液压抓斗防渗墙施工技术在水库防渗处理中的应用

2018-10-16

水利建设与管理 2018年9期

(深圳市宝安区松岗街道市政建设工程事务中心，广东深圳 518000)

1 工程概况

五指耙水库位于深圳市宝安区松岗街道东南向2.20km，库址紧靠东方林果场，水库集雨面积2.22km2，该水库由1座主坝、1座副坝、溢洪道和输水涵管组成。主坝最大坝高11.30m，坝顶高程31.20m，防浪墙顶高程31.60m，坝长310m，坝顶宽5m，为均匀土坝；副坝坝长305m，最大坝高5.60m，坝顶宽5m，坝顶高程30.85m；输水管内径0.7m，结构为钢筋混凝土涵，全长50.40m。总库容203.21万m2,正常库容130.62万m3，为小(1)型水库。1958年，五指耙水库始建，1960年4月竣工，并开始投入运行。

在五指耙水库除险加固时，为解决水库一直存在的水量渗漏问题,对水库地质条件、工期要求、防渗处理要求进行了充分技术论证，经详细分析，最终决定采用液压抓斗防渗墙方案，对该水库水量渗漏问题进行防渗处理。

2 液压抓斗防渗墙施工

2.1 施工设备选择

液压抓斗防渗墙中的液压抓斗技术，其原理是将30MPa的液体防渗材料利用高压输送管输送到深度达数十米的抓斗中，同时，对抓斗的开启、关闭工作进行控制。本次施工项目设备选型为CB-30地下连续墙液压抓斗，CB-30液压抓斗，配有MDSG机械卷管，CAP计算机辅助功率及电子测斜、纠偏系统等。

2.2 项目施工相关参数

本次施工项目具备工期短的特点，其质量标准要求高(详见表1)。

表1 防渗墙项目质量标准参数

续表

2.3 工艺流程

首先，做好施工前的准备工作，以设计图纸为依据，对防渗墙轴线、标高进行确定，同时按照施工组织设计提出的设计要求，构筑防渗墙的施工平台和导墙，在构筑导墙期间，明确标出Ⅰ期和Ⅱ期的槽段方位，向Ⅰ期槽开展泥浆灌浆，随后，按照三抓完成一槽段施工，对该槽段开展清孔、验槽、下设接头管及预埋件的施工及角锥导管、浇筑混凝土，依据工程师发出的指令，完成接头管、导管的拔起，判断混凝上升面位置，确定混凝土浇筑完成后，结束浇筑作业，开展下个Ⅰ期槽段施工，在完成所有Ⅰ期槽段后，使用同样的工艺顺序对Ⅱ期槽段进行陆续施工，直到完成本次项目防渗墙所有槽段的施工。

3 施工质量管理工作

针对本次防渗墙施工项目，采用先进行两端主孔抓挖，随后再开展中间副孔抓挖工序，最终直至成槽，即采用三抓成槽法。

3.1 接头处理质量管理

在开展Ⅰ期，Ⅱ期槽段墙体接头施工期间，墙体接头之间夹泥的厚度以及渗径的长度，会对接头部位的防渗效果造成很大影响，Ⅰ期、Ⅱ期槽段之间墙体的有效连接，其关键就在于接头处理的质量。因此，在进行接头处理阶段，首先要充分考虑接头处理的方法，推荐采用接头管法，在施工期间开展Ⅱ期槽段混凝土浇筑前，需要先将Ⅰ期槽的端头部位存在的泥皮进行清理，随后将接头的管下到Ⅰ期槽段的两边，混凝土浇筑、初凝后，再将接头管进行拔出操作。

3.2 固壁泥浆质量管理

在开展抓斗抓挖作业期间，为了确保施工质量，应该用膨润土泥浆进行防渗墙固壁作业。首先，进行泥浆配置试验，确保泥浆具备较好的特性。在开展防渗墙固壁施工期间，如果出现漏浆现象，在漏浆部位，采取针对性的解决措施，例如：孔底部位出现漏浆，就需要填入黏土；如果漏浆部位位于孔口，则使用锯末或黏土进行填充，等到泥浆面稳定之后，才可进行抓挖作业。倘若在施工期间出现严重漏浆现象，需要迅速撤离抓斗于漏浆位置，当漏浆面积处于较大情况下，需要立预灌浓浆堵漏操作。

3.3 混凝土灌注质量管理

在混凝土灌注阶段，推荐采用导管方法。在混凝土处于水下灌注施工阶段期间，不存在混浆问题。在开展第一次灌注期间，应该先从最深的导管开始，依据‘先深后浅’顺序灌注，一直到槽底的混凝土面被浇平，再进行全槽均衡上升。在灌注混凝土期间，要求操作快速、均匀、有序，确保混凝土在短时期之内就可以充满漏斗，随后用塞子塞住关口。下一步是混凝土满管下落，推出管内的泥浆，一直到孔底充满。为了确保不会出现导管外侧的泥水进入到导管中，造成断桩施工事故，要求在第一次灌注期间，导管深入到混凝土里必须>0.40m长度。在开展正常灌注期间，需要严格控制混凝土提升速度，确保匀速上升，要求上升的速度<2m/h，控制相邻导管混凝土面高差小于0.50m。此外，在孔口出现溢出混凝土泥浆情况时，需要立即停止灌注，拔出浇筑导管，及时清洗机具，随后进行下个槽孔灌注施工。

3.4 对槽壁坍塌的处理

槽壁坍塌，属于在混凝土灌注施工阶段十分常见的一种施工问题。对槽壁坍塌进行处理，应采取‘具体问题具体解决’的措施，充分考虑到实际情况。一般情况下，槽壁坍塌多数出现在两个部位，第一是在关注刚开始期间就出现坍塌现象，在这种情况下，通常都是处于灌注量较小阶段，需马上停止灌注，等到槽壁稳定之后，再使用抓斗重新抓挖、清孔，并重新开始灌注。第二是在混凝土灌注即将结束期间出现槽壁坍塌问题，在这一就二段，首先也是需要立即停止灌注作业，并对槽壁坍塌的位置进行记录，对坍塌面利用抓斗进行抽渣、清孔，一直到孔力的泥浆性能指标达到清空要求，随后再继续灌注到设计标高。等到墙体的混凝土强度达到设计强度后，使用取芯机，在墙顶钻孔，对坍塌部位进行灌浆补强操作。

4 施工质量检测

4.1 造孔质量

4.1.1 孔深

在施工完成后，对其深度进行测试。通常，槽孔的深度必须大于等于设计孔深，对槽孔深的测量，需要在清孔换浆作业后的1小时之内进行测量。

4.1.2 孔斜率

防渗墙槽孔的组成，包括多个主孔和副孔相互连通，孔斜指某一主孔或副孔孔底或某一深度的中心位置，相对空口中心位置水平偏斜距离同孔深的比值。空穴率，是对槽孔开展质量控制的主要内容，同时孔斜率也决定着墙段连接的可靠性。在进行孔斜率测量期间，使用测量悬吊钻抓钢丝绳偏斜值重锤法对孔斜率进行测量，其测量的标准不得大于0.4%。式1为孔斜率计算公式：

K=(X/h1+X/h2)/100

(1)

式中K——孔斜率；

X——钢丝绳垂直到乡愁在线放线的偏移值；

h1——桅杆顶端到导向槽混凝土面的高差，通常情况下为16m·h2则表示钻头自导向槽沪宁凸面，深入槽孔的具体深度。

4.1.3 孔位中心偏差

孔位，即孔口的中心位置，其测量方法是把钻具自由垂吊在孔口，检测吊挂钢丝绳或者钻具中心的位置以及防渗墙轴线位置。

4.1.4 孔槽的宽度

因为孔槽的宽度，是由造孔钻具决定的，所以，需要严格控制钻具的规格尺寸，需要满足防渗墙项目工程中设计的具体要求。

4.2 清孔质量

4.2.1 接头刷洗

在Ⅱ期槽孔成槽之后，需要对两端Ⅱ期墙段上黏附的土层、泥皮清晰干净，同时，开展检查，一直到使用钢丝刷进行刷洗之后，不存在任何泥渣，孔底不再增加淤积，便可判断为刷洗质量合格。

4.2.2 孔底淤积

淤积，指的是孔底沉积的厚度，要求厚度≤10cm，在开展测量期间，先对孔深H1利用测针进行测量，随后，使用测饼测量孔深H2，计算淤积厚度公式为：

ΔH=H1-H2

(2)

4.2.3 孔内泥浆密度、黏土、含沙量

因为造孔泥浆具有较高的含沙量、黏度，十分不利于开展混凝土水下浇筑，因此，需要在浇筑前开展清孔换浆作业(表2为清孔换浆浆液指标)。

表2 清孔换浆后的浆浆液指标

4.3 混凝土灌注质量

4.3.1 导管埋深

在开展水下混凝土浇筑期间，不论导管埋入的过浅或是太深都容易发生事故。式3为导管埋深深度的计算方式：

H3=H-H1-H2

(3)

式中H3——导管的埋入深度；

H——导管墙面以下，到混凝土以上导管的具体长度。

4.3.2 混凝土上升

在开展水下混凝退浇筑期间，槽孔中混凝土面的上升速度，需要通过一段时间内的测量数据得出，本次项目设计要求为混凝土上升速度≥2m/h。

4.3.3 布置导管

在施工现场布置导管，需要严格遵循《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》(SL 174—96)5.4.2规定，在槽孔内布置、使用2套以上导管的情况下，导管之间的间距必须≤3.5m，Ⅰ期槽端导管，据孔段或是接头的最佳距离为1～1.5cm,Ⅱ期槽端导管距离控端的最佳位置为1m，一旦槽底高差>25cm，即表示着导管应布置在控制范围的最低处。