液压抓斗法混凝土防渗墙技术在青铜峡滑石沟水库的应用.pdf

水 利 建 设 与 管 理 2 0 1 0 年 第3 期 工程 加 固 4 7 藏 匿 搋 斗 豢 囊 凝 奄 海水 库 的廑 晨 毕 顺华 ( 宁夏防汛抗旱指挥部办公 室银川 7 5 0 0 0 1 ) 【 摘要】 混凝土防渗墙技术在全国已广泛用于病险水库的防渗加固， 在宁夏中卫沙坡头、 盐池花马池水库得到初 步应用， 取得较好的防渗效果。本文结合该技术在宁夏青铜峡滑石沟路坝坝基防渗工程中的应用， 介绍了液压抓斗 法混凝土防渗墙的施工技术要点及注意事项。 【 关键词】 塑性混凝土防渗墙抓斗成槽水库防渗应用 采用液压抓斗 出现于 2 0 世 纪9 0 年代， 此项技术适用于在坚硬的土壤与砂砾石中成槽， 成槽深度可达6 0 m， 不仅降低了工程造价， 而且提高了工程 施工速度 ， 一台液压抓斗成槽平均工效为 1 2 5 m 2 天， 此项技 术已在国内水库防渗工程中得到广泛应用， 收到了很好的效 果。 下面对塑性混凝土在宁夏青铜峡滑石沟路坝坝基防渗工 程施工中的运用情况加以介绍。 1 工程概况 滑石沟水库工程 是以防洪为主 ，兼顾 雨洪资源 利 用和生 态环境改 善 ， 依 托石恩 ( 石 嘴 山一 恩和 ) 高速公 路建设 ，在青铜 峡市南侧最大 的一条 山洪沟滑石 沟修建的重要综合性水利基础项目。工程由主坝体、 坝体防 渗体和输水洞三部分组成。主坝坝轴线位采用( 石嘴山恩 和) 高速公路路线位， 轴线总长 2 2 0 0 m， 顶高程 1 2 4 0 0 0 m 。坝 址处河床 自 然地面高程 1 2 1 1 O O m ， 河床以上坝高 2 9 m， 考虑 清基深度， 最大坝高 3 0 m 。滑石沟水库坝址以上总流域面积 4 3 0 6 k m 2 ， 为等中型水库， 主要建筑物等级为3 级， 次要建 筑物为 4 级。 主坝为碾压粘土斜墙土石坝 ， 设计标准： 设计洪 水 1 0 0 年一遇， 校核洪水 1 0 0 0 年一遇。 水 库坝址 区海 拔在 1 2 0 0 1 2 6 0 m左右 ，属丘 陵地 貌单元 ， 地形起伏 较大 ， 冲沟较 发育 ， 河谷 呈“ u ” 形 ， 河 床宽 阔 ， 河 曲发育 ， 两岸地形较平缓 。库 区有第 四系全 新统、 上更新统 、 第三系中新统及白垩系下统庙 山湖 组地层 出露 。 2 施工方案 由于库区内特殊的地 质地形条件和水库防渗要求 ， 经多次论证和研究 ，对水库主坝坝基防渗选用了液压抓 斗法塑性混凝土防渗墙技术进行加 固处理 。防渗墙轴线 设于大坝上游 坝脚 ，坝基采用垂直截渗措施 ，桩号 0 + 5 2 7 8 1 + 7 0 2 5范 围 ，混凝 土 防 渗 墙 成墙 深 度 2 0 9 9 3 5 m， 全长近 1 1 7 5 m。主沟道范围采用塑性混凝土防渗 墙结构 ， 两岸岸坡成槽深度小于 4 m的段落采用现浇混凝 土防渗墙型式；塑性混凝土防渗墙墙体深度最初按嵌入 基岩 l m控制 ， 墙顶高程按 实际坝脚线控制 ， 设计柔性混 凝土抗压强度 2 5 M P a ， 渗透系数小于 l x l O m s ， 弹性模 量小于 l O O O M P a 。防渗墙施工工艺为 ： 测量放线一施工 平台整理一导墙施工一地下墙成槽一清孔一导管吊放一 ( 按 ) 水下混凝土浇注。 3 施工技术要点 3 1 造孔成槽 3 1 1 设置施工平 台 按照确定的防渗墙墙顶高程 ，结合施工现场实际 毕顺华 液压抓斗法混凝土防渗墙技术在青铜峡滑石沟水库的应用 及上游坝脚线现状 ，综 合考虑工程质量和施工机械设 备的工作需要 ， 确定防渗墙 中心线。 在 防渗墙轴线上游 侧设置抓斗施工平 台， 平 台总宽 1 1 5 m， 上游台宽 l O m， 主要 用于布置液压抓 斗设 备和混凝土浇筑 设备等 ， 上 游边缘 开挖 导浆沟 ， 并设 置集浆坑 ， 下游 台宽 1 5 m， 主 要作为导浆平 台。 3 1 2 混凝土导墙施工 导向槽是在地层表面沿地下连继防渗墙轴线方向设 置 的临时构筑物 ， 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 的作用。 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 L形断面 ，现浇 C 2 0 混凝土 构筑 ， 槽 内净宽 4 0 c m， 顶面高于施工场地 1 0 c m， 以阻止 地表水流人。依据导向槽进行导墙混凝土浇筑 ， 浇筑中， 首先对松散地基土进行加密处理 ，再进行钢筋的绑扎和 模板支护 ， 混凝土采用插入式振动器振捣 ， 严格控制混凝 土配合 比和水灰 比， 确保浇筑密实。 3 1 3 抓斗成槽 该工程坝基防渗墙成槽采用“ 抓取法” 施工工艺。抓 斗斗体张开 2 8 m宽 ， 将每槽段划分为 3 抓 ， 按 照施工顺 序分别一次施工至设计深度 ，底部强风化岩基部分施工 也采用抓斗成槽施工。 a 槽段划分。 槽段划分时， 应综合考虑地基的工程地 质及水文地质条件 、 施工部位 、 造孑 L 方法、 机具性能、 造孔 历时 、 混凝土供应强度 、 墙体预留孔的位置、 浇筑导管布 置原则以及墙体平面形状等因素。本工程混凝土防渗墙 划分为 I、 序槽段 ， 间隔布置， 根据设备及地质条件确 定 I、 序槽段开挖长度同为 8 0 m， 每个槽段 3 抓相互搭 接 ， 先施工 I 序槽段 ， 后施工 序槽段。 b 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孑 L 。 施工槽段 从左至右抓取 ， 施工槽段成槽完工后 ， 由监理确定岩层岩 性 ， 并最终确定该施工槽段成槽深度。 3 2 固壁泥浆 固壁泥浆在施工 中不仅直接影 响施工进度和槽壁 稳定 ， 并且在造 孔成槽 过程 中起冷却 、 润滑钻具 ， 悬浮 岩屑及 防止塌孔的作用 ，成墙后还可增加墙体 的抗渗 性能。 根据本工程地质特点 ， 为保证混凝土防渗墙成槽 施工质量 ， 选用低固相膨润土泥浆固壁 ， 设计为二级膨 润土指 标 ， 密度小于 1 1 g c m 3 ， 漏斗粘度小 于 2 5 s 、 含砂 量 不大于 5 。护壁 泥浆施 工 中， 先拌制 泥浆 ， 待静置 2 4 h 后 ， 经 充分水溶胀后 ， 利用供浆管输送至槽孔 内使 用 ，槽：f L Zf L 口泥浆面在成槽过程 中保持在导向槽顶面 以下 3 0 5 0 c m范围内 ，成槽及槽 段浇筑过程中回收的 泥浆， 经净化后可重复使用。 3 3 防渗墙体浇筑 混凝土 防渗墙是在泥浆下浇筑的 ，该工程是采用 刚性导管法进行墙壁体浇筑 ， 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 在已浇人 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 。 3 - 3 1 终孔验收及清孔换浆 终孔成槽深度按照设计提供的地质资料 以及导向槽 施工时揭示的地层分界及设计防渗墙体嵌入强风化岩 1 0 m的标准确定 ， 成槽过程中发现接近基岩面时， 开始留 取岩样并记录好深度 ，由现场地质工程师会 同监理和设 计方共 同进行岩体鉴定 ，以监理和设计方的鉴定为依据 确定最终成槽深度。 槽段终孔验收合格后进行清孔换浆。采用抓斗捞取 槽孔内大部分淤积和大颗粒沉渣进行清孔，若淤积达不 到合格要求 ， 下设潜水排污泵配振动筛 ( 泵吸法) 清孔 ， 直 至淤积厚度满足要求 。 清孔换浆 l h 后应 达到下列清孔标 准： 孔底淤积厚度不大于 1 0 c m； 含砂量不大于 1 0 ， 粘度不大于 3 0 s ； 密度不大于 1 1 O g c m 3 。I I 期槽孔清孔 结束前， 要刷洗 I 期槽孑 L 段混凝土孑 L 壁上所吸附的岩渣、 泥皮 ， 利用钢丝刷 自上而下分段刷洗， 以刷子钻头上不带 泥屑 ， 孔底淤泥不再增加为合格标准。 3 3 2 槽段混凝土浇筑 防渗墙采用直升式导管法进行泥浆下的混凝土浇 毕顺华 液压抓斗法混凝土防渗墙技术在青铜峡滑石沟水库的应用4 9 筑 ，导管间距不大于 3 5 m，I 期槽端的导管距接头管为 1 0 1 5 m， 1 1 期槽端的导管距孔端 1 O m。 该工程下设三套 导管 ， 接头处和管壁严禁漏浆 ， 导管底 口距槽底距离控制 在 1 5 2 5 c m范围内 ， 导管由长短管组合而成 ， 在导管上部 组装 2 节短管 ， 以便在开浇后不久就可拆除。 在混凝 土浇 筑后期 ， 因为混凝土冲击力小 、 下料慢 ， 容易堵管 ， 导管要 勤提勤放 ， 保证混凝土面达到设计要求。 当槽底高差大于 2 5 c m时， 将导管置于控制范围的最低处。 在 浇筑过程 中 ， 应 保证连续 供料 ， 不得 间断 ， 导 管 埋入混凝 土深度不小 于 1 O m， 不 大于 6 O m； 保 持槽 孔 内混凝 土 面均 匀 上 升 ，上 升 速 度 不 小 于 2 m h ， 每 3 0 m i n测定一 次混凝土 面深度 ，保证 混凝 土面高差控 制在 0 5 m范围 内 ； 浇筑混凝 土 时 ， 空 口设盖板 ， 以防 杂物掉入槽孔 内。 槽孔浇筑严格遵循先深后 浅的顺 序 ，即从最深 的 导管开始 ， 由深到 浅连续浇 筑。浇筑 前先下 人可浮起 的隔离塞球 ， 经过计算 ， 准备好 足够 的混凝土 ， 保证导 管底端有足够 的尺寸 被混凝土 埋住 ，保 证浇筑 质量 。 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。浇筑过 程 中随 时测量并做好混凝 土面上升 记录 ， 防止堵管 、 埋 管 、 导 管漏 浆和泥浆混掺事故发生 。 3 4 墙体连接 相邻槽段的衔接部分即为接头 ， 该工程采用“ 接头管 法” ， 在实施 I 、 期槽段连接时用下设接头管。 在 I 期槽 孑 L 浇筑前 ，在槽孑 L 两端下设直径略小于槽宽的钢制接头 管 ，孔 口固定后浇筑混凝土 ，浇筑过程 中随时松动接头 管 ， 待混凝土初凝后起拔接头管 ， 形成接头孔。 4 施工中常见问题及处理措施 4 1 导墙变形或底部坍塌 、 漏浆 液压抓斗在成槽 过中会 出现局部坍 塌和大面积坍 塌 ， 应改善地基条件和槽 内泥浆性能 ， 如加大泥浆密度或 用优质粘土回填到坍塌处， 待沉积密实后再进行施工， 同 时应减小槽段开挖长度 。 槽段成槽开挖过程中， 有时会出现漏浆现象。首先 ， 成槽 开挖应循序渐进 ， 预防在先 ， 稳中求快 ； 其次 ， 保证泥 浆供应强度和质量， 发现漏浆及时补充； 如果地层严重漏 浆应迅速填入堵漏材料 ， 如 ： 平抛粘土 、 水泥 、 草球 ， 加大 泥浆 比重进行堵漏 ， 必要时可回填槽孔。 4 2 导管堵塞 混凝土 成墙浇 筑过程 中有 时会 出现导 管堵塞 ， 针 对 导管堵 塞采 用 捅 、 捣方 法疏 通 ， 如果 无效 将导 管全 部 拔 出 、 冲洗 ， 并 重 新下 设 ， 抽净 导 管 内泥 浆 继续 浇 筑 ；继续 浇筑前 必须核对 混凝 土面高程 及导管 长度 ， 确认导管 的安 全插入深度 。 5 应用中应注意的问题 5 1 泥浆拌制应注意的问题 泥浆拌制要严格保证泥浆的搅拌时间，使之搅拌均 匀 ， 拌制好后 ， 在储浆池 内存放 2 4 h以上 ， 以便粘土颗粒 充分水化 、 膨胀。 如直接使用 ， 则须延长一半的搅拌时间， 以确保泥浆质量 ； 在成槽过程中， 保证不断地向槽内补充 新泥浆 ，确保泥浆面始终保持在导墙顶面以下 3 0 5 0 c m 避免孔内因水头不够而导致坍孔 ； 在施工过程 中， 根据不 同的地层 ， 及时调整泥浆配合 比。 5 2 成槽施工应注意的问题 液压抓斗成槽施工 ，在开孔时要保证斗体与防渗墙 轴线平行 ， 斗体 的中心线与导墙的中心线重合 ， 其下放的 速度要平缓 、 稳定 ， 以使成槽 与导向槽垂直 ； 在成槽过程 中， 禁止大行程快速提降抓斗 ， 以防止上下冲击而引起坍 孔和出现裂缝。 5 3 混凝土浇筑应注意的问题 混凝 土浇筑要连续进行 ， 不得中断 ， 以保证混凝土的 均匀性 ， 间歇时间一般应控制在 1 5 m i n以内， 任何情况下 不得超过 4 5 m i n ，否则槽孔及导管内混凝土流动性丧失 ， 使浇筑无法继续进行， 造成断墙事故； 浇筑时槽孑 L 内应设 置盖板 ， 避免混凝土散落在槽孔内， 同时要保持槽内混凝 土面均衡上升， 导管不能做横向运动， 否则会使泥渣、 泥 浆混入混凝土内。