浅谈岩溶地区混凝土防渗墙施工及质量控制
2017-07-05黄树平
黄树平
(广东省北江航道开发投资有限公司,广东 清远 511500)
浅谈岩溶地区混凝土防渗墙施工及质量控制
黄树平
(广东省北江航道开发投资有限公司,广东 清远 511500)
随着我国社会经济的快速发展，集发电与通航功能的综合型航运枢纽工程也在不断发展。文章以某山区河道建设中的船闸工程为例，充分结合工程特点，提出岩溶地区防渗墙施工工艺及其质量控制方法，有效地预防本工程基坑渗水问题，确保了基坑安全。该工艺及其质量控制方法对类似工程有一定的参考和帮助，能更好的推动大型航运枢纽的发展。
岩溶地区；混凝土防渗墙；施工；质量控制
1 工程概况
1.1 工程简介
某船闸工程位于广东省北江流域，工程内容包括新建二线船闸及重建一线船闸，二线船闸有效尺度220m×23m×4.5m，重建一线船闸有效尺度140m×23m×4.5m，一、二线船闸上下游均共用引航道，船闸设计通航能力为1000t级。为保证船闸基坑开挖稳定，防止基坑涌水，在基坑左岸设置60cm厚831m长的C30混凝土防渗墙作临时防渗措施，防渗墙顶高程▽35.77，底高程▽10.0，入岩深度≥1m。
1.2 防渗墙施工特点
根据工程现场情况以及地层特点分析，防渗墙施工主要有以下3个特点：
1)该地区地质条件复杂，上层为粉砂层和卵石土层，下层为灰岩，溶沟、溶槽、溶隙发育强烈，漏浆塌孔问题严重，施工难度大。
2)汛期施工水位变化比较大，影响防渗墙成槽稳定性。
3)防渗墙距离新建排涝渠约8m，与新建排涝渠施工存在互相干扰情况。
2 施工准备工作
2.1 技术准备
1)收集防渗墙轴线位置及附近的地质资料，提前了解施工区的地层分布和基岩情况。
2)熟悉设计的图纸，严格按照设计图纸和施工规范编制切实可行的施工方案。
3)做好技术交底、质量交底和安全交底。
2.2 机械和设备准备
1)主要机械和设备包括冲击钻机、液压抓斗、强制式拌和机、混凝土罐车等。
2)空压机、泥浆泵、清孔装置、水泵、电焊机等。
2.3 材料准备
1)混凝土搅拌所用的水泥选用当地水泥厂生产的P.042.5普通硅酸盐水泥。
2)混凝土搅拌所用的砂、石等材料选用当地材料，所备砂石等材料质量和数量满足施工要求[1]。
3)现场备用足够数量的小片石、黄泥和PC32.5R袋装水泥，用于溶洞处理。
2.4 施工现场准备
1)平整场地：采用挖掘机清理表层土，清表厚度20-30cm。
2)浇筑导墙：导墙采用“┓┏”钢筋混凝土型式，净宽比防渗墙厚度大5cm，即650mm，肋厚200mm，单侧导墙宽度1.0m，深度1.2m。施工时先采用挖掘机挖槽(105m宽，120cm深)，绑扎A10双层钢筋网，现浇C25混凝土。导墙顶面高出地面10cm，且保证泥浆液面高出地下水位50cm。
3)修筑泥浆池：泥浆池布置在防渗墙右侧，每100m布置一个，每个泥浆池的容积≥100m3，泥浆池采用沙砖砌筑，砂浆抹面。
3 防渗墙施工
3.1 施工程序及工艺流程
施工工艺流程图如图1所示。
图1 防渗墙施工工艺流程图
3.2 成槽施工
3.2.1 泥浆系统
1)造孔泥浆的功用是支撑孔壁，悬浮、携带钻渣和冷却钻具，造孔时，孔内泥浆面保持在导墙顶面以下30-50cm。
2)黏土泥浆的性能：造孔用泥浆以黏土制浆为主，可选用膨润土制浆。膨润土新浆需经24h水化溶胀后使用，泥浆的性能见表1。清孔泥浆回收利用，回收时将泥浆过滤，清除石渣和粗颗粒，通过分级沉淀，使泥浆性能符合要求。
表1 黏土泥浆主要性能指标表
3.2.2 槽段划分
单元槽段长度的划分根据地质条件、抓头尺寸、混凝土防渗墙壁结构、混凝土供应能力等要求确定，本工程单元槽段长度为7.2m,见图2。
图2 槽孔布置示意图
3.2.3 成槽
成槽工序是防渗墙施工关键工序之一，既控制工期又影响质量，根据地质情况，采用液压抓斗和冲击钻配合施工的成槽方法，即上部土层及卵石层中用四钻三抓法成槽，基岩部分用冲击钻成槽。先施工一序槽，后施工二序槽，钻抓成槽顺序见图3。
图3 成槽工艺示意图
4)接头孔可以采取埋管法，为了便于更加安全的进行拔管，当混凝土初凝后，即可以转动接头管：混凝土终凝后，就可以直接将接头管拔出槽孔外。
5)当混凝土终凝但强度不高时，即用钻凿法修整接头孔。
6)单槽造孔结束后，对造孔质量进行全面检查。
3.2.4 清孔
1)单槽孔造孔结束后，对造孔质量进行全面检查。
2)清孔换浆可选用泥浆循环或气举法。
3)清孔换浆结束后1h，达到下列清孔标准：①孔底淤积厚度≤20cm；②孔内泥浆的密度≤1.20g/cm3。
4)清孔合格后，应于4h内开浇混凝土，特殊原因不能按时浇筑，则在混凝土浇筑前重新清洗。
3.2.5 接头孔刷洗
1)二期槽孔清孔换浆结束前，清除接头混凝土孔壁上的泥皮。
2)清除泥皮时，用带有钢丝刷的钻头进行分段刷洗。
3)刷洗的合格标准是：钢丝刷钻头不带泥屑，孔底淤泥不再增加。
3.2.6 混凝土浇筑
1)混凝土拌和及运输：采用3m3强制式混凝土拌和，10m3混凝土灌车运输到现场。
2)混凝土浇筑：①混凝土浇筑采取直升导管法，进行泥浆下混凝土浇筑，导管内径为159mm，外径为168mm；②槽孔内使用两套导管，间距≤3.5m；一期槽孔导管距孔端1.0-1.5m，二期槽孔的导管距孔端1.0m；当槽底高差>25cm时，导管布置控制范围最低处；③开浇前，导管上方置入隔离塞，隔离塞用砂浆半圆球或塑料浮球；开浇时，注入水泥砂浆，随即浇入足够的混凝土，挤出隔离塞埋住导管底端。
3)混凝土浇筑技术要求：①导管理入混凝土的深度≥1m，≤6m；②混凝土面上升速度≥2m/h；③混凝土面均匀上升，各处高差控制在0.5m以内；④每隔30min测量一次槽孔内混凝土面深度，每隔2h测量一次导管内混凝土面深度，并及时填绘混凝土浇筑指示图；⑤槽孔口设置盖板，避免混凝土散落槽孔内；⑥不符合质量要求的混凝土严禁浇入槽孔内；⑦混凝土终浇顶面一般范围内控制在槽口以下1.0m。
4 防渗墙施工质量控制
4.1 成槽质量控制
1)抓槽时施工人员控制抓斗的开抓位置，确保抓斗开抓位置正确，抓斗升降过程中不易过快，确保运行平稳，避免过快造成抓斗左右摆动影响造孔质量。
2)一序槽段先抓两边后抓中间，二序槽段先抓中间后抓两边。抓槽过程中，经常检查钢丝绳中心位置和孔斜率，每2h检测一次，若发现槽孔中心出现偏差时及时进行纠偏，操作人员启动车载电脑系统监视抓斗斗体本身开挖时的垂直度，若发现垂直度出现偏差，立即起动液压薄壁抓斗的纠偏系统修正。
3)造孔过程中，需保持泥浆循环系统相对稳定，并对储浆池内的泥浆进行搅动，防止泥浆结块、沉淀。每隔一段时间检查一次性能指标，当泥浆检测不合格时必须按废浆处理。
4.2 终孔、清孔控制
1)成槽终孔后，质检员需对孔深、孔位、孔斜率、槽宽等进行检测，孔位中心允许侧向偏差≤3cm、孔斜率≤1/150，槽孔深度≥设计孔深。清孔时需将槽底淤积物及沉淀物清除，清孔换浆结束后1h进行检验，孔底淤积厚度≤200mm，泥浆比重≤1.2g/cm3。
2)在I序孔施工时在接头部位需埋设接头管，接头管拔出后接头孔孔形较好、孔壁光滑、易于刷洗，可以确保接缝施工质量，清孔时采用吊车吊住刷壁器对槽段接头进行上下刷动，≥5次，以保证槽段之间混凝土结合良好。
3)严格控制清孔时间，清孔完成后必须在4h内完成混凝土浇筑施工。
4.3 接头管起拔控制
1)随时观察混凝土的凝固情况，根据混凝土的凝固情况来选择接头管的起拔时间，起拔时间不易过早，不易过迟，通过现场试验确定。
2)接头管偏斜时立即采取纠偏措施，在混凝土尚未凝结之前通过垂直向上的起拔力重塑孔型，使接头管垂直。
3)安排专职人员负责接头管起拔，观察接头管的起拔力，避免人为造成堵管。
5 结 语
1)在岩溶发充育地区进行混凝土防渗墙施工具有较大难度，成槽过程中时刻注意地层情况，首先施工前需根据地质勘察报告提前预判溶洞位置，在成槽过程中时刻关注泥浆面，发现泥浆面有下降迹象时应立即进行补浆。
2)如果遇到下降速度较快的情况时，应立即采用装载机或挖掘机回填片石、黄泥和袋装水泥等混合料进行充填处理。如出现塌孔现象时，应先撤离人员和设备，并快速进行回填，确保施工安全。
3)施工过程中重点把控泥浆比重、成槽垂直度、槽底沉渣和接头部位处理等，确保施工质量。
[1]易芳.刍议混凝土防渗墙施工技术的应用[J].黑龙江水利科技,2015(06):129-130.
1007-7596(2017)04-0144-03
2017-03-16
黄树平(1964-)，男，广东揭阳人，工程师。
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