淺析低于施工期水位的混凝土防滲墻成槽施工

【摘 要】根據(jù)水利水電工程混凝土防滲墻施工規(guī)范（DL/T 5199-2012）中要求，施工期水位應(yīng)高出地下水位1.5m以上，從而低于施工期水位進(jìn)行混凝土防滲墻成槽施工被水利水電工程防滲墻施工規(guī)范認(rèn)為“違規(guī)”的事情。筆者經(jīng)過從事防滲墻施工多年經(jīng)驗(yàn)得出，在一定的水位高差條件下仍能進(jìn)行混凝土防滲墻施工，雖然在這種條件下進(jìn)行混凝土防滲墻施工技術(shù)難度增大，但從水電工程項(xiàng)目的全局來看，它可緩解水電工程關(guān)鍵工序的交叉施工時(shí)間，減少總體工程施工成本，這種“違規(guī)”的施工方法也是值得水利水電工程混凝土防滲墻施工單位借鑒的。

【關(guān)鍵詞】低于施工期水位 混凝土防滲墻 成槽施工

1 概況

綠葉水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州黑水縣境內(nèi)，閘壩基礎(chǔ)覆蓋層防滲采用混凝土防滲墻，成墻面積為2100㎡，最大墻深46m，墻寬80cm，施工期4個(gè)月。

由于施工任務(wù)艱巨、工期緊張，綠葉水電站防滲墻部分施工平臺(tái)需采用低于施工期水位的方法進(jìn)行成槽施工，以縮短電站關(guān)鍵工期。在一般條件下，混凝土防滲墻施工平臺(tái)低于施工期水位會(huì)出現(xiàn)槽內(nèi)不同程度塌孔、掉塊、導(dǎo)向槽斷裂、漏漿、冒漿、滲水及涌水等現(xiàn)象。但憑借筆者多年從事防滲墻施工經(jīng)驗(yàn)得出，在出現(xiàn)混凝土防滲墻施工平臺(tái)低于施工期水位時(shí)，采取加濃漿液、回填粘土、改進(jìn)造孔順序、筑島、加固施工平臺(tái)，適宜調(diào)整施工平臺(tái)周圍的水位高差等方法施工，這些方法在一定程度上能取得滿意效果，雖然在這種條件下施工防滲墻的成槽風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)增加，但從水電工程總體進(jìn)度安排來看，它能有效調(diào)整土建與防滲墻施工之間的關(guān)鍵搭接工期和關(guān)鍵工序的施工順序。

2 施工條件及地質(zhì)情況

2.1邊界條件

綠葉水電站混凝土防滲墻施工平臺(tái)有三個(gè)臺(tái)階，其平臺(tái)高程分別為1840.5m、1841.0m、1842.5m，三個(gè)不同高程的施工平臺(tái)均底于河床水位高程1846.0～1850.0m，即施工平臺(tái)與河床水位有5.5～7.5m高差，見圖1。

圖1施工平臺(tái)低于河床水位剖面圖

混凝土防滲墻墻平臺(tái)高程多，軸線短，拐點(diǎn)多，槽段與河床最短距離不到2m，水位高差約7m，在施工過程中防滲墻槽內(nèi)涌出的漿液經(jīng)過稀釋后從倒?jié){平臺(tái)上流走，且流量大，每分鐘最大達(dá)120L/min，水壓差達(dá)6kgf。

按規(guī)范要求，這種“違規(guī)”情況不能施工，也不能滿足渡汛要求。當(dāng)出現(xiàn)上面情況時(shí)，一般采取加高施工平臺(tái)、回填槽孔，但這些處理方法會(huì)增加回填時(shí)間、鉆空鉆量等施工時(shí)間。

2.2地質(zhì)情況

（1）閘址區(qū)出露的基巖地層為變質(zhì)細(xì)粒長石石英砂巖、深灰色砂質(zhì)千枚巖、炭質(zhì)干枚巖，按16級(jí)劃分，巖石硬度達(dá)11級(jí)。

（2）閘壩基礎(chǔ)覆蓋層為砂漂石、卵漂石、砂卵石地層，從河床中可直接看到巖石最大長度約6m，平均巖石尺寸約1.0m。

3施工方案

由于混凝土防滲墻設(shè)計(jì)平臺(tái)多，施工平臺(tái)低于河床水位高程7m，為緩解水電工程項(xiàng)目的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)目標(biāo)，施工單位采取如下施工方案。

（1）首先對(duì)較高施工平臺(tái)進(jìn)行開挖降低，同時(shí)對(duì)高程較低的施工平臺(tái)進(jìn)行填筑加高。

（2）在鉆機(jī)平臺(tái)后2m設(shè)置截、排水溝，在倒?jié){平臺(tái)前2m設(shè)置截、排水溝，當(dāng)采用以上方法難以處理后，再根據(jù)防滲墻出現(xiàn)涌水的槽孔，采用加濃漿、加泥夾石及水泥等混合材料回填壓實(shí)待凝并達(dá)到一定強(qiáng)度后，再采用“全部鉆主孔方法”進(jìn)行鉆孔施工。

（3）改進(jìn)成槽工序。一般條件下采用鉆劈法施工，但出現(xiàn)施工平臺(tái)低于河床水位高程后，采用 “平打法”施工，即在槽內(nèi)濃漿和黃泥稠漿護(hù)壁條件下，對(duì)槽內(nèi)副孔也按主孔方法施工。

4涌水槽段施工

4.1常規(guī)施工方案

4.1.1臨建修筑

當(dāng)槽內(nèi)出現(xiàn)涌水槽段時(shí)，首先對(duì)施工平臺(tái)進(jìn)行加固。槽內(nèi)出現(xiàn)涌水時(shí)，施工平臺(tái)底部會(huì)出現(xiàn)架空現(xiàn)象。施工平臺(tái)及導(dǎo)向槽剖面見圖2。

圖2 防滲墻施工平臺(tái)及導(dǎo)向槽剖面圖

根據(jù)土建單位提供的施工面，在修建導(dǎo)向槽和施工平臺(tái)時(shí)。必須在施工平臺(tái)上利用反鏟和裝載機(jī)將平臺(tái)鏟平后，再碾壓密實(shí)，并將多余土石方運(yùn)走。

導(dǎo)向槽內(nèi)的配筋采用5根Ф22mm螺紋鋼筋，當(dāng)出現(xiàn)涌水較大，且涌水流過施工平臺(tái)時(shí)，可以在施工平臺(tái)下預(yù)埋排水管，引排涌水，以防沖壞施工平臺(tái)。

平臺(tái)四周的排水溝及排水坑根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體條件施工：

（1）將施工平臺(tái)下游挖一個(gè)排水溝，以降低槽內(nèi)漿液與下游的水位差。

（2）回填加固施工平臺(tái)，以加固工作面，和提高槽內(nèi)漿面壓力。

（3）沿防滲墻軸線上游2m處（筑島以外）挖1個(gè)寬1m，深2m的截、排水溝，以降低槽內(nèi)與地下水位的高差。

4.1.2泥漿制備

為防止槽內(nèi)漿液被涌水稀釋，一般在制備泥漿時(shí)，摻一些外加劑，以增加漿液濃度和粘度。目前一般采用優(yōu)質(zhì)粘土的Ⅱ級(jí)鈣基膨潤土泥漿、木質(zhì)素等進(jìn)行護(hù)壁，或采用當(dāng)?shù)胤弦蟮膬?yōu)質(zhì)黃泥漿護(hù)壁。新制膨潤土泥漿性能指標(biāo)見表1。

表1 新制膨潤土泥漿性能指標(biāo)

項(xiàng)目 單位 性能指標(biāo) 試驗(yàn)儀器 備 注

密 度 g/m3 <1.15 泥漿比重秤

漏斗黏度 S 40～50 馬氏漏斗

PH值 7～11 PH試紙或電子PH計(jì)

施工作業(yè)時(shí)，針對(duì)不同階段的泥漿性能進(jìn)行檢驗(yàn)和控制，具體檢測(cè)項(xiàng)目見表2。

表2 不同階段泥漿性能測(cè)定項(xiàng)目

階 段 膨潤土檢測(cè)項(xiàng)目 粘土

鑒定土料造漿性能時(shí) 密度、漏斗粘度、失水量、靜切力、塑性粘度 密度、漏斗粘度、含砂量、膠體率、穩(wěn)定性

確定泥漿配合比時(shí) 密度、漏斗粘度、失水量、泥餅厚、動(dòng)切力、靜切力、PH值 密度、漏斗粘度、含砂量、膠體率、穩(wěn)定性、失水量、泥餅厚、動(dòng)切力、靜切力、pH值

施工過程中 密度、漏斗粘度、含砂量 密度、漏斗粘度、含砂量

4.1.3造孔

（1）造孔設(shè)備。當(dāng)槽內(nèi)出現(xiàn)涌水時(shí)，造孔設(shè)備主要選用能擠密孔壁的沖擊鉆機(jī)及十字鉆頭，采用抽渣筒出渣。本工程根據(jù)地層特點(diǎn)，防滲墻鉆孔設(shè)備主要選用CZ-30型沖擊鉆機(jī)。

（2）造孔方法。本工程防滲墻成槽施工方法采用“平打法”，抽筒出碴，同時(shí)采用撥管技術(shù)對(duì)墻段進(jìn)行連接；先施工Ⅰ期槽孔，后施工Ⅱ期槽孔，主孔長度為0.80m，副孔長度為1.2m，每個(gè)槽段不能按常規(guī)方法布孔，采用3個(gè)主孔2個(gè)副孔組成，單個(gè)槽孔長度為6.8m，特別是對(duì)槽段最中的副孔在最后階段起支撐作用，不能采用“鉆劈法”，在劈最后副孔時(shí)采用回填主孔的辦法施工，以降低副孔的塌孔漏漿及槽壁臨空時(shí)間。槽段劃分見圖3。

圖3 防滲墻槽段劃分圖

（3）造孔要求。①槽孔施工要求。根據(jù)技術(shù)條款，防滲墻成槽的孔位允許偏差不大于3cm，槽孔兩端主孔嚴(yán)格控制孔斜率，不大于0.2%，其它槽孔孔斜率不大于0.3%，含孤石、漂石地層及基巖傾斜度較大等特殊情況的孔斜率控制在0.4%以內(nèi)，這樣有利于下設(shè)鋼筋籠和接頭管。②控制措施。根據(jù)測(cè)斜結(jié)果采用定向聚能爆破等措施及時(shí)糾偏，以保證孔斜率符合設(shè)計(jì)要求。注意孔深、孔型，槽孔中任意高程水平斷面上不應(yīng)有梅花孔、探頭石和濾浪形小墻等；槽孔進(jìn)入基巖的嵌入深度符合設(shè)計(jì)規(guī)定，并采用巖芯取樣方法以確定基巖面的分布高程。③在造孔施工過程中，孔內(nèi)泥漿面始終保持在導(dǎo)墻頂面以下30～50cm內(nèi)，嚴(yán)防塌孔。

4.2 特殊施工措施

（1）當(dāng)出現(xiàn)或預(yù)計(jì)要出現(xiàn)涌水槽段，除采用常規(guī)處理措施外，還必須靠經(jīng)驗(yàn)判斷施工。如根據(jù)防滲墻已成槽的進(jìn)度和深度，憑經(jīng)驗(yàn)判斷該槽段能夠承受的涌水壓力及涌水量，從而來斷定槽段在此條件下是否能繼續(xù)施工，而槽段不會(huì)塌孔。

（2）觀測(cè)和觸摸沖擊鉆機(jī)施工。如鋼繩、槽內(nèi)漿面、抽砂情況、鉆頭磨損情況等，可以斷定槽內(nèi)有無涌水，涌水壓力、涌水部位及大小。

（3）如在施工過程中出現(xiàn)上條情況時(shí)，施工單位針對(duì)槽段出現(xiàn)的涌水部位，在槽段內(nèi)回填部分黃泥后，再在槽段后面平臺(tái)打孔灌注濃漿或在平臺(tái)外打降壓井等，這樣不僅可以阻止部分層位水貫通，還可以阻隔涌水通道。

（4）在出現(xiàn)上條情況時(shí)，還可以提高泥漿粘度，在這種條件下進(jìn)行慢速成槽，充分護(hù)壁，仍不能阻止涌水，說明涌水壓力大，放棄此法施工。

（5）當(dāng)采用上條方法仍不能繼續(xù)施工時(shí)，可采用島筑的方法進(jìn)行處理，如采用草袋疊加圍堰，以提高槽內(nèi)漿面。

（6）當(dāng)采用上條方法還不能繼續(xù)施工時(shí)，采用黃泥、低標(biāo)號(hào)混凝土和砂卵石回填槽段，加高防滲墻施工平臺(tái)至施工期水位以上1.5m，重新修筑平臺(tái)施工。

5 結(jié)語

通過近幾十年對(duì)防滲墻施工的研究和運(yùn)用，我們對(duì)防滲墻施工積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，特別是當(dāng)施工過程中出現(xiàn)低于河床水位進(jìn)行防滲墻施工時(shí)，施工單位需擇機(jī)采取措施處理，從水電工程項(xiàng)目的全局來看，不僅可以縮短施工關(guān)鍵工期，還可以減少整體施工成本，具有一定的社會(huì)推廣價(jià)值。

作者簡介：蔡海燕（1977—），男，四川巴中人，高級(jí)工程師，中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，從事水利水電工程。