抓斗混凝土防渗墙技术在水库大坝除险加固中的运用

2018-04-17

水利建设与管理 2018年3期

(1.临沂市河东区水务局，山东临沂　276000；2.临沂市河东区葛沟灌区管理处，山东临沂　276000)

1　工程概况

张家庄水库位于临沂市，是一座以防洪、灌溉为主的中小型水库。由于多年来水库利用率大，加之20世纪水利防渗技术落后，造成水库水量渗漏严重，为较好地解决这个问题，临沂市近年对张家庄水库进行了整体除险加固项目建设，在以水库原主坝、副坝上游坝坡顶部向下游1m为中心轴线上，灌注厚度为60cm的C25混凝土防渗墙，再在防渗墙下采用预埋灌浆管进行帷幕灌浆,防渗墙深度18.0m左右。根据地质条件、抓斗斗体开距及导向槽布置要求等因素，以及防渗墙类似工程经验，防渗墙成槽施工采用“液压抓斗成槽”施工工艺，配备改制600mm规格的薄型斗体，实行两期法施工，一期、二期典型槽段长度为6m，一个单元分为1个主孔，2个副孔。

2　施工程序

防渗墙施工流程如图1所示。

图1　防渗墙施工流程

3　施工方法

3.1　测量放样

根据设计施工图，安排专业测量人员使用全站仪对防渗墙轴线进行整体测量放线，从起始桩号开始，沿轴线每距24m(4个单元)设置控制桩位，用木桩或钢筋进行定位，油漆标识[1]。同时使用水准仪每10m设置高程点。正式施工前，再次用50m直尺重新校测，核实桩孔位置，桩孔的开孔位置偏差不超过5cm。复核无误后报请监理工程师进行签字确认后开始施工。

3.2　先导孔施工

每4个单位使用回旋式地质钻机钻取一个深入基岩1m的先导孔，开孔孔径为φ75mm，终孔孔径为φ59mm，全孔取芯时对芯样进行标号，详细记录钻孔位置、孔型、孔径、孔深以及钻孔过程中对回水和冲洗液等能够反映岩芯特性的数值。先导孔终孔后，待地下水稳定后及时测量原始水位[2]，以便在防渗墙施工结束后进行水位变化对比，检验防渗效果。

3.3　导墙施工

为了保障防渗墙施工平面位置准确，抓斗成槽时，避免槽顶两边的石子等杂物掉入槽中影响成槽质量，需要设置导墙。对施工现场进行降坝和场地平整后，对导墙轴线进行测量放线，沿放样轴线进行导向槽的开挖，支设模板后使用C25混凝土现场绑扎钢筋，现场浇筑制作导墙，其位置偏差控制在2cm以内，在施工过程中为避免导墙发生水平位移，在未施工槽段加横向支撑。防渗墙施工平台具体布置如图2所示。

图2　防渗墙施工平台 (单位：mm)

3.4　泥浆制备

成槽前根据现场条件布置护壁泥浆的供浆池和贮浆池，用搅浆机将陶土或膨润土、分散剂和水(必要时加入增黏剂)制配成泥浆，成槽时用泥浆泵送入槽内进行护壁，并保持浆液面在导墙顶面下30cm左右[3]，不得溢出孔口。具体泥浆性能指标见下表。

阶段泥浆性能指标控制表

造孔后的泥浆应进行回收并经净化处理后再次注入槽孔中重复利用，混凝土浇筑时回收的泥浆不得随地排放，应将其净化后排入泥浆池中。每间隔0.5h对泥浆进行一次性能检测，不合格的泥浆严禁注入槽孔内。

3.5　成槽施工

根据坝体勘探资料，施工时选择液压抓斗分两期槽段进行抓挖。抓挖一期槽孔时，按照先挖槽孔的两头主孔，后挖中间副孔的顺序依次抓挖到设计高程；抓挖二期槽孔时，按照先挖中间主孔，后挖两头副孔的顺序依次挖至设计高程。成槽过程中加强对槽孔斜率的监测，保证孔斜率在4.0‰内。一旦发现孔斜超标，立即采取扫孔、回填块石、爆破、下放纠偏器等措施及时纠偏，直到满足合格要求为止。

3.6　终孔和清孔

在单元槽段主孔终孔前要取样进行基岩面的鉴定，经工程监理和设计代表对孔型、孔位、孔径、孔深进行检查验收，签证后方可进行清孔换浆的施工。使用冲击反循环的方法进行清孔作业，泥浆用砂石泵抽出利用泥浆净化器处理后同新鲜泥浆一同返回槽孔。在二期槽清孔换浆结束前用圆丝刷对钻头反复刷洗，直到钻头上基本没有泥屑，孔底淤积不再增加为合格。清孔换浆1h后，对孔底淤积厚度、泥浆比重、漏斗黏度、含砂量、30min内失水量等指标分别小于10cm、1.3g/cm3、30S、3%、40mL时，说明清孔合格。清孔合格后4h内浇筑混凝土[4]，如果因特殊原因超过4h，应对淤积厚度重新测量，必要时重新清孔。

3.7　混凝土浇筑

混凝土浇筑时沿防渗墙轴线每隔2m设置帷幕灌浆管，每槽段内设置3根注浆管，预埋管一节长6m，用Φ16mm钢筋搭接接长，使用Φ20mm钢筋将预埋钢管焊成整体支架。具体布置如图3所示。

图3　防渗墙施工分段及埋管(单位：mm)

使用快速丝扣连接直径300mm的导管作为混凝土浇筑导管，槽孔里导管按照一期槽端槽壁距离导管不大于1.5m、二期槽不大于1.0m进行设置。

混凝土浇筑配管如图4所示。

图4　混凝土浇筑配管图(单位：mm)1-导管Φ250；2-漏斗；3-混凝土；4-泥浆；5-接头孔

导管埋入混凝土的深度控制在2～3m，连续浇筑，根据槽的深度按照先深后浅的顺序控制开仓下料，导管开仓时宜距离槽孔底部不超过20cm，使混凝土填满导管和分料斗后，将先开仓的导管向上提至适当高度后一次性将导管底封住，待混凝土浇筑到一定深度后再将后开仓的导管打开。混凝土浇筑应均匀连续，槽内混凝土面高差控制在50cm以内，混凝土面上升速度控制在2m/h以内，槽孔混凝土终浇顶面要高于设计墙顶线至少50cm。

3.8　接头施工

由于工程具有工期较紧、混凝土浇筑强度大、质量要求高等特点，采用常规混凝土全套接法和常规接头管法都不能满足施工要求。为保证孔型质量避免铸管，在清孔换浆结束后，在一期槽端孔接头位置下设置用环状塑料泡沫包裹接头管的改进型接头管，使用液压拔管机将孔口固定，混凝土浇筑完成且初凝以后再用液压拔管机将接头管拔起，这样就可以在接头管部位形成良好的二期槽端孔[5]，等二期槽混凝土浇筑完成即可连续成墙。