抓斗混凝土防滲墻技術(shù)在水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固中的運(yùn)用

(1.臨沂市河?xùn)|區(qū)水務(wù)局，山東 臨沂　276000；2.臨沂市河?xùn)|區(qū)葛溝灌區(qū)管理處，山東 臨沂　276000)

1　工程概況

張家莊水庫(kù)位于臨沂市，是一座以防洪、灌溉為主的中小型水庫(kù)。由于多年來(lái)水庫(kù)利用率大，加之20世紀(jì)水利防滲技術(shù)落后，造成水庫(kù)水量滲漏嚴(yán)重，為較好地解決這個(gè)問(wèn)題，臨沂市近年對(duì)張家莊水庫(kù)進(jìn)行了整體除險(xiǎn)加固項(xiàng)目建設(shè)，在以水庫(kù)原主壩、副壩上游壩坡頂部向下游1m為中心軸線(xiàn)上，灌注厚度為60cm的C25混凝土防滲墻，再在防滲墻下采用預(yù)埋灌漿管進(jìn)行帷幕灌漿,防滲墻深度18.0m左右。根據(jù)地質(zhì)條件、抓斗斗體開(kāi)距及導(dǎo)向槽布置要求等因素，以及防滲墻類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)，防滲墻成槽施工采用“液壓抓斗成槽”施工工藝，配備改制600mm規(guī)格的薄型斗體，實(shí)行兩期法施工，一期、二期典型槽段長(zhǎng)度為6m，一個(gè)單元分為1個(gè)主孔，2個(gè)副孔。

2　施工程序

防滲墻施工流程如圖1所示。

圖1　防滲墻施工流程

3　施工方法

3.1　測(cè)量放樣

根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖，安排專(zhuān)業(yè)測(cè)量人員使用全站儀對(duì)防滲墻軸線(xiàn)進(jìn)行整體測(cè)量放線(xiàn)，從起始樁號(hào)開(kāi)始，沿軸線(xiàn)每距24m(4個(gè)單元)設(shè)置控制樁位，用木樁或鋼筋進(jìn)行定位，油漆標(biāo)識(shí)[1]。同時(shí)使用水準(zhǔn)儀每10m設(shè)置高程點(diǎn)。正式施工前，再次用50m直尺重新校測(cè)，核實(shí)樁孔位置，樁孔的開(kāi)孔位置偏差不超過(guò)5cm。復(fù)核無(wú)誤后報(bào)請(qǐng)監(jiān)理工程師進(jìn)行簽字確認(rèn)后開(kāi)始施工。

3.2　先導(dǎo)孔施工

每4個(gè)單位使用回旋式地質(zhì)鉆機(jī)鉆取一個(gè)深入基巖1m的先導(dǎo)孔，開(kāi)孔孔徑為φ75mm，終孔孔徑為φ59mm，全孔取芯時(shí)對(duì)芯樣進(jìn)行標(biāo)號(hào)，詳細(xì)記錄鉆孔位置、孔型、孔徑、孔深以及鉆孔過(guò)程中對(duì)回水和沖洗液等能夠反映巖芯特性的數(shù)值。先導(dǎo)孔終孔后，待地下水穩(wěn)定后及時(shí)測(cè)量原始水位[2]，以便在防滲墻施工結(jié)束后進(jìn)行水位變化對(duì)比，檢驗(yàn)防滲效果。

3.3　導(dǎo)墻施工

為了保障防滲墻施工平面位置準(zhǔn)確，抓斗成槽時(shí)，避免槽頂兩邊的石子等雜物掉入槽中影響成槽質(zhì)量，需要設(shè)置導(dǎo)墻。對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行降壩和場(chǎng)地平整后，對(duì)導(dǎo)墻軸線(xiàn)進(jìn)行測(cè)量放線(xiàn)，沿放樣軸線(xiàn)進(jìn)行導(dǎo)向槽的開(kāi)挖，支設(shè)模板后使用C25混凝土現(xiàn)場(chǎng)綁扎鋼筋，現(xiàn)場(chǎng)澆筑制作導(dǎo)墻，其位置偏差控制在2cm以?xún)?nèi)，在施工過(guò)程中為避免導(dǎo)墻發(fā)生水平位移，在未施工槽段加橫向支撐。防滲墻施工平臺(tái)具體布置如圖2所示。

圖2　防滲墻施工平臺(tái) (單位：mm)

3.4　泥漿制備

成槽前根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件布置護(hù)壁泥漿的供漿池和貯漿池，用攪漿機(jī)將陶土或膨潤(rùn)土、分散劑和水(必要時(shí)加入增黏劑)制配成泥漿，成槽時(shí)用泥漿泵送入槽內(nèi)進(jìn)行護(hù)壁，并保持漿液面在導(dǎo)墻頂面下30cm左右[3]，不得溢出孔口。具體泥漿性能指標(biāo)見(jiàn)下表。

階段泥漿性能指標(biāo)控制表

造孔后的泥漿應(yīng)進(jìn)行回收并經(jīng)凈化處理后再次注入槽孔中重復(fù)利用，混凝土澆筑時(shí)回收的泥漿不得隨地排放，應(yīng)將其凈化后排入泥漿池中。每間隔0.5h對(duì)泥漿進(jìn)行一次性能檢測(cè)，不合格的泥漿嚴(yán)禁注入槽孔內(nèi)。

3.5　成槽施工

根據(jù)壩體勘探資料，施工時(shí)選擇液壓抓斗分兩期槽段進(jìn)行抓挖。抓挖一期槽孔時(shí)，按照先挖槽孔的兩頭主孔，后挖中間副孔的順序依次抓挖到設(shè)計(jì)高程；抓挖二期槽孔時(shí)，按照先挖中間主孔，后挖兩頭副孔的順序依次挖至設(shè)計(jì)高程。成槽過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)槽孔斜率的監(jiān)測(cè)，保證孔斜率在4.0‰內(nèi)。一旦發(fā)現(xiàn)孔斜超標(biāo)，立即采取掃孔、回填塊石、爆破、下放糾偏器等措施及時(shí)糾偏，直到滿(mǎn)足合格要求為止。

3.6　終孔和清孔

在單元槽段主孔終孔前要取樣進(jìn)行基巖面的鑒定，經(jīng)工程監(jiān)理和設(shè)計(jì)代表對(duì)孔型、孔位、孔徑、孔深進(jìn)行檢查驗(yàn)收，簽證后方可進(jìn)行清孔換漿的施工。使用沖擊反循環(huán)的方法進(jìn)行清孔作業(yè)，泥漿用砂石泵抽出利用泥漿凈化器處理后同新鮮泥漿一同返回槽孔。在二期槽清孔換漿結(jié)束前用圓絲刷對(duì)鉆頭反復(fù)刷洗，直到鉆頭上基本沒(méi)有泥屑，孔底淤積不再增加為合格。清孔換漿1h后，對(duì)孔底淤積厚度、泥漿比重、漏斗黏度、含砂量、30min內(nèi)失水量等指標(biāo)分別小于10cm、1.3g/cm3、30S、3%、40mL時(shí)，說(shuō)明清孔合格。清孔合格后4h內(nèi)澆筑混凝土[4]，如果因特殊原因超過(guò)4h，應(yīng)對(duì)淤積厚度重新測(cè)量，必要時(shí)重新清孔。

3.7　混凝土澆筑

混凝土澆筑時(shí)沿防滲墻軸線(xiàn)每隔2m設(shè)置帷幕灌漿管，每槽段內(nèi)設(shè)置3根注漿管，預(yù)埋管一節(jié)長(zhǎng)6m，用Φ16mm鋼筋搭接接長(zhǎng)，使用Φ20mm鋼筋將預(yù)埋鋼管焊成整體支架。具體布置如圖3所示。

圖3　防滲墻施工分段及埋管(單位：mm)

使用快速絲扣連接直徑300mm的導(dǎo)管作為混凝土澆筑導(dǎo)管，槽孔里導(dǎo)管按照一期槽端槽壁距離導(dǎo)管不大于1.5m、二期槽不大于1.0m進(jìn)行設(shè)置。

混凝土澆筑配管如圖4所示。

圖4　混凝土澆筑配管圖(單位：mm)1-導(dǎo)管Φ250；2-漏斗；3-混凝土；4-泥漿；5-接頭孔

導(dǎo)管埋入混凝土的深度控制在2～3m，連續(xù)澆筑，根據(jù)槽的深度按照先深后淺的順序控制開(kāi)倉(cāng)下料，導(dǎo)管開(kāi)倉(cāng)時(shí)宜距離槽孔底部不超過(guò)20cm，使混凝土填滿(mǎn)導(dǎo)管和分料斗后，將先開(kāi)倉(cāng)的導(dǎo)管向上提至適當(dāng)高度后一次性將導(dǎo)管底封住，待混凝土澆筑到一定深度后再將后開(kāi)倉(cāng)的導(dǎo)管打開(kāi)。混凝土澆筑應(yīng)均勻連續(xù)，槽內(nèi)混凝土面高差控制在50cm以?xún)?nèi)，混凝土面上升速度控制在2m/h以?xún)?nèi)，槽孔混凝土終澆頂面要高于設(shè)計(jì)墻頂線(xiàn)至少50cm。

3.8　接頭施工

由于工程具有工期較緊、混凝土澆筑強(qiáng)度大、質(zhì)量要求高等特點(diǎn)，采用常規(guī)混凝土全套接法和常規(guī)接頭管法都不能滿(mǎn)足施工要求。為保證孔型質(zhì)量避免鑄管，在清孔換漿結(jié)束后，在一期槽端孔接頭位置下設(shè)置用環(huán)狀塑料泡沫包裹接頭管的改進(jìn)型接頭管，使用液壓拔管機(jī)將孔口固定，混凝土澆筑完成且初凝以后再用液壓拔管機(jī)將接頭管拔起，這樣就可以在接頭管部位形成良好的二期槽端孔[5]，等二期槽混凝土澆筑完成即可連續(xù)成墻。

4　結(jié)　語(yǔ)

液壓抓斗混凝土防滲墻在張家莊水庫(kù)除險(xiǎn)加固施工過(guò)程中，很好地適用較復(fù)雜的地質(zhì)條件，施工速度快，成槽垂直度好，工程質(zhì)量高，經(jīng)開(kāi)挖對(duì)比和鉆芯取樣試驗(yàn)結(jié)果分析，防滲效果明顯，完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，是一項(xiàng)值得推薦的防滲技術(shù)。

[1]曾福連.薄壁抓斗低彈模塑性混凝土防滲墻在新安水庫(kù)大壩防滲加固工程的應(yīng)用[J].水利建設(shè)與管理,2010,30(5):40-43.

[2]成雷.水泥土攪拌樁截滲墻在明渠工程中的應(yīng)用[J].東北水利水電,2016,34(8):19-21.

[3]楊福強(qiáng).混凝土防滲墻技術(shù)在某水電站上下游圍堰上的應(yīng)用[J].人民珠江,2009,30(1):39-41.

[4]蓋益民，尹健梅，嚴(yán)磊,等.沙灣水電站一期圍堰防滲墻施工技術(shù)[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電,2008(4):120-122.

[5]陳宇明.塑性混凝土防滲墻在合東水庫(kù)大壩防滲處理中的應(yīng)用[J].湖南水利水電,2012(6):4-7.