坝基混凝土防渗墙工程的施工技术研究

2017-04-14石玮薇

中华建设科技 2017年2期

关键词：造孔质量控制水库

石玮薇

【摘要】混凝土防渗墙是水利工程中常用的防渗结构形式，尤其在水库坝基防渗中的应用较为广泛。本文以水库工程为例，结合工程地质条件，介绍了水库坝基混凝土防渗墙的施工技术，并针对施工中的难点提出相应的质量控制措施，以确保了混凝土防渗墙的施工质量。

【关键词】水库；混凝土防渗墙；施工技术；造孔；质量控制

Study on Construction Technology of Dam Foundation Concrete Cut - off Wall

Shi Wei-wei

（Xinjiang Changyuan water supply quasi - East Water Supply Co，ltd Urumqi Xinjiang 830000）

【Abstract】Concrete impervious wall is commonly used in water conservancy engineering impermeable structure， especially in the reservoir dam foundation seepage in the application of a more extensive. In this paper， taking the reservoir engineering as an example， combined with the engineering geological conditions， the paper introduces the construction technology of the concrete dam cutoff wall of the dam foundation， and puts forward the corresponding quality control measures according to the difficulties in the construction to ensure the construction quality of the concrete cutoff wall.

【Key words】Reservoir；Concrete cutoff wall；Construction technology；Hole making；Quality control

水库大坝是一项关系国计民生的建设工程，在促进地區经济发展上发挥着重要作用。但由于种种原因，水库大坝的防渗漏问题一直是难以根治的技术难题。而近年来，混凝土防渗墙在水库工程坝基防渗中得到了广泛应用。混凝土防渗墙是在地面上进行造孔施工，在地基中以泥浆固壁开凿成槽形孔或联锁桩柱孔，回填防渗材料筑成具有防渗性能的地下连续墙。为了更好的应用该技术，下面，就结合水库工程实例，就混凝土防渗墙施工技术进行探讨。

1. 工程概况

某水库工程是一座以防洪为主，兼顾发电、水产养殖等综合利用的水电枢纽工程。挡水坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高22.1m，坝顶长62m，宽2.8m，坝基采用混凝土防渗墙防渗，最大墙深12m，墙厚0.5m。左右坝坡趾板、连接板下基岩进行固结灌浆；防渗墙下、左右岸坡趾板下基岩和水库两岸向上游延伸段基岩进行帷幕灌浆。

2. 工程地质情况

库区两岸基本为岩质岸坡，基岩裸露，岩性为常州沟组石英砂岩，岩性坚硬。左岸岸坡较缓，岩层倾向河谷，为顺向岸坡，受卸荷、风化影响，岸坡处岩体中的节理裂隙较发育。右岸岩层倾向上游偏岸坡内部，为逆向岸坡，岩体整体性较好。

防渗墙轴线位置河床覆盖层为混合土卵石，混合土卵石层内局部存在孤漂石；河床比现有围堰低3m，且围堰内水位过高，在混合土卵石层中造孔难度大，易塌孔，泥浆流失严重，并且防渗墙入岩深达5m，冲击钻钻凿基岩困难。

3. 施工总体布置

3.1 供水系统。

施工供水主要取自围堰基坑内集水坑渗透水，采用2台IS100-65-250型离心式清水泵（Q=100m3/h，H=80m，N=37kW）在集水坑中提水，用DN100钢管向场内的各施工工作面供水。供水系统共需铺设DN100钢管约1500m。

3.2 供电系统。

本标段主要用电负荷有：防渗墙、灌浆施工、以及混凝土拌和系统、膨润土制浆站、水泥浆制浆站、供水、施工辅助工厂、照明等，用电负荷约为1000kVA。

3.3 泥浆系统。

在防渗墙轴线上游侧40m外、桩号坝0+170位置的河漫滩处，建立一套泥浆拌和系统，建造制浆站规模为建造280m3的膨化池1个，280m3的供浆池1个。安装2台S1500高速搅拌机和3台3PNL型泥浆泵。泥浆站至施工现场的供、回浆管路为Φ100mm钢管。

3.4 混凝土拌和系统。

为方便供水、供电的统一规划，本工程混凝土拌和系统建设在泥浆系统附近，并就近设砂、石储料场，料场保证2个槽孔储量。拌和站设2台JS-500型强制式拌和机，骨料由配料机按自动配料程序完成，水泥通过袋装计量，水用量由时间继电器控制。混凝土运输采用混凝土泵，根据施工强度，投入1台HBT-60A泵。

3.5 施工平台及导墙。

施工平台及导墙采用钢筋混凝土形式，沿防渗墙轴线修筑，钻机平台位于防渗墙轴线下游，轴线上游为抓斗施工作业平台。

3.6 水泥浆系统布置。

水泥制浆站布置在帷幕灌浆作业区内。在大坝左岸趾板附近建设一集中制浆站，供给固结、帷幕灌浆所需浆液，距离较远的地方设置水泥浆中转站，采用输浆管把浓浆输送到各个作业面，保证远距离输浆需要。

4. 混凝土防渗墙施工

4.1 槽段划分。

根据设计文件，考虑地下水位、槽孔深度、施工历时、导管布置和浇筑能力等，在保证槽孔稳定的前提下，初步拟定防渗墙Ⅰ期、Ⅱ期槽段长度均为7.0m。施工过程中根据实际情况，坝体两岸部位防渗墙深度较浅，可适当加长槽孔施工长度；坝体中间部位防渗墙施工时，若有漏浆塌孔现象，可缩短槽孔施工长度。

4.2 防渗墙造孔。

造孔是防渗墙施工中的主要工序，受地层等自然条件影响最大，是影响工期、工程成本，甚至决定工程成败的重要因素。施工中采用如下控制措施：

（1）采用“三钻两抓”或“两钻三抓”造孔。

（2）开孔前，首先调整好抓斗和钻机位置，保证孔位偏差小于等于±3cm。

（3）造孔过程中，随时检验孔斜率，以保证孔斜率控制在4‰以内。

（4）测斜采用相似三角形法。量出带钻头的测绳距孔口中心的偏差，即可求出孔斜率，每2m填一次测斜记录。

（5）造孔过程中孔内泥浆面应保持在导墙顶面以下30～50cm。

（6）漏失地层，应采取预防措施。发现泥浆漏失，应立即堵漏和补浆。

（7）槽孔孔壁应平整垂直，不应有梅花孔、小墙等。

4.3 清孔换浆。

（1）槽孔验收合格后，进行清孔换浆，并及时向槽内补充新鲜浆液。新鲜浆液与槽底浆液的置换量为该槽孔方量的1/3。

（2）使用膨润土泥浆清孔合格的标准为：槽孔清孔换浆结束后1h，槽孔淤积厚度小于等于10cm，槽内泥浆密度小于等于1.15g/cm3，马氏漏斗粘度：32～50s，含砂量小于等于6%。

4.4 预埋帷幕灌浆管。

为后期灌浆需要，防渗墙内预埋φ110mm钢管，管距2.0m，利用钢筋保持架定位。预埋灌浆管孔距2.0m，位于防渗墙中心轴线上，平面上的允许偏差不大于±5cm。预埋灌浆管在槽口固定在导墙上，灌浆管间采用丝扣连接或焊接，底口缠过滤网，防止混凝土进入管内。预埋管施工完毕后，管口采用圆形木塞封闭，防止异物落入管内增加帷幕钻孔的难度。

4.5 钢筋笼的吊装与下设。

（1）按照设计要求，本合同段防渗墙钢筋笼在每个槽段设计墙顶高程以下5m高度内布设。

（2）钢筋笼在下部的预埋灌浆管下设完成后下设。

（3）钢筋笼采用25t吊车吊装和下设。

（4）钢筋笼入槽时，若遇阻碍，应进行槽孔处理，不得强行下沉，并应采取措施防止混凝土浇筑时钢筋笼上浮。

5. 施工难点及质量控制措施

5.1 漏浆和塌孔及孔口工程防护。

本工程覆盖层主要为混合土卵石，不利于成槽过程中的孔壁稳定。成槽过程中，首先应使用优质膨润土泥浆护壁，在大漏失量地层成槽时，适当加大泥浆比重，并向槽内加入黏土，然后利用钻头或重凿冲击挤密地层，每挤密一层后，再正常钻进或抓取进尺。如此循环，直至穿过漏失地层。这样施工既可以保证槽孔安全，又有利于提高成槽工效。

5.2 孤石、漂石处理。

采用抓斗施工，漂石、孤石严重制约抓斗工效，遇该地层，应采取适当处理措施：

（1）用抓斗挂重锤（或冲击钻冲击）破碎；

（2）孤石、漂石表面聚能爆破；

（3）采用地质钻机在孤、漂石中钻孔，孔内预爆。

这几种办法应该下一种比上一种更为有效，当采取孔内爆破措施时，首先应征得监理人同意，并就孔深及孤、漂石大小的判断，考虑装药量和爆破方案。

5.3 孔斜控制。

（1）冲击钻钻进，应随时进行孔斜测量，发现孔斜后，首先采取轻打勤放措施，用钻头自重修正偏斜孔壁；或在偏斜部位预填石块，轻打纠偏。

（2）抓斗施工，斗体安设导向板，斗体采用导向杆控制；施工过程中，随时观测孔斜仪表盘，通过斗体控制自动纠偏。

5.4 堵埋管。

（1）严格控制新拌混凝土质量，防止配料错误、流动性不满足要求、严重离析及含超径大卵石的混凝土进入导管。

（2）混凝土的拌制和运输能力应满足混凝土面上升速度的要求，并留有余地，避免由于浇筑速度过慢，使混凝土丧失流动性。