下坂地水利枢纽坝基防渗墙工程现场施工试验及质量检测

2011-04-14曹婷婷

水利技术监督 2011年2期

曹婷婷

（新疆下坂地水利枢纽工程建设管理局，新疆喀什 844000）

下坂地水利枢纽工程位于塔什库尔干河（新疆塔里木河水系叶尔羌河中上游的主要支流）上，属于Ⅱ等大（2）型工程，该水库总库容为8.67亿m3，调节库容为6.93亿m3。水库拦河坝设计为2级建筑物，为沥青混凝土心墙砂砾石坝，坝顶处高程为2965m，最大坝高约76m，洪水量以100年一遇为设计标准，水库正常蓄水位设计为2965.0m，洪水设计水位2968.2m。

1 坝址工程地质条件

分析河床钻孔实测资料可知，坝基覆盖层最大厚度约146.95m，土层渗透系数变化较大，成分复杂。

该坝基覆盖层从底部至表层主要可分为三大类：冰碛层（土层厚度约60～148m），主要以块石、漂石、砾石及砂石为主；砂层透镜体位于坝基左侧偏上游冰碛层中，顺河道方向长约462m，宽度约为162～248m，处于18.2～35.5m的埋深位置，最大厚度为43.8m，空间成 “杏仁状”分布；冲洪积和坡积层厚度为3.2～29.5m，分布于河床、漫滩表层，成分较复杂。

2 坝基防渗墙工程施工试验

2.1 试验方法及主要试验设备

目前，我国常用的坝基防渗墙工程成槽方法主要包括有锯槽法、钻劈法、射水成槽法、多头回转钻机成槽法及钻抓法等［1］。

根据现场试验场地的地质条件，分析上述各种施工成槽方法的技术特点，总结类似工程深槽防渗墙施工经验后，该防渗墙施工试验决定联合采用钻抓法与钻劈法进行成槽施工，即先利用冲击钻机钻打好相应主孔，待主孔成孔后，采用机械式抓斗直接在主孔之间抓取副孔冲积层和下部冰积层部分。

在该试验中联合采用钻抓法与钻劈法的施工技术，可分别充分发挥抓斗效率高和冲击钻机能钻进不同地层的功能优势，当抓斗机械施工过程中遇到坚硬土层时，可及时更换冲击钻机或重凿进行击碎。

实际试验施工过程中，选择采用经适当改装的C Z－A型冲击式钻机（特A型钻机）和H S 843 HD抓斗式挖槽机进行造孔施工。根据工程场地的地质特性和成槽深度要求，将C Z－A型钻机进行了相应结构改装，使其钻头加重至6 t。造孔钻进时，通过加宽平台车相应的宽度和增大导向轨间距来提高钻机的移动稳定性，通过增大主卷扬中间片的厚度和后卷扬直径以增大卷扬机的提升能力。经过改造的H S 843 HD型机械式抓斗，抓取过程中其斗体开、闭的动力完全依靠斗体自身重量平衡，若抓取过程中自身重量不足，会严重影响其开、闭过程，难以充分发挥其全部功效。在钻孔施工过程中，孔内水浮力会随着孔深的不断加深而持续增大，导致斗体在孔内的有效重量也会逐渐降低。在该施工试验中，工程槽的孔深相对较深，所以在钻进深度超过60m后，将钻孔使用的斗体重量由6 t重新改装为10 t。

该防渗墙设计厚度为1.0m，采用钻抓法与钻劈法相结合的施工方法联合施工。主孔钻进施工时，采用冲击式钻机进行钻孔施工，孔道直径控制为1m；副孔施工时，上层土体采用抓斗法进行施工快速抓取土体，根据施工现场的地层特性和改造的H S 843 HD型抓斗设备的功能特点，其斗体最大开度可达2.4m，考虑到孔深超过100m时，现场全部采用冲击式钻机造孔成槽，所以将副孔以2m为单位进行分段。

2.2 防渗墙试验关键施工工艺

造孔成槽施工是坝基防渗墙施工过程中关键环节之一，最容易受到来自施工场地地质、地层等自然环境条件的影响，是影响施工工期、投资成本、工程质量的重要因素，甚至在较大程度上还会决定整个工程项目的成败［2］。坝基防渗墙的施工技术水平，主要体现在钻孔机械的功能和成槽效率上。该工程项目中，先通过采用冲击式钻机跳跃式钻打主孔，待主孔钻进成孔完成后，再采用机械式抓斗直接对主孔间的副孔冲积层和下部冰积层部分依次进行抓取施工；在冰积层成槽过程中，在76m深处存在着胶结层，机械抓斗无法直接抓取，故先采用钻机冲击副孔中心部位，待副孔表层胶结体被充分击松后再采用抓斗抓取，依次循环施工，大大提高了副孔成槽效率，并使得H S 843 HD型的抓斗成槽深度大大提升。对于孔深超过95m的孔下土体，采用抓斗无法直接抓取时采用 “钻劈法”进行施工，即先采用冲击式钻机钻进主孔，再劈打副孔（开始劈打施工前应将主孔内的泥土清理干净）。在进行副孔劈打施工时，应在其前后两相邻主孔近侧提前设置安装接砂斗装置，当主孔和副孔均完成钻孔、成槽施工后，可将设置在主、副孔之间的薄壁隔墙清除，并将槽内杂土清理干净。

成槽施工时，孔径、孔形、斜度等施工质量因素经验收合格后，即可开始槽内清孔换浆施工，为确保防渗墙试验段的浇筑质量，首先应将孔内泥土和污水彻底排除。在该试验段施工过程中，采用气举反循环法进行清孔换浆施工，即通过采用相应功率的空压机产生高压风并及时输入排渣管，通过在混合器内与浆液充分混合，通过排渣管内外存在的气压和密度差则能将槽内泥浆排出，排浆过程中同时能携带出孔底绝大部分的沉渣。清孔换浆施工完成后约1.5 h，可从槽内取样测试泥浆的比例，直到槽孔内的泥浆含量比例达到结束标准时才可停止清孔换浆施工。

该防渗墙工程试验段浇筑的混凝土，均采用HT 60 x 2型全自动拌和系统设备拌制，该系统混凝土拌和能力为120m3／h，通过3台运量为8m3的混凝土搅拌运输车进行混凝土场地运输，混凝土在运输至槽口过程中，确保其具有预定的和易性能，在槽孔内建筑混凝土采用压球法进行施工。

坝基混凝土防渗墙施工是地下隐蔽工程，防渗墙段的接头形式及施工技术会直接影响到防渗墙的施工质量和施工速度［3］。为确保防渗墙接头区域的施工质量，墙体槽段内的接头孔均采用拔管法进行施工，采用60 t的汽车吊作为接头管起吊设备，其中最深孔孔深达到143.55m，接头管下埋深度为133.5m，最浅处的孔深为136.45m，接头管下埋深度为116.8m。拔管过程中，选用Y J B－800型拔管机械，采用抱紧式拔管法进行拔管施工。

3 防渗墙工程质量检测

目前，我国水利工程中对水库大坝坝基防渗墙施工质量检查尚无相应的技术标准，为了保证工程质量，在坝基防渗工程招标中，设计要求选择防渗墙施工质量检查试验区，并对试验提出了相应的技术要求。

3.1 质量检测内容

坝基混凝土防渗墙工程施工质量检测，其主要内容包括施工工序检查和墙体质量检测两部分。施工工序检查主要包含有终孔标准控制、清孔质量检查以及混凝土浇筑施工质量控制。混凝土墙体质量检查内容主要包含有墙体取样试块力学性能指标、墙段接缝处理和墙身混凝土养护以及可能存在的缺陷。

3.2 工序质量检查

坝基防渗墙工序质量检查，具体实施时主要包括有终孔、混凝土浇筑前清孔、预埋灌浆管制作沉放、混凝土浇筑等内容的质量检查，依据《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》（SL174－96）及本工程招标文件关于防渗墙墙体质量检查有关内容执行。

3.3 墙身质量检查

根据《水电水利工程混凝土防渗墙施工规范》（D L／T 5199－2004），联合采用原位钻孔取芯试验、结构超声波检测以及其它无损检测方法对墙体混凝土强度指标进行检测，采用钻孔内注水试验对墙体混凝土的透水性进行检查验证，并对防渗墙的抗渗指标进行检查。对防渗墙墙体取芯后进行的力学性能试验所得到的结果和钻孔注水试验、抗渗试验的结果，作为综合评价墙体质量的重要依据。