流辰水中上游，隸屬隆回縣六都寨鎮(zhèn)。水庫壩址控制集雨面積338km2，水庫總庫容1.237億m3，是一座以灌溉為主，兼有發(fā)電、防洪、供水等綜合效益的大（Ⅱ）型水庫。水庫大壩為粘土心墻壩，最大壩高72.5m。大壩除險加固壩體防滲方案采用垂直混凝土防滲心墻，設(shè)計最大孔深72.5m。在施工當中深孔成槽碰到了兩大難題：第一是成槽時間長，上部垮塌嚴重；第二是碰到漏失地層，護壁泥漿快速跑漏，有時形成集中漏水通道，極易造成大壩失事。

2 關(guān)鍵施工技術(shù)方案

針對高壩水庫混凝土防滲心墻施工當中出現(xiàn)的幾個主要問題，在湖南省六都寨水庫大壩混凝土防滲心墻施工現(xiàn)場進行試驗，在高壩水庫防滲墻造孔成槽施工技術(shù)、混凝土澆筑技術(shù)、墻段連接施工技術(shù)方面開展了有益的探討。

（1）采用“洛陽鏟+沖擊鉆”造孔成槽工藝。

針對六都寨水庫高壩混凝土防滲墻成墻施工沖擊鉆鉆孔進度極其緩慢的問題，成墻施工中決定采用“洛陽鏟+沖擊鉆”造孔工藝，其原理就是利用鏟頭自由落體運動把土體抓上來，最后在槽段內(nèi)形成4～5個間距相等直徑同墻厚的深井，槽內(nèi)各深井之間的土體再用沖擊鉆配合清除，經(jīng)核算，采用洛陽鏟工藝施工的槽段，平均施工進度約為（20～24）m/臺·天，洛陽鏟施工工程量分別只占工作量的10%（80 cm墻體）、16%（60cm墻體），但因為其解決了上部30m范圍內(nèi)密實度大的粘土層，直接減少了沖擊鉆的沖孔工作量、抽漿時間，減少了后續(xù)施工的難度，解決了沖擊鉆頭施工上部土層糊鉆的困擾，從而大大加快了進度。

洛陽鏟的功效是沖擊鉆的2～4倍，施工時以沖擊鉆為主、洛陽鏟為輔，洛陽鏟作為一種自由落體運動，利用鏟頭的動能插入土層后，在鏟頭提升過程中再利用鏟頭與土體接觸面積上的粘結(jié)力和摩擦力強行把土體取出。這種工藝只適合在粘土層，在砂礫層、或土體內(nèi)含水量過高的情況下，由于目標土體與鏟頭壁的粘聚力、摩擦力小于土體的自重，目標土體不能取出。同時洛陽鏟施工時應考慮與沖擊鉆機在時間上和空間上的協(xié)調(diào)配合，因為洛陽鏟施工時要占用有限的施工場地，會對相鄰槽段施工造成一定的影響；洛陽鏟成孔的深井長時間暴露會有垮孔的危險，因此在一個槽段內(nèi)洛陽鏟施工完畢后須注入泥漿進行固壁，并盡快組織沖擊鉆對此槽段進行施工，根據(jù)現(xiàn)場實踐：從洛陽鏟孔注入泥漿后到?jīng)_擊鉆進行施工的間隔時間不應超過2天，所以應注意控制洛陽鏟的配置數(shù)量和施工進度，以沖擊鉆為主、洛陽鏟為輔，盡量減少深孔的施工等待時間。在此時間段深孔應進行覆蓋防護，防止安全事故的發(fā)生。

（2）采用泥漿下直升導管法澆筑混凝土工藝。

防滲心墻混凝土澆筑采用“直升導管法”，導管內(nèi)徑為230mm，壁厚4mm，提升導管采用16t汽車吊車作業(yè)。每槽段內(nèi)下入二導管，兩導管間距不大于3.0m，每根導管距離槽頭不大于1.5m。導管的選用與混凝土澆筑強度和混凝土面上升速度要相匹配，導管安裝豎直，接頭連接緊密不漏水。每根導管均置于槽寬的1/2處，下端高出槽底0.4m。漏斗容量須滿足開澆混凝土封底并達到埋管1m以上的要求，按以往的慣例，導管中應設(shè)隔水球，但是現(xiàn)場試驗，在不加隔水球的條件下，更能保證混凝土開澆順利，施工中采用漏斗底部加裝活板的方法，此法在實踐中多次運用，從未出現(xiàn)過開澆不能順利下料的情況。

混凝土從攪拌站出料后，用1臺HBT60A拖式混凝土泵（備用1臺），直接輸送到施工平臺的儲料斗里，通過儲料斗的卸料槽流入導管漏斗?；炷翝仓姸纫圆鄱蝺?nèi)混凝土面上升速度不小于2m/h為宜，混凝土面高差不大于50cm，混凝土終澆面高程控制在200m，高于設(shè)計高程100cm。開澆后，立即測量槽內(nèi)混凝土頂面高程，核對計算混凝土量與實際上升高度是否吻合。隨著槽內(nèi)混凝土面的上升，以后每隔30min測量一次混凝土面的標高并計算、核對深度不小于1.5m亦不大于6.0m。嚴防將導管底口提出混凝土面?；炷翝仓^程中，做好導管拆卸及混凝土澆筑記錄。澆筑過程中要嚴格控制混凝土坍落度并按規(guī)范及時抽取試樣。

（3）采用“鉆鑿法”進行墻段連接，并可以最大限度地保證接縫質(zhì)量。

防滲墻接頭施工工藝的問題，設(shè)計提供了拔管法、雙反弧法、鉆鑿法三種工藝。雙反弧法經(jīng)現(xiàn)場試驗后，效果不夠理想，鉆頭的扭轉(zhuǎn)、卡鉆、接頭的垂直度方面控制難度大，尤其是槽段太深時，接頭質(zhì)量難以保證；拔管法所需的機具對現(xiàn)場要求比較高，且不能施工40m以下部位；鉆鑿法是國內(nèi)外常規(guī)普遍采用的施工方法，具有對設(shè)備、場地要求低、孔斜、泥皮洗刷易控制等優(yōu)點，是目前防滲墻接頭施工中最成熟、適應面最廣、接頭質(zhì)量最有保證的一種工藝。

六都寨水庫高壩防滲墻最終采用鉆鑿法施工，80 cm防滲墻接頭工作量：1660.04m，占80cm防滲墻工作量的9.7%，60cm防滲墻接頭工作量：950.98m，占60cm防滲墻工作量的8.9%。鉆鑿法相對雙反弧法、拔管法在現(xiàn)場實施具有很高的可操作性，其不足之處在于要增加10%～11%左右的工程造價，但在六都寨水庫除險加固工程這樣技術(shù)難度大的高壩施工中，接頭施工采用鉆鑿法對于工程質(zhì)量而言是有可靠保證的。

接頭施工過程中應注意Ⅰ序槽施工完后原混凝土的鑿除，即在澆筑好的Ⅰ序槽段的兩端重新鉆孔，把已澆筑的混凝土鑿除掉。接頭開始施工的時間，應根據(jù)混凝土的強度等級與澆筑時的氣溫結(jié)合現(xiàn)場情況綜合進行考慮，六都寨水庫高壩防滲墻接頭鉆鑿法施工為混凝土澆筑后12h實施。同時，鉆鑿法接頭施工時應控制好垂直度，Ⅱ序槽澆筑前須進行泥皮的洗刷，使接觸面混凝土清理達到規(guī)范技術(shù)要求，這些是防滲墻接頭施工時控制的關(guān)鍵。

3 結(jié)語

（1）對于高壩水庫混凝土防滲墻工程的造孔成槽施工工藝，采用“沖擊鉆”成槽施工方案比抓斗成槽好。對于深孔成槽容易塌孔的問題采用分層進行施工，對密實粘土層鉆進慢和糊鉆問題可采用落陽鏟施工的方法。

（2）對于高壩水庫防滲墻澆筑，從保障孔壁穩(wěn)定安全考慮，宜取消預埋鋼筋籠的常規(guī)方法，施工中運用兩根導管同時澆筑，可有效控制澆筑時間保證施工質(zhì)量。

（3）經(jīng)綜合比較鉆鑿法、拔管法、雙反弧法三種施工工藝，結(jié)論是對于高壩水庫混凝土防滲墻墻段連接的施工，采用鉆鑿法具有最優(yōu)的可操作性和可靠的工程質(zhì)量保障。

（4）高壩水庫防滲墻鉆鑿成槽施工過程中由于地層等多方面原因偶爾會出現(xiàn)卡鉆情況，在防滲墻混凝土澆筑過程中也會遇到因槽內(nèi)漏漿導致導管被埋情況。這兩種情況都會使防滲墻存在質(zhì)量安全隱患，本工程施工中提出了對于出現(xiàn)上述情況的防滲墻特殊槽段的加固處理技術(shù)方案：在要進行處理部位的上游側(cè)布置二排灌漿孔對有缺陷部位進行灌漿處理，且防滲效果明顯。

張雄華（1972-），男，學士學位，工程師，長期從事水利工程施工及相關(guān)工作。

（2016-08-22）