抓斗法连续防渗墙施工技术应用探讨

2014-10-28杜红霞

黑龙江水利科技 2014年2期

杜红霞

(浙江省第一水电建设集团股份有限公司，杭州310051)

1 工程概况

某枢纽工程需采取除险加固，目前存在大坝渗漏严重、坝坡稳定不满足要求;溢洪道边墙高度、稳定不满足要求、下游消能防冲不满足要求;坝下涵管裂缝、渗漏严重，结构不满足要求等主要问题。现需要对沿坝轴线上游3.5 m处设置混凝土防渗墙，墙厚60 cm，防渗墙深入强风化基岩以下1 m，防渗墙墙底采用帷幕灌浆，灌浆深度进入相对隔水层以下5 m。

2 施工方案构思

本枢纽工程的坝体塑性混凝土防渗墙配置液压薄壁抓斗机采取“抓斗法”成槽，成槽施工泥浆采用“泵送泵回”方法，混凝土浇筑采用泵送混凝土的“水下直升导管”法，槽段接头采用“接头管”法。施工时通过采取从左岸至右岸跳仓分二序施工方式。对于遇到坝下涵管时，按设计要求预留出坝下涵管封堵施工时倒挂井的位置，结合实践，给出本工程的施工程序，如图1 所示。

上游侧导墙利用放浪墙底板，下游侧导墙则采用混凝土结构，现浇成倒“L”形式，要求其内侧净宽度比防渗墙宽100 mm，顶高程同放浪墙底板顶高程。

导墙施工完成后，以此作为防渗墙施工控制的基准，有效地稳定泥浆液面以及地面荷载。另外施工导墙前应当首先将坝顶下游侧利用开挖料填筑加宽至6 m左右［1］。

图1 抓斗成槽混凝土防渗墙施工程序框图

3 导墙施工技术

导墙是进行槽段划分、定位、成槽导向的临时构筑物，也是钢筋笼网片吊装与灌注导管的支撑装置，质量好坏直接影响地连墙施工。

本工程导墙采用“L”型导墙，施工顺序为:测量、定位、高程控制，导墙面高出地面200。同时要求本工程的导墙净空比墙厚大50 mm，中心线两边各大25 mm。导墙开挖，导墙底面平整，立内模板。导墙钢筋绑扎。立外模及支撑模板。浇注导墙墙身混凝土。拆模时首先确定上下两层作为导墙的支撑构件，然后再回填导墙外侧。施工本工程的导墙采取实施分段方式，严格控制每段导墙长30 ～50 m。施工严格按图纸施工，导墙达到一定强度前严禁重型设备从旁边行走，以防导墙变形。

结合工程实践经验，导墙是本工程施工的关键环节之一。本工程对于导墙的质量标准采取严格控制，具体采取标准:导墙中心轴线偏差±10 mm;导墙垂直度偏差＜1/200;导墙净距允许偏差±10 mm;导墙顶面应平整［2］。

鉴于导墙在本工程中的重要性，其施工质量是关键，本工程队导墙施工技术要求采取严格控制，如内墙面与防渗墙纵轴线平行度误差为±10 mm;内外导墙间距误差为±10 mm;导墙内墙面垂直度误差为5‰;导墙内墙面平整度为3 mm;导墙顶面平整度为5 mm。

4 泥浆制备

泥浆施工质量好坏对于地连墙工程的施工安全及其质量具有直接影响，尤其是本工程砂层较厚，更要加强对泥浆的质量管理。泥浆能在成槽过程中起到液体支撑的作用，并且可以保护开挖槽面的稳定，使泥渣悬浮没有沉淀，这样地下水就不会流入或者浆液不会漏掉，对切削刃也可以起到润滑等作用，其中最重要的一个作用是固壁。其质量的好坏对成槽的质量与安全有直接影响［3］。

本工程一个标准槽段成槽泥浆池总容量200 m3，采用的地连墙的泥浆系统利用围护桩排放的泥浆造浆，经过沉淀、过滤等子系统形成地连墙泥浆系统。供浆管采用4 寸铁管，呈放射形埋地布设，铁管一端用胶管与泥浆泵连接。回浆管采用两套3寸管，以便清槽时有两套泵同时使用。

5 成槽施工技术

防渗墙成槽主要的施工工艺为合理划分槽段以及成槽施工机械，同时在成槽施工过程中还应当采取有效的防槽壁坍塌措施［4］。槽段划分需考虑工程地质条件、成槽深度以及混凝土浇筑强度等因素。槽段长度3.8 ～7.2 m，抓挖顺序见图2 所示。

图2 槽段长度与抓挖顺序图

5.1 成槽施工

根据本工程的地质情况，选用1 台宝峨(BAUER)GB－30 型液压抓斗机。该型设备是从德国引进的较为先进的地下连续墙施工机械，效率可达8 ～15 m2/h。为应对遇到大块孤石或坚硬基岩的情况，配备1 台CZF—1200 型冲击式反循环钻机，该型钻机钻进基岩时工效为0.5 ～0.8 m/h。

对成槽施工严格控制其质量，采取施工技术控制策略。成槽施工前，在导墙顶面划好槽段中心线及边线的控制标记;成槽前对成槽机械进行一次全面检查，各部件必须连接可靠，特别是连接螺栓不得有松脱现象［5］。本工程成槽地层为坝体均质土层，在成槽过程中，要把抓斗的垂直度及平面位置控制好，特别是在开槽这个阶段。

5.2 塌槽的处理措施

在成槽的过程中，软土层很容易导致坍塌，结合这个具体实际情况，务必要采取行之有效的措施防止槽壁坍塌。该工程采取措施如下:

1)减轻地表荷载，对本工程槽壁附近堆载≤20 kN/m2。平稳操作成槽机械，禁止猛起猛落，防止在槽内形成负压区，导致槽坍。

2)泥浆强化:采用质量高的膨润土制备泥浆，CMC 增黏剂配入，形成致密而有韧性的泥浆止水护壁，并加入重晶石来提高泥浆比重，从而保持槽内的泥浆水头高度。

3)缩短裸槽时间:抓好工序间的衔接，尽量采取最少的时间完成成槽至浇灌完混凝土。

在施工过程中，如果出现塌槽，要迅速填入砂土，并在抓斗回填的过程中进行压实，待密实后再次进行挖槽［6］。成槽质量按照以下标准:

1)垂直度不能＞0.4%。

2)槽深误差:+100 mm ～－200 mm。

3)宽误差:0 ～+50 mm。

5.3 清底换浆

成槽以后，采用抓斗把槽底余土及沉渣抓起，再用泵举反循环把孔底的沉渣吸取起来，并用刷壁器把已浇墙段混凝土接头处的凝胶物清除掉。在灌注混凝土之前，运用泵吸反循环进行二次清底并不断进行泥浆置换，清槽以后测定槽底以上0.2 ～1.0 m处的泥浆比重应＜1.2，含砂率≤8%，黏度≤28 S，槽底沉渣厚度＜100 mm。

5.4 槽段接头处理

对槽段进行接头处理之前，对槽段接头混凝土壁用刷壁器进行上下的刷动，把混凝土壁上的杂物清除干净。采取接头管方式对本工程槽段间接头进行联接。

安装之前，要对接头管仔细进行逐段清理和检查，用汽车吊吊装并在槽口连接。管中心线要求对准正确位置，垂直并缓慢下放，在距槽底50cm 左右的地方，迅速下插到槽底，并在背面填粗砂，从而避免混凝土从底部及侧部流到接头管背面。接头管上部用木楔与导墙塞紧，并用接头管起拔机夹住接头管。

采取顶升架顶拔起拔接头管，根据混凝土的浇筑时间来确定起拔时间及其拔升高度，浇灌高度以及混凝土初凝和终凝时间而定，依次拔动，一般2 ～3 h开始顶拔，采取轻轻顶拔和回落方法，每次顶拔10 cm左右，拔到0.5 ～1.0 h时，如果接头管内没有涌浆等异常现象的出现，每隔30 min 拔出0.5 ～1.0 m，最后根据混凝土顶端的凝结状态就可以全部拔出，并冲洗干净。

5.5 混凝土灌注施工技术

混凝土灌注采用水下“直升导管法”。混凝土浇灌前，在地面对导管作密封性实验，压力控制在0.6 ～0.7 MPa。本工程配备有3 套导管(其中1 套导管作为备用)，两套导管之间的距离≤3 m，导管距槽端头≤1.5 m，导管提离槽底大约25 ～30 cm。灌注开始之前，运用导管进行泵吸反循环二次清底换浆，并在槽口上设置挡板，防止混凝土落入槽内导致泥浆污染。