浅析砂卵石地层防冲墙“抓取法”一次成槽

于名伟

（山东临沂水利工程总公司，山东 临沂276000）

1 水文地质情况

拉萨河流域径流具备的主要特点是以降水为主，次之是融雪和地下水作为补给。区内地下水主要为第四系冲洪积层中的潜水，含水层巨厚，赋水量丰富。场地地下水埋藏较浅，含水层透水性强，储水量丰富。施工区域内地层由中等偏强～强透水卵石混合土组成，砂卵石表层松散状，土体结构松散，具架空结构，虽然具备一定的力学强度，但土体内部极不均匀，松散层以下的卵石混合土稍密层、中密层及密实层工程性质较好。因为砂卵石地区开挖时极易坍塌，所以在本工程防冲墙施工存在一定的困难。

2 防冲墙施工要求

本工程质量要求：依据拉萨市水利工程质量与安全监督站于2020年8月23日批复的拉萨河5#闸工程项目划分，并经业主、代建、监理、设计、施工等单位集体会议研究决定：为保证工程质量达到建设标准，为下一步争创“珠峰杯”提供先决条件，将本工程的防冲墙列为主要分部工程，将主要单元设为每个槽段，需要对防冲墙造孔成槽的关键性提高重视，严格按照相关标准完成此道工序。

要求：防冲墙造孔成槽工序一次性合格率90%以上，且不合格点不应集中。

3 施工过程调查记录

3.1 施工平台及导墙

防冲墙轴线两侧采用砂卵石填筑的平台作为抓斗施工平台和临时道路，各宽10m。通过对《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》（SL 174—2014），其中第4.0.1款有相关规定，防渗墙施工平台需要比施工期最高地下水位值大，具体值不能低于2.0m。闸横0+00—闸横0+300段防冲墙施工平台顶高程填筑至高程3652.5m。

导墙的结构断面外形为L形，具体尺寸标准为直墙1.5m、下底1.2m以及宽0.25m，浇筑工序利用C25钢筋混凝土完成。混凝土防冲墙墙体的主要设计参数为厚度60cm，采用的钢筋规格为HRB400ϕ12＠200。需要将导向槽净宽设计为80cm，有利于成槽钻具的下放。导墙平行于防冲墙轴线，且对称布置。

3.2 泥浆材料

3.2.1 黏土

工程采用西藏本地贡嘎机场提供的黏土作为制浆原材料（在拉萨河2#工程、拉萨河4号闸工程都广泛采用，取得了良好的效果）搅拌而成。泥浆的实际配比需要符合《水利水电工程混凝土防渗墙施工规范》（SL 174—2014）第5.0.5条、第5.0.9条、第5.0.10条。

3.2.2 膨润土

在此项工程中，利用湖南澧县生产的优质Ⅱ级钠基膨润土泥浆开展与护壁相关的各项工作，膨润土成品料需要严格遵照《水利水电》工程混凝土防渗墙施工规范（SL 174—2014）第5.0.4条的规定。

3.2.3 烧碱（氢氧化钠）

工程采用青海生产的优质高纯度氢氧化钠，对泥浆进行增稠处理。

3.2.4 制浆用水

配制泥浆用水由现场供水系统抽取拉萨河水引用。

3.2.5 配比

通过总结类似地层的施工经验，同时深入分析相应的技术标准，并将得到的结果作为主要依据，从而重新配比设计工程地质条件特点及防冲墙试验槽施工固壁工作开展过程中已使用的泥浆。新制泥浆的性能指标满足《水利水电工程混凝土防渗墙施工规范》（SL 174—2014）第5.0.5条的规定。

3.3 成槽方法及设备

在防冲墙生产性试验槽成槽施工作业过程中，将“抓取法”作为主要的技术措施，即“三抓成槽”。通过利用徐工XG500E液压抓斗完成抓取环节，每次抓取的最大宽度限制为2.8m。

3.4 生产性试验槽段情况

2019年11月1日9点58分开始39#试验槽的开挖，导墙顶高程为3652.5，2019年11月1日11点26分开挖至高程3645.2时遇地下水流，因水流湍急，导致泥浆迅速下降，经及时补浆150m3后仍无法阻止泥浆渗漏，并伴有塌孔。经与代建单位和监理单位沟通研究后确定：39#槽靠近河道，且导墙底部多为回填的砂卵石料，从抓取的渣料可以看出，较大粒径的砂卵石含量较高，因此本39#试验槽并不具有全段防冲墙的代表性，经检测泥浆比重为1.27g/cm3。在现场研究后决定，试验槽移至右岸3#槽和7#槽。

2019年11月1日14：30分，试验3#槽开孔，开孔高程3652.5，在15点40分挖至高程3644.5时遭遇地下透水层，在补浆150m3后仍无法阻止泥浆渗漏，但无塌孔现象，经检测泥浆比重为1.32g/cm3。经现场研究后，将此孔进行回填处理。

2019年11月2日10点整7#槽开孔，开孔高程3652.5，在10点52分挖至高程3645.1时遭遇地下透水层，漏浆迅速，迅速补浆后堵漏未能成功，但无塌孔现象。经检测，泥浆比重1.30g/cm3。经研究决定将此孔进行回填处理。

3.5 调查结论

通过对《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》（SL 174—2014）的深入研究，并结合现场情况可以看出，当泥浆比重≤1.27g/cm3时，成孔时会出现漏浆并伴有塌孔现象，当泥浆比重≥1.30g/cm3时，成孔会出现漏浆，但未出现塌孔现象。经过所有项目部施工团队成员讨论，一致认为“砂卵石地层防冲墙‘抓取法’一次成槽”是能够实现的。

4 制定对策并实施

在2019年11月—12月，项目部施工团队按照制定的对策、措施和分工安排，对实现对策进行有效实施。

4.1 对策实施（一）：改善地下水条件和泥浆性能

为减少成槽过程地下水流速等因素的影响，项目部施工团队讨论后提出，暂停现场降排水工作，并在成槽前准备好P.O 42.5普通硅酸盐水泥和锯末。

结论：暂停降排水工作后地下水条件和地层稳定性有明显改善，一期共计成槽43个，出现塌孔现象的槽孔一共有4个，采用P.O 42.5普通硅酸盐水泥加入泥浆中，充分且均匀地混合，泥浆稠度和坚固性明显提高，后续成槽顺利；有6个槽孔出现漏浆，通过在及时补浆过程中加入锯末，利用抓斗在槽孔中搅拌止漏效果明显；其中出现漏浆并伴有塌孔现象的孔有一个，通过采取补浆措施，并且加入P.O 42.5普通硅酸盐水泥和锯末进行均匀混合，利用补浆管在槽孔中来回甩动使水泥和锯末能够均匀，起到明显的效果。

4.2 对策实施（二）：增加泥浆比重

泥浆是成槽的关键因素，合理的配比能够减少成槽过程中塌孔、漏浆等事故的发生。通过增加泥浆比重，可以在成槽过程中实现避免漏失、涌水，同时全面保证，需要提高对维持成孔地层间物理力平衡的重视。孔内液柱的单位重量、比重以及垂直深度对孔内静液柱压力的大小来说，具有决定性作用。

新黏土泥浆初步的配合比为：水∶黏土∶烧碱∶膨润土=100∶18∶2.5∶8.5。

原黏土泥浆初步的配合比为：水∶黏土∶烧碱∶膨润土=100∶16.5∶2∶6.5。

结论：通过对比两个配比可以看出，黏土增加1.5kg，烧碱增加0.5kg，膨润土增加2kg。当泥浆比重≥1.30g/cm3时，成槽过程顺利程度明显提高，一期共计成槽43个，其中32个成槽顺利，未发生事故。

5 效果检查

5.1 产品质量成果检验

通过项目部施工团队的措施的实施，加强防冲墙成槽工序施工质量的控制。按照规范要求和设计标准，项目部施工团队全体成员于2019年11—12月对拉萨河5#闸工程防冲墙43个槽孔整个过程进行质量跟踪检查。结果如下：

报验量：43个；合格数：40个；一次性检验合格率：93.02%。

5.2 制定巩固措施

项目部施工团队在施工效果得到确认后，根据活动成果对防冲墙“抓取法”施工进行进一步优化。通过对相关施工控制措施的分析和总结，编制《防冲墙专项施工方案》以及《防冲墙生产性试验方案》，并将其落实到二期施工工序中，不定期对作业人员进行口头或书面测试。

效果跟踪检查：虽然本次施工技术措施得当，结果理想，但项目部施工团队仍在关注成果的巩固情况，并继续对2020年11月—12月期间的二期防冲墙“抓取法”一次成槽合格率进行了抽查跟踪，跟踪结果如下：

检验个数：31个；一次性合格数：30个；合格率：96.77%。

6 结语

6.1 经济效益

通过此次施工效果检查，防冲墙“抓取法”成槽一次性合格率明显提高，尤其是缩短了成槽时间，发挥了液压抓斗使用效率，节约了项目部管理费用。累计节约费用1362678.67元。

6.2 社会效益

通过本次项目部施工团队的努力，防冲墙“抓取法”成槽合格率明显提高，混凝土浇筑质量效果得到明显提高，顺利完成预定目标，极大地提升该项目的整体形象，受到自治区水利厅、市局、业主单位的认可和好评，为施工单位在西藏地区树立良好形象。