液壓抓斗防滲墻的質(zhì)量控制措施分析

成 雷，王全斌，李正宏

(1.山東省膠東調(diào)水局東營分局，山東 東營 257300；2.山東臨沂水利水電建筑安裝公司，山東 臨沂 276003)

1 工程概況

峽山水庫是山東省第一大水庫，素有“齊魯?shù)谝粠臁敝Q。水庫主壩全長2680m，副壩長24300m，總庫容14.05億m3，灌區(qū)總土地面積26.2萬hm2，人口133.9萬。年供水量1.85億m3。為解決水庫的水量滲漏問題，考慮到水庫地質(zhì)條件，防滲要求和工期目標(biāo)等因素，決定采用液壓抓斗防滲墻的施工方法進(jìn)行水庫防滲處理。其防滲深度平均35m，墻體厚度為0.4m，總成墻面積約13.2萬m2。

2 設(shè)備選擇

液壓抓斗技術(shù)，是利用高壓輸送管將30MPa的液壓傳送至地下數(shù)十米深度的抓斗斗體并控制其抓斗啟閉工作，完成成槽造墻工作。本項(xiàng)目選用最新型的GB- 30型地下連續(xù)墻液壓抓斗，該機(jī)械配有MDSG機(jī)械卷管系統(tǒng)，電子測斜及糾偏系統(tǒng)及CAPO計算機(jī)輔助功率選擇等先進(jìn)的系統(tǒng)，根據(jù)地質(zhì)情況可以選配30cm、40cm、60cm等不同規(guī)格和類型的液壓抓斗，滿足本項(xiàng)目工期短、質(zhì)量要求高等施工特點(diǎn)。

3 施工主要參數(shù)

見表1。

4 施工工藝流程

根據(jù)設(shè)計圖紙確定防滲墻軸線和標(biāo)高→按施工組織設(shè)計要求構(gòu)筑防滲墻導(dǎo)墻和施工平臺→在導(dǎo)墻上標(biāo)注I、II期槽段位置→往某個I期槽灌注泥漿并做好開始施工的準(zhǔn)備→按三抓完成一個槽段施工→清孔→驗(yàn)槽→下設(shè)接頭管和孔內(nèi)預(yù)埋件及澆筑導(dǎo)管→澆筑混凝土→按工程師指令起拔接頭管和導(dǎo)管→判斷混凝土上升面位置→結(jié)束混凝土澆筑→完成相鄰另一個I期槽段施工→完成第一個II期槽段施工→直至完成防滲墻所有槽段的施工。防滲墻施工工藝流程圖如圖1所示。

表1 混凝土防滲墻工序質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)表

圖1 施工工藝流程圖

5 施工質(zhì)量控制

本工程項(xiàng)目防滲墻施工采用先對兩端主孔進(jìn)行抓挖，再對中間副孔進(jìn)行抓挖至終孔成槽的三抓成槽法。

5.1 固壁泥漿

在進(jìn)行抓斗抓挖作業(yè)時，為了便于施工，保證施工質(zhì)量，需要用膨潤土制作泥漿進(jìn)行固壁，配置好的泥漿進(jìn)行試驗(yàn)，要求失水率小、含沙量低、穩(wěn)定性和靜切力好的特性。在施工過程中若發(fā)生漏漿時(應(yīng)根據(jù)漏漿部位不同采取相應(yīng)的措施：當(dāng)孔底漏漿時填粘土；孔口發(fā)生漏漿時，填粘土粉和鋸末)，待泥漿面穩(wěn)定之后再進(jìn)行抓挖作業(yè)；若漏漿嚴(yán)重，應(yīng)迅速將抓斗撤離漏漿部位；若漏漿面積較大，應(yīng)立即采用預(yù)灌濃漿進(jìn)行堵漏。

5.2 接頭處理

I、II期槽段墻體接頭之間的接縫夾泥厚度和滲徑長度是影響接頭部位防滲效果的直接因素，保證I、II期槽段之間墻體的有效連接的關(guān)鍵措施就是做好接頭處理工作。綜上考慮采用接頭管法進(jìn)行接頭處理：在施工中進(jìn)行II期槽混凝土灌注之前，將兩個I期槽端頭部位的泥皮刷干凈，將接頭管下設(shè)到I期槽段的兩頭，當(dāng)混凝土初凝后，再將接頭管拔出。

5.3 混凝土灌注

混凝土水下灌注時采用導(dǎo)管法，由于混凝土比重遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水的比重，因此混凝土在水下進(jìn)行灌注時不會與泥漿發(fā)生混漿問題。首次灌注時，從最深的導(dǎo)管開始，按照先深后淺的順序依次灌注，直到槽底混凝土面澆平后再全槽均衡上升?；炷凉嘧⒁焖?、連續(xù)、均勻，使混凝土在短時間內(nèi)充滿漏斗，并用導(dǎo)注塞堵住管口；之后混凝土滿管下落，推出管內(nèi)的泥漿柱到孔底，將孔底迅速充滿并能將導(dǎo)管管腳埋住。為了使導(dǎo)管外部的泥水不進(jìn)入導(dǎo)管內(nèi)，避免發(fā)生斷樁施工問題，需要在初灌時，將導(dǎo)管深入混凝土內(nèi)不低于0.4m長度。正常灌注時，控制好混凝土的輸送速度，使混凝土面勻速上升，上升速度不小于2m/h，相鄰導(dǎo)管間混凝土面高差控制在0.5m以內(nèi)，導(dǎo)管埋入混凝土的深度應(yīng)控制在1～6m之間。當(dāng)孔口溢出混凝土漿液時停止混凝土的灌注，立即將澆筑導(dǎo)管拔出，對灌注機(jī)具進(jìn)行清洗后進(jìn)行下一槽孔的灌注作業(yè)。

5.4 槽壁坍塌處理

槽壁坍塌是在混凝土灌注過程中常見的施工問題，應(yīng)根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的處理措施，一般出現(xiàn)在兩個部位：一是開始灌注不久就發(fā)生槽壁坍塌，這時混凝土的灌注量很小，應(yīng)立即停止灌注，待槽壁穩(wěn)定后，用抓斗重新進(jìn)行抓挖成槽、清孔后重新進(jìn)行混凝土的灌注；二是在灌注接近結(jié)束的時候發(fā)生槽壁坍塌，這時需要立即停止灌注，詳細(xì)記錄槽壁坍塌的部位，用抓斗對坍塌面進(jìn)行抽渣清孔，直到孔內(nèi)泥漿的性能指標(biāo)達(dá)到清孔的要求后再繼續(xù)灌注至設(shè)計標(biāo)高。待墻體混凝土達(dá)到一定設(shè)計強(qiáng)度后，用取芯機(jī)在墻頂進(jìn)行鉆孔，然后用灌注的方法對坍塌部位進(jìn)行灌漿補(bǔ)強(qiáng)。

6 施工質(zhì)量檢測

6.1 造孔

(1)槽孔孔深。施工完成后槽孔的實(shí)際深度，一般情況下，槽孔深度不得小于設(shè)計孔深。槽孔孔深應(yīng)在槽孔清孔換漿后1h內(nèi)立即測量。

(2)孔斜率。防滲墻槽孔是由一個個主孔和副孔相連通組成的，孔斜是指某一個主孔或副孔的孔底或該孔某一深度的中心位置相對于孔口中心位置的水平偏斜距離與孔深的比值。槽孔的孔斜率是槽孔建造質(zhì)量的主要控制因素，更是決定墻段是否可靠連接的重要因素。用測量懸吊鉆抓工具鋼絲繩的偏斜值重錘法測孔斜率，且不得大于0.4%，其計算公式如下：

K=(X/h1+X/h2)/100

(1)

式中，K—孔斜率；X—鋼絲繩垂直于導(dǎo)向槽軸線方向的偏移值；h1—桅桿頂端至導(dǎo)向槽混凝土面的高差(一般為16m)；h2—鉆頭從導(dǎo)向槽混凝土面深入槽孔內(nèi)的深度。

(3)孔位中心偏差?？孜皇侵附M成槽孔的各單孔的孔口中心位置，孔位在不同方向上都應(yīng)滿足這兩個標(biāo)準(zhǔn)。檢測方法是將鉆具自由垂吊于孔口處，檢測吊掛鋼絲繩或鉆具中心位置與防滲墻軸線線的位置。

(4)槽孔寬度。由于造孔鉆具的尺寸決定了槽孔的寬度，所以造孔鉆具的尺寸應(yīng)滿足防滲墻設(shè)計厚度要求。

6.2 清孔

(1)接頭刷洗。二期槽孔成槽后，需要對槽孔兩端的一期墻段端面進(jìn)行刷洗，將粘附其上的泥皮和殘留土層刷洗干凈。刷洗和檢查同時進(jìn)行，直至鋼絲刷上不再帶有泥屑，孔底淤積不再增加，方可認(rèn)為刷洗合格。

(2)孔底淤積。指槽孔底部沉積的泥渣，用厚度表示?？椎子俜e不大于10cm，其測量方法是：先用測針測量孔深H1，再用測餅測量孔深H2，兩者之差ΔH=H1-H2，即為孔底淤積厚度。

(3)清孔孔內(nèi)泥漿密度、粘土及含砂量。造孔泥漿的功用是支撐孔壁、懸浮、攜帶鉆渣、堵漏防塌和冷卻鉆具，其密度和黏度較大，含砂量也大，不利于水下混凝土澆筑。因此，混凝土澆筑前需要進(jìn)行清孔換漿。清孔換漿后的漿液標(biāo)準(zhǔn)見表2。

需要注意測試泥漿的標(biāo)本取樣位置應(yīng)為距孔底0.5～1.0m處，因?yàn)榇颂幍哪酀{密度、黏度和含砂量最大。

6.3 混凝土灌注

(1)導(dǎo)管埋深。水下混凝土澆筑時，導(dǎo)管底部埋入混凝土面以下的深度。導(dǎo)管埋入的過深或過淺都很容易發(fā)生事故。

埋管深度的計算公式：H3=H-H1-H2

(2)

式中，H3—導(dǎo)管埋入深度；H—導(dǎo)管總長；H1—導(dǎo)墻面以上的導(dǎo)管及漏斗總長；H2—導(dǎo)墻面以下至混凝土面以上的導(dǎo)管長度。

(2)混凝土上升速度。水下混凝土澆筑時，混凝土面在槽孔中上升的速度，是通過一段時間內(nèi)測量混凝土面上升的距離得出。測得的混凝土上升速度不得小于2m/h。

(3)導(dǎo)管布置。導(dǎo)管布置按照SL174- 96《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范》中5.4.2規(guī)定：槽孔內(nèi)使用兩套以上導(dǎo)管時，間距不得>3.5m。一期槽端的導(dǎo)管距孔端或接頭管宜為1.0～1.5m，二期槽端的導(dǎo)管距孔端宜為1.0m。當(dāng)槽底高差>25cm時，導(dǎo)管應(yīng)布置在其控制范圍的最低處。

(4)混凝土抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B等級、彈性模量等。在防滲墻孔口進(jìn)行取樣，每一個單元取一組抗壓試塊，每三個單元取一組抗?jié)B試塊，室內(nèi)養(yǎng)護(hù)28h后進(jìn)行抗壓、抗?jié)B試驗(yàn)，檢測結(jié)果是否符合要求。

7 結(jié)語

實(shí)踐證明，采用液壓抓斗地下防滲墻技術(shù)進(jìn)行水庫防滲，充分體現(xiàn)出分槽施工速度快、開挖深度大、成槽垂直精度高、能適應(yīng)各種平面多邊形要求等施工優(yōu)點(diǎn)，但是該機(jī)械對施工場地要求較高，技術(shù)人員水平要求較高，機(jī)械工時費(fèi)較高，在小型水庫除險加固工程中性價比相對較低，是一項(xiàng)在大中型水庫防滲工程中值得推廣的水利施工工藝方法。

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