混凝土防滲墻在某水電站地基防滲中的應(yīng)用

孫宏莉 張文濤 李文龍

（黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司地質(zhì)勘探院， 河南 洛陽(yáng) 471002）

混凝土防滲墻在某水電站地基防滲中的應(yīng)用

孫宏莉 張文濤 李文龍

（黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司地質(zhì)勘探院， 河南 洛陽(yáng) 471002）

本文結(jié)合混凝土防滲墻施工技術(shù)在某電站地基防滲施工中成功應(yīng)用的實(shí)例，介紹了防滲施工的施工方案、防滲墻的施工原則、技術(shù)原理及所取得的顯著效果。

混凝土防滲墻技術(shù)；分析

1 概述

某水電站工程位于河南省洛寧縣境內(nèi)的洛河干流上，基礎(chǔ)采用0.6m厚混凝土防滲墻垂直防滲，防滲墻嵌入基巖1.0m。

本工程基礎(chǔ)防滲主要采用C20W 8混凝土防滲墻。墻厚0．6 m，總面積1357 m2，最深處13.5 m，墻底部貫穿砂礫石層嵌入基巖層1.0m，墻頂高程424.8m。鉆機(jī)造孔灌注式防滲墻，泥漿護(hù)壁，澆筑混凝土?xí)r用導(dǎo)管在泥漿下澆筑，防滲墻抗?jié)B標(biāo)號(hào)W8。

2 項(xiàng)目特點(diǎn)

施工工期緊。防滲墻施工要在 6月底汛期前完成，因上下游圍堰沒(méi)有做防滲處理，水位的高程在432m，基坑內(nèi)的水位較高，防滲墻施工平臺(tái)427m無(wú)法露出來(lái)，基坑的水位靠水泵排水，水泵維修或工區(qū)內(nèi)停電時(shí)，基坑內(nèi)水位淹沒(méi)施工平臺(tái)影響施工進(jìn)度。

施工難度大。河床的地層為砂卵石，成槽過(guò)程中，泥漿漏失量比較大，極易塌槽。因施工平臺(tái)下游開(kāi)挖高程比上游高程低 4 m～5m，上游的水通過(guò)槽內(nèi)向下游流，把槽內(nèi)的泥漿帶走，造成塌槽。

交叉施工影響大。施工隊(duì)伍多，去往上游必須經(jīng)過(guò)防滲墻施工工作面，干擾防滲墻影響施工。下游進(jìn)行消力池開(kāi)挖和澆筑，反復(fù)修改場(chǎng)道路對(duì)防滲墻施工造成很大影響。

3 施工準(zhǔn)備

3.1 現(xiàn)場(chǎng)布置

現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)用水就近由施工供水總管路引水至作業(yè)面；供電系統(tǒng)結(jié)合施工設(shè)備安排情況，直接從項(xiàng)目供電系統(tǒng)取用；施工倉(cāng)庫(kù)和修理車(chē)間建在右堰肩上游的位置，占地面積約150m2。

3.2 設(shè)備配置

關(guān)鍵成槽作業(yè)設(shè)備主要采用 CZ-50型沖擊鉆，最大沖擊行程 1000mm，沖擊次數(shù)40次/rain。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，易于操作維修，鉆進(jìn)效率高，可根據(jù)地質(zhì)條件選用鉆頭重量和形狀，主要設(shè)備見(jiàn)表1。

表1 成槽施工投入的主要設(shè)備

4 防滲墻施工方法

4.1 施工工藝流程

綜合該項(xiàng)目地質(zhì)情況和施工條件條件，結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，防滲墻施工工藝流程設(shè)計(jì)為：施工平臺(tái)修筑→導(dǎo)向槽施工→槽段鉆孔開(kāi)挖→槽段泥漿固壁→清孔→下放混凝土導(dǎo)管→水下澆筑混凝土。

根據(jù)施工工藝流程制定如下施工方案：“鉆劈法”鉆孔成槽，“水下直升導(dǎo)管法”澆筑混凝土，“套打一鉆法”進(jìn)行一、二期槽孔連接成墻。見(jiàn)圖1。

圖1 施工工藝流程圖

4.2 槽段的設(shè)計(jì)和劃分

從理論上講，槽段越長(zhǎng)越好，可以減少槽段接頭數(shù)，增加防滲墻的防水性和整體性。根據(jù)該水電站壩基地層條件，考慮到成槽施工中卵石層的孔壁穩(wěn)定性較差，在施工中單槽成槽時(shí)間不宜太長(zhǎng)。要縮短成槽時(shí)間，一方面可以提高鉆進(jìn)效率，另一方面可以縮短槽長(zhǎng)增加槽壁的抗剪強(qiáng)度。根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算，槽長(zhǎng)控制在5.0m～7.0m。槽段劃分如圖2。

圖2 槽段劃分示意圖

4.3 導(dǎo)向槽施工

通過(guò)對(duì)地層和導(dǎo)墻荷載承載力的計(jì)算，決定按照“L”型進(jìn)行導(dǎo)墻施工，導(dǎo)墻底寬為1.3m，高1.2m，厚30cm。

4.4 鉆劈法成槽施工

（1）“鉆劈法”成槽

工藝流程：沖擊鉆鉆主孔→確定基巖面→主孔繼續(xù)鉆進(jìn)滿足入巖深度、驗(yàn)孔→副孔鉆進(jìn)→鉆劈成槽、驗(yàn)收單元槽→清孔換漿。副孔布置在主孔之間，主、副孔相連成槽孔。

（2）主、副孔鉆進(jìn)

主孔：開(kāi)孔前調(diào)整好鉆機(jī)，使鉆頭中心與孔位中心同線。鉆頭直徑大于設(shè)計(jì)墻厚1 cm～3cm，開(kāi)孔鉆頭直徑大于終孔鉆頭直徑，磨損及時(shí)補(bǔ)焊，保證終孔達(dá)到設(shè)計(jì)墻厚。鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)注意鋼絲繩位置與槽中心位置是否偏移。鉆進(jìn)0.5m～1.5m進(jìn)行清孔換漿，提高鉆頭下落加速度，減少動(dòng)能損耗。主孔鉆入基巖面，用沖擊鉆鉆取基巖至終孔深度，應(yīng)保證槽段的垂直度，槽孔孔斜率≤0.4%，端孔孔斜率≤0.2%。

主孔完成后，沖擊鉆在副孔內(nèi)進(jìn)行單孔鉆孔，注意控制好孔斜，防止墻底開(kāi)叉，劈打小墻時(shí)要對(duì)鉆頭鋼絲繩進(jìn)行固定，懸空劈打。

（3）接頭孔鉆進(jìn)

一期槽砼澆筑完成達(dá)到一定強(qiáng)度后，按照套打一鉆法要求進(jìn)行接頭孔的施工，即在一期槽兩端主孔位置重鉆一孔，施工中嚴(yán)格控制接頭孔孔斜率≤0.2% ，保證接頭質(zhì)量。

（4）異常情況處理

①泥漿漏失量大

泥漿對(duì)槽壁產(chǎn)生靜壓力，在槽壁形成泥皮，懸浮和攜裹鉆渣，可以有效地防止槽、孔壁坍塌。泥漿漏失量大會(huì)影響鉆進(jìn)效率，造成槽孔坍塌。施工中，采取以下措施：回填大量粘土增加泥漿稠度；加入鋸末防止泥漿漏失；加入一定量水泥增加泥漿的黏度和動(dòng)切力，并增加泥皮厚度，防止漏失和塌槽。

②塌槽處理

后期槽段水壓增大導(dǎo)致槽孔坍塌。嚴(yán)重時(shí)，鉆機(jī)和導(dǎo)墻下面都是空的。這時(shí)，用粘土回填至坍塌位置以下1m～2m，用廢舊鋼筋或鋼絲繩繞過(guò)方木投入到坍塌范圍，用混凝土把坍塌部位澆筑起來(lái)，待混凝土凝固后重新開(kāi)鉆。

4.5 槽段的驗(yàn)收與澆注

混凝土防滲墻工程是隱蔽的永久性建筑物，其質(zhì)量的優(yōu)劣顯得尤為重要，我們不僅在防滲墻施工過(guò)程中嚴(yán)格控制質(zhì)量，而且在成槽后全面地進(jìn)行檢查。

（1）槽段的驗(yàn)收

槽孔終孔后進(jìn)行單元槽段驗(yàn)收，主要包括槽段長(zhǎng)度、寬度、深度、孔斜率、套接厚度(Ⅱ期槽)等，其中前3項(xiàng)可直接測(cè)量，后2項(xiàng)可通過(guò)測(cè)量計(jì)算求出。

槽孔孔斜率采用重錘法測(cè)量如圖3：

圖3 重錘法測(cè)斜示意圖

利用鉆機(jī)鋼絲繩懸吊鉆頭，在自重作用下，沿鉆孔中心線每 2m(或隨意)測(cè)定鉆頭偏離中心的距離，鉆頭直徑等于預(yù)測(cè)深度處的墻厚80cm，按相似三角形原理，計(jì)算得出某段底部或全孔底部的孔斜值，B=[(H'+h)/h]A，換算成孔斜率，K=B/H',(H=H')設(shè)計(jì)要求孔斜率：槽孔孔斜率≤0.4%，端孔孔斜率≤0.2%；槽段的接頭處槽孔中心在任一深度的偏差值不得大于墻厚的1/3。

（2）槽段的澆注

混凝土澆注采用泥漿下直升導(dǎo)管法。當(dāng)孔槽內(nèi)使用兩套以上導(dǎo)管時(shí)，間距不得大于3.5m，一期槽段的導(dǎo)管距孔端宜為1.0 m～1.5m，二期槽段的導(dǎo)管孔端宜為1.0m。當(dāng)槽底高差大于25cm時(shí)，導(dǎo)管應(yīng)布置在其控制范圍內(nèi)的最低處，槽段砼澆筑見(jiàn)圖4。

混凝土澆注注意事項(xiàng)：

a.導(dǎo)管的連接和密封必須可靠，接頭處和管壁嚴(yán)禁漏漿。導(dǎo)管底口距槽底應(yīng)控制在15cm～25cm；

b.開(kāi)澆前，導(dǎo)管內(nèi)應(yīng)置入可浮起的隔離塞球，開(kāi)澆時(shí)要有足夠的混凝土，以保證導(dǎo)管埋深在1.0m以上；

圖4 槽段砼澆筑

c.澆筑過(guò)程中，導(dǎo)管底口要求始終埋入混凝土內(nèi)，導(dǎo)管埋入混凝土深度不得小于1.0m，且不宜大于6m；

d.混凝土澆筑要求連續(xù)，不間斷一次完成；

e.混凝土面上升速度不應(yīng)小于2m/h；

f.混凝土面應(yīng)均勻上升，各處高差應(yīng)控制在0.5m以內(nèi)；

g.每隔30min測(cè)量一次槽孔內(nèi)混凝土面深度，每隔2h測(cè)量一次導(dǎo)管內(nèi)混凝土面深度，在開(kāi)澆和終澆階段應(yīng)適當(dāng)控制澆筑速度，并相應(yīng)增加測(cè)量次數(shù)；

h.槽孔口應(yīng)設(shè)置蓋板，避免混凝土散落槽孔內(nèi)；

i.不符合質(zhì)量要求的混凝土嚴(yán)禁澆筑；

j.應(yīng)防止入管的混凝土將空氣壓入導(dǎo)管內(nèi)；

k.防滲墻墻頂澆筑高程要高于設(shè)計(jì)防滲墻頂高程50cm。

5 施工完成情況

5.1 砼試樣檢測(cè)

防滲墻質(zhì)量檢測(cè)主要是進(jìn)行混凝土試塊檢測(cè)，每個(gè)槽段混凝土澆筑都要取樣，以檢測(cè)混凝土質(zhì)量是否滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)規(guī)范要求每個(gè)槽段取抗壓試塊一組，每組3塊，每3個(gè)槽段取一組抗?jié)B試塊，每組6塊。

5.2 檢查孔成果分析

墻體質(zhì)量檢查應(yīng)在成墻后 28d進(jìn)行，檢查內(nèi)容為墻體的物理力學(xué)性能指標(biāo)、墻段接縫和可能存在的缺陷。布置檢查孔 1個(gè)，位于一期防滲墻和二期防滲墻槽段接縫處，采用鉆孔取芯、注水試驗(yàn)和巖芯室內(nèi)檢測(cè)方法進(jìn)行墻體質(zhì)量檢查。通過(guò)檢查孔取巖芯的表觀情況及鉆孔注水試驗(yàn)來(lái)檢查防滲墻墻體澆筑質(zhì)量、均勻性、可能存在的缺陷，確定各試驗(yàn)段的滲透系數(shù)。

[1]水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范（J）. SL174-96[2]高鐘璞. 大壩基礎(chǔ)防滲墻(M). 北京：中國(guó)電力出版社2000.

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1007-6344（2017）09-0270-02