高海拔地区深覆盖层防渗墙施工技术浅析

2020-01-03王树生王海艳张铁生

四川水利 2020年5期

王树生，王海艳，张铁生

(中国水电基础局有限公司西藏分公司，拉萨，850000)

1 工程地质

雅鲁藏布江流域卓于水库工程坝基主要地质主要由第四系全新统坡积层(Q4dl)、坡洪积层(Q4dl)、冲积层(Q4dl)和第四系上更新统冲积层(Q3al)、中更新统冲积层(Q2al)等松散地层组成；基岩地层主要有三叠系上统朗杰学群江雄组第二段(T3jx2)。覆盖层卵石含量10%～20%，粒径一般在60mm～80mm，最大达100mm；砾石含量约50%～60%；其余为砂和粉土。砾卵石磨圆度较差，呈亚圆状～圆状，分选性较差，级配较好，层厚15m～25m。

拉萨河流域旁多水库工程坝基坝轴线防渗施工段覆盖层厚约10m～150m，主要为冲积卵石混合土(Q4dl)和混合土碎(块)石、碎(块)石混合土(Q4dl+pl)、冲积卵石混合土(Q3al)、冰水积卵石混合土(Q2fgl)等。

2 防渗墙施工难点及应对措施

2.1 高原高寒地区施工

2.1.1 施工难点

西藏地区海拔高，冬季寒冷多风、常年缺氧，施工机械和施工人员工作效率大幅降低。

2.1.2 应对措施

针对高原地区施工环境，组织精干、身体素质良好的施工人员，克服高原缺氧给施工人员造成的负面影响。同时加强劳动用品的防护，生活区建立医务室，保证施工人员身体健康状态。

2.2 深覆盖层成槽

2.2.1 施工难点

(1)西藏地区坝基防渗工程覆盖层多为卵石混合土，且深度大。局部存在砂卵石层，含泥量低，在施工中槽内泥浆漏失，容易出现槽孔垮塌现象，对施工工期和成本造成影响较大。

(2)防渗墙成槽开挖采用抓斗与冲击钻机联合施工的“两钻一抓”法。即主孔由冲击钻机钻凿成孔，副孔由抓斗直接抓取成孔。其中基岩段均由冲击钻机钻孔。钻孔中采用钻井级膨润土泥浆护壁，由于冬季施工中最低气温达到零下10℃～20℃，对膨润土泥浆膨化率形成了较大的制约，膨润土在槽孔内沉淀，造成防渗墙成槽施工中强漏失及槽孔垮塌现象，增加了防渗墙槽孔成槽难度。

(3)西藏地区坝基覆盖层普遍深厚，多数槽孔深度达到100m以上，高标准孔斜控制成了施工难点。槽孔孔斜控制直接关系到成墙质量、接头管下设及预埋管下设。当孔斜偏差较大时，接头管下设不到位导致接头孔二次造孔，增加施工工期成本。防渗墙内预埋管是墙下帷幕灌浆的重要措施，槽孔孔斜偏差较大时会造成预埋管在下设过程中弯曲、偏移等情况，导致后期灌浆时预埋管无法使用，在墙内钻孔对防渗墙造成一定的破坏。

2.2.2 应对措施

2.2.2.1 深覆盖层成槽施工应对措施

造孔方法：由于地层中分布有大量的孤石、沙层，且漏浆现象严重，采用反循环钻机钻进时，不利于漏浆通道的封堵且极易造成孔壁的坍塌，另由于存在大孤石(直径在1m以上)，抓斗亦不适合这种地层施工，因此，施工中使用了大功率冲击钻机(电机功率为75kW)，采用“钻劈法”成槽，有效地提高了钻孔工效。

造孔时槽孔内加入膨润土泥浆，泥浆向地层内渗透，部分膨润土颗粒附着在孔壁上，形成泥皮，随着泥皮厚度的增加，对水的流动阻力增大，使水不再进入地层，泥浆所产生的侧压力通过泥皮作用在孔壁上，从而保证了槽壁的稳定性，防止槽孔出现坍塌。

对孔内块石进行聚能爆破：在混凝土防渗墙造孔中遇大块崩石、漂石、块石、卵石时，钻进困难时，采用槽内聚能爆破，以避免孔斜超标，加快成槽速度。孔斜一旦超标，一般需回填后继续造孔。回填材料一般为坚硬的大块卵砾石，一般回填至发生孔斜部位上方约1m，然后重新钻进，进行纠偏。

针对深覆盖层、强漏失地层造孔，根据地层情况调整造孔护壁泥浆，强漏失地段造孔时，可在槽孔内投入粘土、锯末、水泥等堵漏材料，并及时向槽内补充泥浆。特殊情况可在泥浆内加入高水速凝材料，根据材料的速凝、膨胀作用快速堵漏，避免出现槽孔垮塌现象。

2.2.2.2 超深混凝土防渗墙接头处理方案

(1)采用“接头管法”

“接头管法”是目前混凝土防渗墙施工接头处理的先进技术，具有质量可靠、施工效率高的特点，是超深防渗墙的关键施工技术之一，尤其适用于高强度材料墙体。“接头管法”施工有一定的技术难度，但有着其它接头连接技术无可比拟的优势：首先，由于接头管的下设，可以克服套打高强度混凝土接头的难题，节约时间，提高工效，节约墙体材料，降低费用；其次，“接头管法”连接接头的形状有利于延长渗径，保证了墙体抗渗要求；第三，这种接头连接由于具有最大的镶嵌强度，增加了摩阻力，更好地传递单元墙段之间的应力，使墙体的上下和左右受力条件好，形成了墙体可靠连接。

(2)加强接头管下设及起拔管理，预防施工事故

采用先进的全液压拔管机型拔管机，并成立拔管小组，专门负责接头管的下设及起拔工作，避免人为因素发生铸管事故发生。其次严格按照以下措施进行操作：

①控制导墙建造质量，核算接头管起拔时导墙所需的支承力，以免起拔过程中造成导墙变形或下沉；

②严格控制端孔孔位及孔形，孔位偏差不大于3cm，开孔不压向二期槽孔；孔形偏差严格按规范要求，控制在3‰以内；

③端孔直径宜比设计槽孔直径大5cm左右，以利于接头管的下入。端孔深度宜超过相邻副孔0.2m左右，以利于接头管的定位，防止开浇时混凝土的冲击使接头管移位偏离，造成接头管底部出现反坡，影响二期槽孔的刷洗质量，形成缺陷；

④端孔成孔过程中及成孔后进行孔形检测，孔斜超标及时修正，避免卡管；

⑤接头管下设之前，应检查其圆度、直度，底阀开关灵活，否则进行处理。

2.2.2.3 深槽内预埋灌浆管

由于墙内预埋灌浆管深度超过100m，精度要求极高，下设难度非常大。当预埋管下设不合适、固定不牢固时，可能会发生预埋管桁架上浮的现象。应对措施如下：

(1)制作特制的预埋管桁架，保证预埋管吊装、下设垂度及槽内固定。

(2)下设采用吊车起吊，在孔口进行对接焊接，然后整体下设，灌浆管在槽口固定在导墙上。灌浆管底口缠过滤网，防止混凝土进入管内；灌浆管桁架底段先期入槽，并稳妥地架立于孔口，其余段利用吊车起吊，与底段进行逐段对接。灌浆管接口处利用电焊机牢靠地进行焊接连接。每一接口处竖向焊设2～3根钢筋加劲肋，以确保接口处强度；当全部预埋管桁架对接完毕后，利用吊车进行整体下设。下设时一定安全、平稳，对应好桁架在槽中的位置。遇到阻力时不能强行下放，以免桁架变形，造成管体移位，影响下设精度。预埋灌浆管入槽后的定位最大允许偏差符合下列规定：定位标高误差为±5cm，垂直墙轴线方向为±2cm，沿墙轴线方向为±2cm，孔斜率不大于0.4%。