水库大坝薄壁防渗墙施工细节分析.docx

    水库大坝薄壁防渗墙施工细节分析    薄壁液压抓斗法防渗墙施工技术出现于20世纪90年代，此项技术适用于坚硬土壤与砂砾石的成槽工程，成槽深度可达60m；此项技术不仅可降低工程造价，也可提高工程施工速度，一台液压抓斗成槽平均工效为l25m2/d此项技术已在水库除险加固工程中得到了推广运用一、工程概况福建省南安市坂头水库主坝为土石混合坝，坝顶高程312.88m，防浪墙顶高程313.88m，坝顶长250m，坝顶宽5.8m，最大坝高50.3m水库经多年运行后，主坝存在坝身渗流稳定和坝肩绕坝渗漏等问题，严重威胁坝体安全和正常效益的发挥，被水利部列为病险水库坝址区出露的地层岩性大坝左岸为第四系崩坡积碎块石夹粉质粘土和崩洪积碎块石夹砂质粘土，其下部的弱风化凝灰熔岩透水率≤5Lu．左岸坝肩发育的Fl、F2断层可能产生绕坝渗漏大坝右岸坝基强风化带和弱风化带上部岩体透水率> 10 Lu，为相对透水层，但其上部的残积粉质粘土和全风化带岩石的厚度较大，为弱透水层，具有相对隔水层的作用水库除险加固工程对主坝坝体防渗选用了薄壁抓斗塑性混凝土防渗墙技术进行加固处理防渗墙轴线位于防浪墙轴线处，范围在0-001.6-0+300.1桩号，全长301.7m，孔口高程310.98m，墙体有效厚度0.8m，左岸进入弱风化基岩0.5m．右岸嵌入残积粉质粘土层上部5m，墙顶高程309.78m，其上部为1.2m高的混凝土头墙。

塑性混凝土防渗墙最大深度54.1m本工程完成混凝土防渗墙9 482r12，共耗时145d防渗墙墙体材料采用掺膨润土C15塑性低弹模混凝土，为二级配混凝土，混凝土防渗墙设计物理力学指标为：弹模3000mpa≤E28d≤5 000mma；抗压强度R28≥9mpa，抗拉强度≥0.9mpa，极限水力坡降Jmax≥400;墙体厚度t=0.8m；水泥用量≥150kg/m3二、技术工艺（一）造孔成槽1．布置施工平台抓斗施工平台设置在防渗墙轴线下游，原坝顶宽度只有5.8m，不能满足抓斗施工所需12m宽施工平台的要求将坝顶高程降低1.9m至310.98m处，并将防渗墙轴线设置在上游防浪墙轴线上，以保证抓斗施工平台的宽度在防渗墙轴线的下游设置平行坝轴线的排渣排水沟，断面尺寸为40×40cm，按40m间距修建垂直防渗墙轴线的排渣排水沟，将废渣、废水排至下游坝脚，所有废渣运至弃渣场2．修筑导向槽导向槽是在地层表面沿地下防渗墙轴线方向设置的临时构筑物导向槽起着标定防渗墙位置、成槽导向、锁固槽口，保持泥浆液面，槽孔上部孔壁保护、外部荷载支撑等作用导向槽的稳定是混凝土防渗墙安全施工的关键本工程导向槽两侧墙体采用倒1形断面，现浇混凝土构筑，槽内净宽45cm．顶面高于施工场地lOcm，以阻止地表水流入。

3．抓斗成槽土石坝防渗墙开槽施工工艺主要有锯槽法和挖掘法锯槽法主要有往复射流式开槽、链斗式开槽、液压式开槽挖掘法主要有冲击钻法、抓斗法、冲抓结合法根据本工程地质条件及生产性试验确定采用挖掘法中的抓斗法，并制定了“三抓法”的施工方案，即采用kh-180液压抓斗机，先抓取槽段的主孔再抓取中间的副孔成槽1)槽段划分槽段划分为i、ii序槽段，根据设备及地质条件，确定i、ii序槽段开挖长度同为8m，每个槽段分为两个主孔及一个副孔，先施工i序槽段，后施工ii序槽段共设37个槽段，槽段间设骑缝孔2)槽段成槽槽段成槽采用“三抓法”，在导向槽上放样标识孔位，将抓斗对正孔位后进行垂直造孔首先施工槽段两端2.8m的主孔，主孔完成后再抓中部2.4m的副孔主、副孔完工后该施工槽段即成槽完工，经监理确定岩层岩性，并最终确定该施工槽段成槽深度二）护壁泥浆泥浆在造孔成槽过程中起固壁、悬浮、携渣、冷却钻具和润滑的作用，成墙后还可增加墙体的抗渗性能，本工程泥浆采用膨润土拌制新制泥浆经过24h膨化后，利用供浆管输送至槽孔内使用，成槽及槽段浇筑过程中回收的泥浆经净化后可重复使用三）防渗墙体灌注混凝土防渗墙是在泥浆下灌筑混凝土，本工程是采用刚性导管法进行墙壁体灌注、混凝土竖向顺导管下落，利用导管隔离泥浆，使其不与混凝土接触，导管内混凝土依靠自重压挤下部管口的混凝土，并在已灌入的混凝土体内流动、扩散上升，最终置换出泥浆，保证混凝土的整体性，1．清孔换浆。

槽段终孔验收合格后进行清孔，清孔采用抓斗抓取淤泥，利用下设潜水排污泵抽浆，并及时用新鲜泥浆补充，清孔换浆结束1h后，达到下列标准：孔底淤积厚度不大于lOcm，槽内泥浆比重不大于1.1 g/cm3，含砂量不大于3%2．槽段混凝土灌注清孔换浆结束后，下设混凝土灌注导管，导管内径为200mm一期槽段长度为8m，下设三套导管，两侧导管距槽端1～1.5m；二期槽段由于套抓接头，槽段长度为8.2m，下设三套导管，两侧导管距孔端1m同时，槽段内导管间距不大于3.5m导管底部距槽孔底板不大于25cm，当槽底高差大于25cm时将导管置于控制范围的最低处灌注前导管内置入可浮起的隔离塞球，灌注时先注入水泥砂浆，随即注入足够的混凝土，挤出塞球并埋住导管底端，避免混凝土与泥浆混合灌注过程中，每30min测量一次混凝土面，每2h测量一次导管内混凝土面，根据混凝土面上升情况，决定导管的提升长度导管在混凝土内的埋深最小不得小于1m，最大不得大于6m，在保证埋深的前提下，随着混凝土面的上升，用吊车提升导管，并将顶部的部分导管拆除槽孔内混凝土面上升至槽口时，采用泥浆泵抽出浓浆，并提升导管，减小埋深，增加混凝土的冲击力，直至混凝土顶面超出设计墙顶标高0.5m即可停止浇筑，拔出导管。

3．槽段接头处理.相邻槽段的衔接部分即为接头，本工程采用钻凿法进行接头连接，即一期槽段浇注完毕12h后，视混凝土强度进行二期槽段造孔时，将一期槽段混凝土套抓35cm，以保证接头质量，三、经常出现的问题（一）坍塌、漏浆槽段在成槽过中会出现局部坍塌和大面积坍塌当出现局部坍塌时，要加大泥浆密度出现大面积塌孔时，用优质粘土（掺入20%水泥）回填到坍塌处以上1～2m处，待沉积密实后再进行施工，同时在相应地段减小槽段开挖长度槽段成槽开挖过程中有时会出现漏浆现象防治漏浆现象常采用的处理措施有：平抛粘土，加大泥浆比重，或抛入锯末进行堵漏；在松散地层造孔应循序渐进，预防在先，稳中求快；保证泥浆供应强度和质量，发现漏浆及时补充；对漏失严重的地层用速凝水泥等特殊材料处理，必要时还应对槽孔进行回填二）导管堵塞在灌注混凝土过程中有时会出现导管堵塞，针对导管堵塞宜采用捣、顿方法疏通如果无效，则应将导管全部拔出，经冲洗后重新下设，用泥浆泵抽净导管内泥浆后继续浇筑，同时核对混凝土面高程及导管长度，确认导管的埋入深度四、施工中存在的问题及解决措施（一）地质方面由于本工程坝体中夹带有块石，坝基清基不彻底，留下较多且大的孤石，给施工带来极大难度。

坝体由于夹带有块石，易发生如下问题：坝体中夹带有块石不易抓取，施工回次多、工效低、进尺慢：坝体为粉质粘土，槽孔易坍塌，易发生埋钻事故；坝基有较大孤石，无法抓取二）机器方面1．由于坝体夹带有块石不易抓取，抓斗连续作业时间长，主机损耗大，机械故障率较高设备长期处于超负荷运转，动力不足，液压油温升高很快，加之反复抓取，斗体极易磨损因斗体需勤补焊，会严重地影响进尺；同时，由于斗体磨损后槽孔宽度难以保证，也极易产生卡斗及孔内事故2．由于坝体夹带有块石，抓斗施工工效低，加之进尺慢，槽孔浸泡时间长，容易导致塌孔现象另外，砂石料供应跟不上，也是制约工期的一个因素三）解决措施1．施工中遇到坝体夹带有块石的坝段及坝基部分，采用冲击钻孔法进行施工，冲击钻孔分二序施工，孔径1m，孔距0.8m，槽段长仍为8m2．改进机器设备，加强抓斗设备的日常养护每班交班前停机半小时以便检查设备状况，接班后检查机油、柴油和水等日常项目，保证抓斗的完好率，确保正常施工；液压系统中加水冷却机器降低油温；在导向槽两侧加支撑补强，增大其刚度；针对斗体易损坏、修补时间长、严重影响施工进度的问题，采取重新加工新斗体和补强易损坏的部位新加工的斗体由原设计承受20MPa的力增加一倍为承受40MPa的力、此时，油缸变大，连杆变粗，大大减少了事故率，提高了纯抓时间。

五、应注意的事项（一）控制好抓接头的时间抓接头时间太短混凝土没有凝固，时间太长混凝土强度太高，抓接头适宜的时间为墙体浇注后12h．最迟不超过24h抓斗抓取时斗体一侧为混凝土，另一侧为土，斗体受力分布不均匀，容易造成槽孔沿轴线方向偏移，导致接头质量无法保证，严重影响造孔成槽进度撑握好抓接头的时间是保证成槽进度的关键二）合理配置和保养混凝土输送设备本工程的混凝土运输采用1台混凝土输送泵和1台12t吊车吊卧罐较为经济的设备组合，在施工中输送泵一旦出现机械故障，短时间内如无法修好将造成很大的经济损失及工程质量问题三）成墙混凝土灌注时应注意的问题在混凝土导管下设过程中要检验螺丝紧固程度，确保导管间连接可靠混凝土灌筑具有相当高的连续性，因故中断不得超过40min同时，槽内混凝土上升速度不得小于2m/h，各灌注导管要均匀放料，保证混凝土面均匀上升，使其高差不超过0.5m浇筑时槽口要设置盖板，防止杂物落入槽内六、施工效果经过上述系列改造和改进以后，工程施工得以顺利进行钻孔成墙法有效解决了抓斗在坝体夹带有块石和坝基有较大孤石无法施工的问题，充分发挥了抓斗施工高效的特点，其他施工设备也各自发挥了自己的优势，施工进度大为提高，将以前损失的时间补了回来，最终较合同工期提前完成了施工任务，取得了较好的经济效益。

作者单位：福建省南安市水利水电勘测设计室362300）  -全文完-。