超薄混凝土防滲墻技術(shù)在水利岸坡的應(yīng)用

◎黃書強(qiáng) 劉杰翔 廣東水電二局股份有限公司

隨著社會與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水利防滲工程數(shù)量急劇增多的同時，質(zhì)量要求也在不斷提升。如何保證水利防滲工程施工安全性與運行期長效穩(wěn)定性，一直是相關(guān)研究者關(guān)注的熱點和難點問題[1]。為制定切實可行的施工方案，滿足工程實際需求，提高作業(yè)現(xiàn)場的可控性，降低成本投入，超薄混凝土防滲墻技術(shù)的成槽技術(shù)、接頭防滲處理是關(guān)鍵，入巖方式可以通過多種設(shè)備進(jìn)行探討比選。針對工程項目環(huán)境、地質(zhì)特點及超薄防滲墻特性，對防滲墻鄰近地下國防設(shè)施加固技術(shù)、超薄防滲墻導(dǎo)墻施工技術(shù)、高強(qiáng)弱風(fēng)化巖成槽技術(shù)、超薄防滲墻槽段接頭技術(shù)、超薄防滲墻垂直度控制技術(shù)等進(jìn)行研究，以加快工程施工進(jìn)度、保證施工質(zhì)量，降低施工成本，可達(dá)到節(jié)能降耗目的[2]。為保證工程區(qū)具有良好防滲透性，水利工程采用超薄混凝土防滲墻技術(shù)，大幅提高工程進(jìn)度、增強(qiáng)企業(yè)市場競爭力，同時降低企業(yè)經(jīng)濟(jì)成本投入。

1.混凝土防滲墻技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 混凝土防滲墻技術(shù)

隨著旱澇災(zāi)害的發(fā)生，對大壩進(jìn)行防滲加固工作也愈發(fā)緊迫，如何選擇正確有效的處理方案是研究者首要思考的問題。在水利項目中應(yīng)用超薄混凝土防滲墻技術(shù)是十分常見的除險加固措施，其與射水成槽墻、高壓噴射墻等手段相比，具有更為良好的耐久性與防滲效果，更高的工程質(zhì)量，更適合作為壩身及壩基的防滲墻。超薄混凝土防滲墻技術(shù)指的是在松散透水地基中連續(xù)造孔、以泥漿固壁、向孔內(nèi)灌注混凝土而建成的墻形防滲建筑物。其是對閘壩等水工建筑物在松散透水地基中進(jìn)行垂直防滲處理的主要措施之一，通常情況下技術(shù)人員會分段建造墻段，使其最終形成一整道防滲體系[3]。

1.2 采用超薄混凝土防滲墻的優(yōu)勢

超薄混凝土防滲墻技術(shù)指的是在松散透水地基中連續(xù)造孔、以泥漿固壁、向孔內(nèi)灌注混凝土而建成的墻形防滲建筑物，其是對閘壩等水工結(jié)構(gòu)在透水地層中進(jìn)行防滲處理的重要措施之一。選取超薄混凝土防滲墻施工技術(shù)，應(yīng)考慮工程項目現(xiàn)場有關(guān)勘探數(shù)據(jù)、工程地質(zhì)條件及實際施工需求與計劃，因時因地進(jìn)行科學(xué)合理選取。超薄混凝土防滲墻具有更高的工程質(zhì)量、更低的經(jīng)濟(jì)投入，是水利項目防滲加固的重要手段。國內(nèi)超薄混凝土防滲墻技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用較多。超薄混凝土防滲墻技術(shù)的應(yīng)用可以有效保證水利工程的質(zhì)量，確保各項水利項目按時保質(zhì)完成，保障人民生命財產(chǎn)安全；同時有效降低后續(xù)企業(yè)成本經(jīng)濟(jì)投入，提高施工企業(yè)的市場競爭力，推動企業(yè)可持續(xù)性發(fā)展。

2.工程實例應(yīng)用

2.1 實例概況

本文實例為潖江大型蓄滯洪區(qū)，項目位于廣東省飛來峽水利樞紐下游約10km的北江左岸，兩岸基巖大部分為花崗巖，風(fēng)化程度較深，山丘全風(fēng)化土厚度一般大于15m。工程區(qū)內(nèi)龍山鎮(zhèn)良塘圍左岸出露石英砂巖、炭質(zhì)頁巖，風(fēng)化較淺，出露強(qiáng)風(fēng)化基巖，河流及兩岸階地廣布第四系沖積層。在良塘圍、大廠圍、獨樹圍、果園圍、叔伯塘圍及江咀圍等局部堤段堤基分布較厚的軟塑～軟可塑狀淤質(zhì)土、軟黏土，易產(chǎn)生沉降變形及滑動破壞，堤基穩(wěn)定性較差；同時，工程地質(zhì)整體為強(qiáng)透水砂層，挖槽施工擾動過程中，外江水位變動易引起塌岸。此項目在下岳圍、良塘圍、江咀圍、白沙塘圍、鳳洲圍堤圍防滲中采用地下連續(xù)墻的形式，其墻厚為400mm，屬于超薄型地下連續(xù)墻。工程區(qū)地上、地下具有國防電纜、雨水管道、通信等多種類型的管線，施工前，須對管線做好改遷，工程施工牽扯面十分廣泛，具有較大施工難度。

2.2 設(shè)計施工情況

此項目地下連續(xù)墻約15.18萬m2，墻厚400mm，為超薄混凝土防滲墻，設(shè)計要求部分墻身嵌入弱風(fēng)化不小于1.0m，墻體抗壓強(qiáng)度高于25MPa。同時。本次施工應(yīng)對潖江蓄滯洪區(qū)堤防進(jìn)行加固，與飛來峽水利樞紐聯(lián)合應(yīng)用，將北江大堤的防洪標(biāo)準(zhǔn)由100年一遇提升至300年一遇，促使北江中下游堤圍，如清東、清西、清城等堤圍的防洪標(biāo)準(zhǔn)由50年一遇提升至100年一遇。針對超薄混凝土防滲墻技術(shù)在潖江蓄滯洪區(qū)岸坡的應(yīng)用情況，根據(jù)SL174―2014《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范》的要求，制定超薄混凝土防滲墻施工方案，選用科學(xué)合理的施工技術(shù)。利用多種設(shè)備對入巖方式進(jìn)行對比探究，選用合理的接頭防滲處理策略。根據(jù)項目地質(zhì)特點以及外部環(huán)境，對超薄混凝土防滲墻導(dǎo)墻施工技術(shù)、防滲墻臨近地下國防設(shè)施加固技術(shù)以及垂直度控制技術(shù)進(jìn)行深入分析，保證工程施工質(zhì)量、降低工程經(jīng)濟(jì)成本，完美實現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)。實際施工投入3臺成槽機(jī)，分3個作業(yè)面，每個作業(yè)面配置1臺成槽機(jī)，槽內(nèi)泥漿面應(yīng)高于地下水位0.5m以上，且不低于導(dǎo)墻頂面0.3m，并在施工過程中應(yīng)控制大型機(jī)械盡量不在已成槽段邊緣行走，確保槽壁穩(wěn)定。已成槽段實際深度實測后記錄備查，成槽深度按設(shè)計槽底標(biāo)高，參考導(dǎo)墻頂標(biāo)高確定。由于超薄防滲墻施工具有較高的要求，其孔位中心不得有3cm以上偏差，整體孔斜率應(yīng)低于3/1000，施工過程中一旦控制力度較弱，則會導(dǎo)致防滲墻底開叉。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)討論

2.3.1 地基加固

超薄混凝土防滲墻的整體施工過程需要連續(xù)進(jìn)行、中途無法停止。因此在正式開展工作之前，工作人員必須對地基進(jìn)行加固，可采用調(diào)放鋼筋籠或挖槽等策略，保證施工過程所需電能及水資源的充足，并將混凝土澆筑過程之中所需設(shè)備及機(jī)械準(zhǔn)備完畢。對地基加固時，應(yīng)避免機(jī)械發(fā)生強(qiáng)烈振動。在施工現(xiàn)場地上與地下存在通信、國防電纜、電力等多種類型的管線，管線遷移與防護(hù)的工作量較大。在正式施工前應(yīng)提前對管線進(jìn)行調(diào)查與改遷，對所有管線進(jìn)行詳細(xì)的標(biāo)識與記錄，并設(shè)置明顯的警示標(biāo)志，地連墻與管線之間采用三排三軸攪拌樁進(jìn)行加固，避免管線發(fā)生變形或位移。

2.3.2 接頭施工

超薄混凝土防滲墻接頭應(yīng)用接頭管施工，接頭管為焊接管，其壁厚10mm，直徑330mm。在施工過程中，技術(shù)人員應(yīng)選用膨潤土泥漿固壁，整體泥漿粘度應(yīng)在18～25s，比重控制在1.1～1.2，采用“兩鉆一抓法”進(jìn)行成槽，并在接頭管上抹油、裹膜施工。待一序槽成槽后，工作人員應(yīng)在管壁之上涂抹潤滑油，而后覆蓋塑料薄膜，將接頭管整體插入提前設(shè)計的深度之中。抹油裹膜的策略可以有效降低混凝土與接頭管管壁之間存在的摩擦力，保證拔管的流暢程度，避免對已成型槽段混凝土造成破壞，提高接頭質(zhì)量。澆筑施工時，每個槽段的混凝土澆筑量應(yīng)為60m3左右，一般情況下會澆筑3h，接頭管應(yīng)在澆筑2h之內(nèi)應(yīng)用振動錘首次拔管，高度應(yīng)為3m，而后每半個小時振拔一次，拔出高度為0.5m，直至混凝土終凝后，將接頭管全部拔出。拔管時間應(yīng)通過試驗取得，過早拔管將會致使接頭管附近混凝土掉落，影響最終工程質(zhì)量，過晚則將無法拔出接頭管，阻礙施工。

2.3.3 槽孔施工

開槽施工前，須對成槽機(jī)導(dǎo)向轉(zhuǎn)桿的垂直度進(jìn)行調(diào)節(jié)，采用小泵量、小沖程、慢進(jìn)尺成槽，確保槽段的斜度符合項目要求，深度應(yīng)為2～3m。在成槽施工過程中，必須嚴(yán)格遵從單序號與雙序號跳打的順序進(jìn)行施工，時間間隔需要高于48h，在成槽過程中，工作人員需要對成槽機(jī)垂直度及時進(jìn)行檢查并調(diào)整，保證槽壁垂直度符合項目施工需求。在較軟的基巖或者覆蓋層上直接應(yīng)用抓斗進(jìn)行抓取，對于較硬的基巖應(yīng)用重錘砸碎后再進(jìn)行抓取。

整體造孔工序分為一序槽孔、二序槽孔兩部分施工，一序槽孔為10.8m、二序槽孔為9m。各個槽孔之中具有多個單孔，多抓成槽。實踐證明，在碎石層及粗砂層中，利用抓斗直接挖槽造孔具有極高的工作效率。工作人員應(yīng)首先利用重錘沖擊破碎，然后利用抓斗將破碎的巖石取出，多次循環(huán)之后使其達(dá)到最終孔深。重錘每次舉起高度應(yīng)為2～4m，每一抓分為左、中、右三個沖擊點，各個沖擊點應(yīng)沖擊5～30次左右。其中石英巖自身硬度較高，應(yīng)利用3t全齒重錘沖擊，各個沖擊點應(yīng)沖擊20次左右；而頁巖以及板巖硬度較低，較易破碎，可以在各個沖擊點應(yīng)用2t邊齒重錘沖擊5次。施工前應(yīng)對導(dǎo)向口內(nèi)部灌入泥漿，促使泥漿整體低于導(dǎo)墻面0.3m；挖槽過程中，應(yīng)對孔內(nèi)及時補入新鮮泥漿，保證泥漿測壓力的平衡，避免孔壁發(fā)生坍塌；同時，應(yīng)對孔內(nèi)泥漿性能指標(biāo)實時進(jìn)行檢測，一旦出現(xiàn)指標(biāo)參數(shù)變化情況，應(yīng)立即做出調(diào)整。

2.3.4 終孔與清孔

槽孔終孔后，須及時對孔深、孔位、孔斜以及槽孔的長、寬度進(jìn)行仔細(xì)檢查，檢查合格后，方可開展清孔換漿工作。為對孔底掉落的殘渣進(jìn)行有效清除，可先利用抓斗開展定位抓取策略對孔槽內(nèi)部具有的沉淀物以及淤積物進(jìn)行抓取，而后向孔槽內(nèi)部注入新鮮泥漿，并對陳舊廢漿進(jìn)行抓取與置換，或利用反循環(huán)泵直接置換陳舊廢漿。當(dāng)清孔換漿工作結(jié)束一小時后，槽孔應(yīng)保證含砂量小于10%、粘度小于30s、整體比重小于1.25g/cm3。二序槽孔清理完畢后，工作人員可以利用鋼絲鉆對孔壁上存在的泥皮進(jìn)行刷洗，若刷子鉆頭之中不帶泥屑，則視為合格。抽桶換漿法是超薄混凝土防滲墻施工過程之中十分常見的清孔形式，其是將抽桶置于孔底部，對淤積物反復(fù)多次進(jìn)行沖擊，使其逐漸進(jìn)入桶中。對此環(huán)節(jié)不斷重復(fù)，不僅可以有效去除孔槽內(nèi)部淤積物，還可以將性能較低的泥漿進(jìn)行置換。一般情況下，工作人員至少要刷壁20次，才可以保證泥土全面清理干凈，確保新老混凝土可以有效結(jié)合。

2.3.5 預(yù)制導(dǎo)墻

結(jié)合項目實際情況，導(dǎo)墻應(yīng)用“∟”形，預(yù)制導(dǎo)墻側(cè)板1100mm高，1500mm厚，底板120mm厚，800mm寬，整體導(dǎo)墻8000mm長，混凝土強(qiáng)度等級C20，配置＜8@200分布筋、＜12@200主筋，每一塊預(yù)制導(dǎo)墻凝土量約為4.4t。整體預(yù)制導(dǎo)墻的施工工序為：對單側(cè)豎模以及底模進(jìn)行安裝-對鋼筋進(jìn)行安裝-對另一側(cè)豎模進(jìn)行安裝-對導(dǎo)墻混凝土進(jìn)行澆筑-拆模成型-養(yǎng)護(hù)一周后調(diào)運進(jìn)行安裝。在導(dǎo)墻預(yù)制過程中，可一同開展基槽開挖工作，保證工程進(jìn)度。預(yù)制導(dǎo)墻的誕生可以有效節(jié)約工程施工成本，提高導(dǎo)墻周轉(zhuǎn)次數(shù)，降低工程經(jīng)濟(jì)投入，保證工程進(jìn)度，避免資源浪費。

2.3.6 澆筑混凝土

混凝土澆筑為防滲墻施工的最后一道工序，混凝土標(biāo)號為C25，入口灌注時混凝土的坍落度為20cm左右，擴(kuò)散度為36cm左右，時間高于1h，初凝時間高于6h，終凝時間應(yīng)低于24h?；炷琳w密度應(yīng)高于2.1g/cm3，水泥用量高于300kg/m3，水膠比低于0.65。灌注應(yīng)選取直升導(dǎo)管法，導(dǎo)管直徑為150mm，采用法蘭進(jìn)行連接。在導(dǎo)管的兩端分別具有長度為1m之內(nèi)的短管，導(dǎo)管間距應(yīng)為2.5m。位于槽孔兩端的導(dǎo)管，其與接頭管或孔端之間應(yīng)有1m距離。當(dāng)槽底高差大于25cm時，應(yīng)將導(dǎo)管置于所能控制范圍最低處。

3.施工質(zhì)量控制討論

對超薄混凝土防滲墻進(jìn)行質(zhì)量控制是保證施工項目質(zhì)量的有效手段，其包括水下混凝土澆筑、導(dǎo)墻質(zhì)量、施工平臺填筑、泥漿質(zhì)量、設(shè)備材料到位情況以及成槽施工等多個方面，其任何一環(huán)節(jié)控制出現(xiàn)問題，都將對最終成墻質(zhì)量帶來直接影響。施工結(jié)束后進(jìn)行自檢，檢驗合格后進(jìn)行上報審批。應(yīng)對泥漿的密度、含砂量指標(biāo)進(jìn)行檢驗，對成槽的垂直度與泵壓進(jìn)行控制，泵壓應(yīng)低于0.5MPa，側(cè)噴嘴在雙序號施工過程中開啟時，泵壓應(yīng)高于0.5MPa，以此保證兩個相連單序號墻體側(cè)面泥土被有效沖刷，確保墻體連接位置不存在虛土、夾層等現(xiàn)象。與此同時，還應(yīng)對超薄混凝土防滲墻進(jìn)行抽芯及挖坑檢查，在單、雙槽段的接頭位置進(jìn)行抽芯。由于混凝土防滲墻較薄，整體抽芯過程具有較大難度，抽芯結(jié)果需要保證混凝土芯完整、呈現(xiàn)長柱狀，砂漿與骨料之間應(yīng)混合均勻，連接較好，不應(yīng)出現(xiàn)斷墻現(xiàn)象，以保證混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計需求。挖坑結(jié)果應(yīng)保證超薄混凝土槽段墻體不存在任何瓶頸、夾層現(xiàn)象，整體接頭膠結(jié)良好，無滲漏、夾泥痕跡，符合項目及現(xiàn)行規(guī)范的要求。

4.結(jié)語

超薄防滲墻技術(shù)創(chuàng)新與突破成為研究趨勢，技術(shù)前景向好。本文對超薄混凝土防滲墻施工技術(shù)及其在水利岸坡的應(yīng)用進(jìn)行深入研究。薄混凝土防滲墻施工技術(shù)不僅有效解決了工程地質(zhì)、管線干擾、水下澆筑等的問題，而且極大限度保障了工程整體質(zhì)量。相關(guān)數(shù)據(jù)可為后續(xù)同類型的超薄混凝土防滲墻技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)研究及有關(guān)施工流程提供參考。