刍议某水库混凝土防渗墙施工技术

2011-12-30张丽丽陈南峰

中国新技术新产品 2011年16期

张丽丽陈南峰

(云南省水利水电工程有限公司，云南昆明 650223)

1 防渗墙技术参数

塑性混凝土防渗墙设计抗渗系数≤1×10-7cm/s，28天抗压强度2～5MPa，弹性模量小于1000MPa，坍落度180～220mm，散落度340-400mm。

某水库防渗墙采用42.5#普通硅酸盐水泥，骨料为二级配的塑性混凝土。根据某水科所材料取样试验成果，其重量配合比为:水泥:砂:石:水:膨润土粘土=1:4.91:4.91:1.58:0.38:0.61;按每m3混凝土用料的配合比为164:806:806:206:63:100。坍落度185mm，散落度355mm，泥浆密度1.1～1.2g/cm3，含砂量<3%，弹性模量233MPa，渗透系数≤1.82×10-8cm/s，28 天抗压强度 3.3MPa。

2 混凝土防渗墙施工工序及方法

混凝土防渗墙施工工序:在充满饱和泥浆的沟槽中利用专用设备开挖成槽→槽两端安装接头管 (锁管)→下混凝土导管→预留帷幕灌浆孔→清孔换浆→浇筑混凝土。具体施工方法如下:

2.1 混凝土防渗墙造孔(槽)

2.1.1 成槽设备的选择

目前国内成槽设备机械主要有液压抓斗型、液压铣槽型、冲抓桩孔型等。液压抓斗型成槽成墙方法在我国堤防和水库加固工程中均有应用，其特点是成槽泥浆用量少，一般地质复盖层均可使用。某水库设计最大槽挖深度58m，根据设备性能和设计槽挖深度，选用SG35A型液压抓斗机，设计最大槽挖深度60m。

2.1.2 施工平台布置

考虑开挖设备走动占用面、导向槽占地和混凝土浇筑车辆通行及锁管、导管等设备在施工过程中移放用地等。根据某水库施工需要，施工平台需要宽15～17m。某水库原坝顶只有6m，需采取降坝2.3m来满足施工要求。坝顶不设泥浆池，以免影响孔槽开挖和混凝土运输和浇筑。平台上游侧为交通道路，下游侧为作业区。

2.1.3 修筑导向槽

导向槽是地层表面沿地下防渗墙轴线方向设置的临时构筑物。导向槽起着标定防渗墙位置、成槽导向、锁固槽口;保持泥浆液面，槽孔上部孔壁保护，外部荷载支撑的作用。导向槽的稳定是混凝土防渗墙安全施工的关键。导向槽两侧墙体采用倒L型断面，现浇C20砼构筑，槽内净高1.8m，槽壁厚20cm，槽面宽1.2cm，厚40cm。顶面高于施工场地10cm，以阻止地表水流入槽内。

2.1.4 单元划分与造孔成槽

防渗墙单元划分按设备抓斗规格而定，某水库采用的设备是液压抓斗机，抓斗宽2.8m，按三抓成槽为一个单元，考虑混凝土浇筑的导管、锁管设备安装以及帷幕灌浆孔预埋等所需要的工作面，取6m为一个单元。为减少成槽施工与混凝土浇筑的干扰影响，成槽开挖施工采用“二序三抓”法，即按单排二序槽孔施工，孔槽钻进3抓土，抓土顺序为1→3→2成槽。抓斗按顺序抓土完成后即是该施工槽成槽完工，经监理现场判定抓土到岩层符合设计要求，最终确定该施工槽成槽深度。

2.1.5 槽孔护壁

槽孔护壁是保证成槽是否成功的关键。防渗墙槽孔护壁是采用泥浆固壁，泥浆具有良好的物理性能、流变性能、稳定性能，在造孔成槽中起固壁、悬浮、携渣、冷却机具和润滑的作用。成墙后还可以增加墙体的抗渗性能，新制泥浆利用供浆管输送到槽孔内使用。成槽及槽段混凝土浇筑过程中回收的泥浆可重复使用。

2.2 泥浆制备

2.2.1 泥浆制备

泥浆质量与粘土物理和化学特性有关，某水库选用含砂量<5%，粘粒含量>70%，塑性指数>20的纯粘土。制浆采用卧式搅拌机制备。由于粘土含砂率小，制浆时不需经过筛分可直接进入浆池，制浆过程高压泥浆泵不断地在浆池冲浆搅动，避免泥浆沉淀淅水，以保持浆液性能指标均一。槽挖固壁泥浆的耗浆量每1m3土需0.4～0.5m3，储浆池容量按单元最大需浆量的1.5倍设计，某水库浆池为8m!5m!1.2m，池壁用水泥砖砌筑。每单元槽用浆量按实际需浆量的1.5倍制备。

2.2.2 泥浆浓度控制

固壁泥浆性能指标要求:密度1.1～1.2g/cm3，漏斗粘度18～25s。对于砂砾土坝，泥浆浓度提高10%～15%。槽内泥浆面在成槽过程中保持在导向槽顶面以下30-40cm范围内，不宜低于50cm。使之保持所挖槽孔稳定，减少槽壁的崩塌现象。

2.2.3 清孔换浆控制

清孔换浆在槽孔验收合格后进行。清孔换浆结束1h后，要达到清孔指标要求:孔底淤积厚度不大于10cm，泥浆密度不大于1.3g/cm3，粘度不大于30s，含砂量不大于10%。清孔换浆结束并经检查合格后2h内进行混凝土浇筑，最多不能超过4h。

2.3 混凝土防渗墙浇筑

2.3.1 锁管安装

锁管又称接头管，其作用是保证每一单元混凝土接头形成U形衔接，相邻单元混凝土凝结后构成整体成墙。同时，起到坝体开挖后未浇混凝土的一端临空面避免出现崩坍，解决混凝土施工过程中槽底或槽内浇筑的混凝土与泥浆混合，达不到防渗墙防渗的效果。锁管在成槽结束后进行。锁管有9，5，3，2m等4种管段，吊装时根据槽孔深度合理选择不同的管段，安装的第1根管必须是9m的定位管安装在槽的底部，其余管根据实际槽孔情况先后吊装完成，锁管定位安装用专用液压设备配合吊机共同完成。

2.3.2 导管安装

防渗墙混凝土浇筑利用刚性导管进行墙体灌注混凝土。每一单元混凝土浇筑需安装两套导管，安装位置分别距锁管1m，导管为外接管，内径为200mm，管长3m的钢管，导管底部距槽底面20～25cm最大不超30cm，以满足清孔换浆和混凝土浇筑需要。安装方法是先吊装导管提升架定位，然后用吊机配合装配导管。导管安装完成后，在其顶部安装混凝土浇筑漏斗及振捣设备。

2.3.3 清孔换浆

槽段终孔验收合格并完成导管、预埋管安装后进行清孔换浆。清孔采用高压泥浆泵灌注新泥浆清孔。将孔内含有大量的砂粒及岩屑的泥浆换成新泥浆。某水库施工，直接采用导管清孔换浆法。在导管按设计要求安装完成后，封盖导管上口注入高压泥浆清孔。施工时注意泥浆的变化，测定泥浆浓度，达到设计要求后结束清孔换浆。

2.3.4 混凝土浇筑

混凝土浇筑从导管进入槽底，依靠自重及其流动性挤压管口下部的混凝土，已灌入的混凝土在底部流动、扩散上升，最终置换出泥浆后混凝土成墙。浇筑过程在保证导管埋深的前提下，随着混凝土的上升，把导管提起并将部分导管拆除。槽内浇筑混凝土上升至槽口超出设计墙顶高程0.3m时，拔出全部导管，浇筑结束。整个施工过程，泥浆被不断向上挤，并流入回收槽(池)。

3 特殊情况处理

3.1 崩坍处理

本工程在施工到二序13槽时，出现了局部单边崩坍2～3m，经分析，为泥浆浓度控制不好，小于1.0g/cm3，没有及时补充新泥浆，属于渗水造成坝身土体含水量增大而致。崩坍在成槽过程中是局部崩坍。发现问题后及时采取加大泥浆浓度，控制崩坍扩大并停止开挖，用粘土并加掺入20%水泥将已挖的槽坑回填到超过崩坍部位2.0m，待自然沉积稳定后再进行施工，时间控制在15天以上。在相应坝体段减小槽挖长度，同时尽量远离该序而转到其他单元槽段继续开挖。