復雜地層混凝土防滲墻施工工藝及質控措施

唐慶東

中國水利水電第七工程局成都水電建設工程有限公司 四川 溫江 611130

引言

防滲墻是一種普遍用于基礎防滲適應各類地層、施工簡便、防滲效果優(yōu)異的防滲施工方法，于20世紀50年代初被應用于工程領域。在經過幾十年的發(fā)展后，防滲墻的施工工藝已相對完善，適用范圍也不斷拓展，即使在復雜地層，防滲墻也能起到較好的防滲加固效果。于工程中使用混凝土防滲墻技術時，是在松散的透水地基或土石壩壩體中連續(xù)造孔成槽，同時以泥漿固壁，防止孔壁坍塌，最后用導管在注滿泥漿的槽孔中澆筑混凝土并置換出泥漿，筑成墻體，達到加固地基、防護大壩的目的。下面結合實際，對混凝土防滲墻在復雜地層中的應用做具體分析[1]。

1 概述

防滲墻目前作為一種主要的防滲施工形式，用途廣泛，覆蓋層及土石圍堰等有防滲壓力的防滲處理一般首選防滲墻，在水電站工程中主要用于土石圍堰、壩基、基坑邊坡防滲防護。目前水電站建設工程多處于深山峽谷中，兩岸崩坡堆積較厚，河床覆蓋層多以含孤、漂石的卵、礫石層為主，防滲墻施工勢必會遇到一系列復雜特殊地層等原因導致的技術難題，施工難度大；透水性強，漂石、孤石架空地層在施工中極易出現(xiàn)大漏失甚至基巖誤判等情況，對防滲墻成孔質量影響極大。

2 復雜地層混凝土防滲墻施工工藝

2.1 導墻與施工平臺施工

施工前，先根據(jù)施工要求設置施工平臺與導墻，為后續(xù)的施工提供便利。

設置導墻時，導墻中心線與防滲墻中心線一致，通過導墻可對防滲墻的平面位置進行檢測與確定。設置導墻時，導墻的結構形式與斷面尺寸應根據(jù)地質條件、施工方法、施工荷載及槽孔深度等因素確定。導向槽的深度通常在1.5m～2.0m左右，導墻可用混凝土制造[1]。施工平臺要有一定的承重能力，能夠承擔防滲墻施工設備的重量，在施工過程中不會出現(xiàn)變形、坍塌等問題。施工平臺的高程要根據(jù)地下水位高度、防滲墻設計頂部高程等確定，應高于施工期最高地下水位2m以上[2]。施工平臺應回填碾壓密實，與施工平臺相配套的臨時道路要便于運輸材料，且道路時常保持暢通無阻。

2.2 造孔成槽施工

施工時，可根據(jù)工程地質條件等選擇合適的施工方法。沖擊式鉆機造孔成槽法，是在施工中利用沖擊鉆將地層反復沖擊劈打，待主孔、副孔成孔施工完成后，再用沖擊鉆頭壓打主、副孔之間的小墻，小墻找凈后，最終成槽；沖擊式鉆機造孔成槽法適用性強在各種地層均可施工，松散回填層、孤漂卵石層等造孔施工中易出現(xiàn)特殊情況的地層宜選用該施工方法。兩鉆一抓法成槽，具體來說是使用沖擊鉆機鉆鑿主孔，用抓斗抓取副孔，將機械的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，有效提高施工速度[3]；該施工方法適用于孔深40m以內，地層較為密實的覆蓋層，粒徑較小的砂卵礫石層等地質條件較好地段。

復雜地層條件下防滲墻施工一般優(yōu)先選用沖擊鉆機采用“鉆劈法”結合“平行鉆進法”施工；根據(jù)防滲墻設計深度和厚度等參數(shù)，選用防滲墻適用的鑿孔沖擊鉆機型號，接頭孔施工采用優(yōu)先選用“接頭管法”，既能節(jié)約接頭孔施工時間，同時節(jié)約混凝土材料；槽孔泥沙置換優(yōu)先采用抽桶抽漿配合泥漿凈化機進行清渣，能有效提高清孔質量并加快清渣進度。

在復雜地層造孔成槽，需注意以下幾點：在粉細砂層中用沖擊鉆機沖擊造孔時，容易出現(xiàn)局部孔徑較大問題，為避免出現(xiàn)這一問題，可在鉆進的過程中采用“平行鉆進法”施工，向孔內投放加有石塊的黏土，利用黏土減緩流砂速度與鉆進速度，使工作人員能更好地控制孔徑；同時向鉆孔中投加黏土和石塊，進行反復的沖擊擠壓，也能預防出現(xiàn)塌孔、漏漿等問題。在遇較大的飄石、孤石需開展爆破作業(yè)時要做好安全防護工作，根據(jù)地層情況和飄石、孤石直徑，選用“聚能爆破法”或“鉆爆法”進行孔內水下爆破，根據(jù)選用的爆破方法和實際地層情況計算炸藥用量，并選擇最合理、最安全的爆破點規(guī)范爆破，以免前后的施工都受到影響；在進行孔內爆破時，所有施工人員都需撤離到安全位置，并遮蓋孔口，保證槽孔護壁漿液質量，以免孔壁被震塌。挖孔達到設計深度后，組織人員對孔底做全面清理，將孔底沉渣、淤泥、雜物等徹底清除，為后續(xù)的施工打好基礎。

2.3 驗孔

槽段連續(xù)性檢查采用“拖槽”方式，拖槽時將鉆頭放至孔底，然后將鉆頭上提50～100cm進行。拖槽時必須由槽孔的一端向另一端單向進行，不允許鉆機從兩端向中間“接力”，拖槽必須由項目決策層有豐富經驗的人在場監(jiān)督把關；接頭孔孔斜必須專門進行測量并記錄，以確定二期槽施工時候套打接頭孔的開孔位置，若采用接頭管方式，則還可以為接頭管下設提供指導；二期槽澆筑前接頭必須按規(guī)范要求刷洗；確保合格無誤后報請現(xiàn)場監(jiān)理工程師進行驗收[4]。

2.4 墻體混凝土澆筑

墻體混凝土澆筑是混凝土防滲墻施工中的一道關鍵工序，混凝土澆筑質量對整個混凝土防滲墻都有很大影響，因此在進行這部分施工時必須科學設計，有序組織、認真準備、嚴格控制，以確保墻體混凝土澆筑質量達標。墻體混凝土澆筑施工工藝包括鋼筋籠的制作、運輸與下設，混凝土澆筑導管的配置與組合及混凝土澆筑[5]。

2.4.1 鋼筋籠施工。制作鋼筋籠時，采用焊接的方式將鋼筋進行焊接，并根據(jù)防滲墻的設計厚度確定鋼筋籠寬度。鋼筋籠的外形尺寸應按照槽段的接頭形式、長度等進行確定，為防止鋼筋籠在運輸及下放等環(huán)節(jié)受到損壞，要為鋼筋籠設置保護層，且保護層厚度不小于8cm。鋼筋籠制作完成后根據(jù)施工設計對鋼筋籠的主筋間距、加強筋間距、箍筋間距及鋼筋籠彎曲度、長度等進行測定，確保其不超過最大允許誤差。運輸鋼筋籠時，盡量選擇最近、最平直的運輸路線，且用專用車輛運輸，運輸過程中加強防護，防止鋼筋籠扭曲變形。

下設鋼筋籠前，先對槽孔進行驗收，經驗收確保槽孔尺寸、長度等無誤后，使用“鋼筋探籠”進行下設試驗，如探籠下設不順立即對槽孔進行處理，再次確保槽孔的尺寸和深度無誤鋼筋籠能順利下設到位后，將鋼筋籠運輸?shù)讲劭赘浇⒉捎玫踯噷摻罨\起吊至槽口。起吊到一定高度后，對鋼筋籠的位置進行調整，使其對準孔位，之后將鋼筋籠緩緩下入槽孔。鋼筋籠入槽的過程中如果遇到障礙物，或者是鋼筋籠碰到槽邊沿，就應操作吊車重新提起鋼筋籠，將障礙消除后在對準孔位緩緩下放。

2.4.2 澆筑導管的配置。配置與組合混凝土澆筑導管時，以《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規(guī)范》（SL 174-96）中有關規(guī)定為依據(jù)，并結合槽段的實際劃分情況來科學配置，合理組合導管，使導管適用于工程。新購置和使用時間較長的混凝土澆筑導管必須在使用前進行水壓密封試驗，密封性能滿足要求的才能使用；導管下設時必須逐節(jié)檢查密封件是否老化失效，導管連接必須保證連接的松緊程度不能太松也不能太緊；槽段澆筑導管配置數(shù)量和導管間的間距以規(guī)范要求為準；導管埋深一般按最小埋深不小于2m控制，最大埋深參照規(guī)范要求，但不超過8m；導管起拔后各導管底部高程相差不能太大。

2.4.3 混凝土澆筑。澆筑墻體混凝土時，采用水下直升導管法。在澆筑每個槽段前，應根據(jù)工程實際情況科學設計澆筑方案，根據(jù)槽段深度和防滲墻厚度確定混凝土澆筑量、澆筑速度、澆筑順序，并組織澆筑人員進行學習掌握；同時根據(jù)槽段長度、防滲墻厚度設計《混凝土理論上升高度速查表》下發(fā)值班技術人員，以便現(xiàn)場記錄和控制澆筑過程?；炷翝仓r應全過程錄像作為備查資料，由值班技術人員全程監(jiān)控澆筑過程。開始澆筑時，可在導管內放入一直徑比導管內徑略小且能被泥漿浮起的球體作為管塞，以便將最初進入導管中的混凝土和管內的泥漿隔離開來。澆筑過程中應根據(jù)來料情況測量混凝土上升情況并參照《混凝土理論上升高度速查表》判定混凝土上升是否異常；若混凝土實際上升高度超過理論上升高度（以下簡稱異常上升），則必須迅速上報技術負責人，由技術負責人根據(jù)情況決定處理方案；若異常上升超過20%，則需立即停止?jié)仓?，報技術負責人決定處理方案。混凝土澆筑全過程采用攝像記錄，混凝土澆筑前當班電工需要將攝像設備安裝到位并保證其正常運行。槽段澆筑完成后由值班技術人員將攝像資料拷貝交由資料人員整理歸檔備查。

混凝土澆筑施工中有以下要點需注意：導管埋深需合理，按照有關規(guī)定，導管埋深要大于1.0m；澆筑速度要合理，根據(jù)相關規(guī)定，槽孔內混凝土面的上升速度應大于2m/h；澆筑中斷時間不能過長，從理論上來說，混凝土要持續(xù)、勻速澆筑，但如果在具體的施工活動中因一些不可控因素造成澆筑中斷，則應盡可能縮短中斷時間，使混凝土澆筑間隔時間小于40min。

3 復雜地層混凝土防滲墻施工質量問題與質控措施

3.1 質量問題

復雜地層混凝土防滲墻施工中容易出現(xiàn)以下質量問題：槽段漏漿、管涌、坍塌等；槽段孔斜不滿足要求；基巖面鑒定不準確；清孔驗收不合格；終孔驗收不合格；混凝土澆筑不滿足要求。深入研究可知，導致以上問題出現(xiàn)的原因較多，如培訓交底不到位，技術工人水平低，鉆機選型不合理，測量儀器存在問題，人員操作不規(guī)范等。除這些原因外，還有兩大要因：補充勘探孔不滿足地層判斷要求與地質條件不滿足施工要求[6]。

3.2 質控措施

針對以上質量問題與問題產生原因，提出以下質控建議：

一是加密補充勘探孔數(shù)量并增加勘探孔孔深。由于設計推測地層情況與實際有出入，為了最大限度地減少漂卵石地層對于防滲墻施工的影響，精確掌握現(xiàn)場孤石、漂石地層范圍及厚度等實際情況，對現(xiàn)場情況進行了整理和分析，最終確定加密補充勘探孔數(shù)量并增加勘探孔孔深，以保證地層判斷準確率避免因孔底大直徑孤漂石造成的基巖線誤判導致的防滲墻質量隱患。選用XY-2地質回旋鉆機進行補充勘探孔鉆孔，孔徑為91mm，孔深加深至入巖10m。避免因孔底大直徑的孤漂石可能造成的基巖線誤判。

二是減少漂石、孤石地層的影響。由于漂石、孤石地層范圍處于防滲墻底部，漂、孤石較大易造成防滲墻施工孔斜過大，漂石、孤石地層處理不及時增加施工難度并導致工期延長影響槽孔安全易出現(xiàn)漏漿、塌孔等事故對防滲墻成槽質量和安全構成嚴重影響。針對此，應對勘明的影響防滲墻造孔施工的大粒徑孤漂石進行爆破處理以及預回填護壁堵漏處理措施，并在防滲墻造孔過程中增加過程孔斜校核。以最大程度的減少漂卵石地層的影響，保證槽孔造孔施工進度、安全和成槽質量。

三是加強施工過程控制?；炷练罎B墻施工過程中，嚴格對各工序質量進行控制，確保各工序質量達標，不存在質量隱患。做好各工序銜接，施工期間樹立高度的質量意識，認真檢查執(zhí)行“三檢制”度等，定時檢查槽孔鉆孔孔斜，槽內泥漿高度等情況，定時進行孔斜抽查，孔斜（特別是接頭孔）嚴重超標的要及時采取糾偏措施進行糾偏處理，確保成槽施工各環(huán)節(jié)不存在質量缺陷。根據(jù)設計要求或確定的混凝土指標，委托專業(yè)單位進行混凝土配合比試驗，確保材料性能質量達標；根據(jù)防滲墻參數(shù)正確選擇混凝土拌制系統(tǒng)，保證足夠的小時生產強度，同時要有必要的備用手段保證混凝土澆筑的連續(xù)性，符合工程施工要求。

4 結束語

綜上所述，防滲墻是一種工程施工中常用的地下防滲處理技術措施，其以簡便的施工方式和良好的防滲效果在各類水利水電工程中得到廣泛的運用。防滲墻施工中常遇松散回填層、漂石、孤石含量比重大的深孔漏失層等特殊地層，此類地層在施工中容易出現(xiàn)塌孔、塌槽、管涌事故和地質誤判造成的質量事故。針對此，本文結合實踐經驗，總結出一套適用的施工方法，并提出了幾項具體的質控措施，希望能為相關實踐工作的開展提供些許理論參考。