高海拔地區(qū)深覆蓋層防滲墻施工技術(shù)淺析

王樹生，王海艷，張鐵生

(中國(guó)水電基礎(chǔ)局有限公司西藏分公司，拉薩，850000)

1 工程地質(zhì)

雅魯藏布江流域卓于水庫工程壩基主要地質(zhì)主要由第四系全新統(tǒng)坡積層(Q4dl)、坡洪積層(Q4dl)、沖積層(Q4dl)和第四系上更新統(tǒng)沖積層(Q3al)、中更新統(tǒng)沖積層(Q2al)等松散地層組成；基巖地層主要有三疊系上統(tǒng)朗杰學(xué)群江雄組第二段(T3jx2)。覆蓋層卵石含量10%～20%，粒徑一般在60mm～80mm，最大達(dá)100mm；礫石含量約50%～60%；其余為砂和粉土。礫卵石磨圓度較差，呈亞圓狀～圓狀，分選性較差，級(jí)配較好，層厚15m～25m。

拉薩河流域旁多水庫工程壩基壩軸線防滲施工段覆蓋層厚約10m～150m，主要為沖積卵石混合土(Q4dl)和混合土碎(塊)石、碎(塊)石混合土(Q4dl+pl)、沖積卵石混合土(Q3al)、冰水積卵石混合土(Q2fgl)等。

2 防滲墻施工難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施

2.1 高原高寒地區(qū)施工

2.1.1 施工難點(diǎn)

西藏地區(qū)海拔高，冬季寒冷多風(fēng)、常年缺氧，施工機(jī)械和施工人員工作效率大幅降低。

2.1.2 應(yīng)對(duì)措施

針對(duì)高原地區(qū)施工環(huán)境，組織精干、身體素質(zhì)良好的施工人員，克服高原缺氧給施工人員造成的負(fù)面影響。同時(shí)加強(qiáng)勞動(dòng)用品的防護(hù)，生活區(qū)建立醫(yī)務(wù)室，保證施工人員身體健康狀態(tài)。

2.2 深覆蓋層成槽

2.2.1 施工難點(diǎn)

(1)西藏地區(qū)壩基防滲工程覆蓋層多為卵石混合土，且深度大。局部存在砂卵石層，含泥量低，在施工中槽內(nèi)泥漿漏失，容易出現(xiàn)槽孔垮塌現(xiàn)象，對(duì)施工工期和成本造成影響較大。

(2)防滲墻成槽開挖采用抓斗與沖擊鉆機(jī)聯(lián)合施工的“兩鉆一抓”法。即主孔由沖擊鉆機(jī)鉆鑿成孔，副孔由抓斗直接抓取成孔。其中基巖段均由沖擊鉆機(jī)鉆孔。鉆孔中采用鉆井級(jí)膨潤(rùn)土泥漿護(hù)壁，由于冬季施工中最低氣溫達(dá)到零下10℃～20℃，對(duì)膨潤(rùn)土泥漿膨化率形成了較大的制約，膨潤(rùn)土在槽孔內(nèi)沉淀，造成防滲墻成槽施工中強(qiáng)漏失及槽孔垮塌現(xiàn)象，增加了防滲墻槽孔成槽難度。

(3)西藏地區(qū)壩基覆蓋層普遍深厚，多數(shù)槽孔深度達(dá)到100m以上，高標(biāo)準(zhǔn)孔斜控制成了施工難點(diǎn)。槽孔孔斜控制直接關(guān)系到成墻質(zhì)量、接頭管下設(shè)及預(yù)埋管下設(shè)。當(dāng)孔斜偏差較大時(shí)，接頭管下設(shè)不到位導(dǎo)致接頭孔二次造孔，增加施工工期成本。防滲墻內(nèi)預(yù)埋管是墻下帷幕灌漿的重要措施，槽孔孔斜偏差較大時(shí)會(huì)造成預(yù)埋管在下設(shè)過程中彎曲、偏移等情況，導(dǎo)致后期灌漿時(shí)預(yù)埋管無法使用，在墻內(nèi)鉆孔對(duì)防滲墻造成一定的破壞。

2.2.2 應(yīng)對(duì)措施

2.2.2.1 深覆蓋層成槽施工應(yīng)對(duì)措施

造孔方法：由于地層中分布有大量的孤石、沙層，且漏漿現(xiàn)象嚴(yán)重，采用反循環(huán)鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)，不利于漏漿通道的封堵且極易造成孔壁的坍塌，另由于存在大孤石(直徑在1m以上)，抓斗亦不適合這種地層施工，因此，施工中使用了大功率沖擊鉆機(jī)(電機(jī)功率為75kW)，采用“鉆劈法”成槽，有效地提高了鉆孔工效。

造孔時(shí)槽孔內(nèi)加入膨潤(rùn)土泥漿，泥漿向地層內(nèi)滲透，部分膨潤(rùn)土顆粒附著在孔壁上，形成泥皮，隨著泥皮厚度的增加，對(duì)水的流動(dòng)阻力增大，使水不再進(jìn)入地層，泥漿所產(chǎn)生的側(cè)壓力通過泥皮作用在孔壁上，從而保證了槽壁的穩(wěn)定性，防止槽孔出現(xiàn)坍塌。

對(duì)孔內(nèi)塊石進(jìn)行聚能爆破：在混凝土防滲墻造孔中遇大塊崩石、漂石、塊石、卵石時(shí)，鉆進(jìn)困難時(shí)，采用槽內(nèi)聚能爆破，以避免孔斜超標(biāo)，加快成槽速度。孔斜一旦超標(biāo)，一般需回填后繼續(xù)造孔?；靥畈牧弦话銥閳?jiān)硬的大塊卵礫石，一般回填至發(fā)生孔斜部位上方約1m，然后重新鉆進(jìn)，進(jìn)行糾偏。

針對(duì)深覆蓋層、強(qiáng)漏失地層造孔，根據(jù)地層情況調(diào)整造孔護(hù)壁泥漿，強(qiáng)漏失地段造孔時(shí)，可在槽孔內(nèi)投入粘土、鋸末、水泥等堵漏材料，并及時(shí)向槽內(nèi)補(bǔ)充泥漿。特殊情況可在泥漿內(nèi)加入高水速凝材料，根據(jù)材料的速凝、膨脹作用快速堵漏，避免出現(xiàn)槽孔垮塌現(xiàn)象。

2.2.2.2 超深混凝土防滲墻接頭處理方案

(1)采用“接頭管法”

“接頭管法”是目前混凝土防滲墻施工接頭處理的先進(jìn)技術(shù)，具有質(zhì)量可靠、施工效率高的特點(diǎn)，是超深防滲墻的關(guān)鍵施工技術(shù)之一，尤其適用于高強(qiáng)度材料墻體?！敖宇^管法”施工有一定的技術(shù)難度，但有著其它接頭連接技術(shù)無可比擬的優(yōu)勢(shì)：首先，由于接頭管的下設(shè)，可以克服套打高強(qiáng)度混凝土接頭的難題，節(jié)約時(shí)間，提高工效，節(jié)約墻體材料，降低費(fèi)用；其次，“接頭管法”連接接頭的形狀有利于延長(zhǎng)滲徑，保證了墻體抗?jié)B要求；第三，這種接頭連接由于具有最大的鑲嵌強(qiáng)度，增加了摩阻力，更好地傳遞單元墻段之間的應(yīng)力，使墻體的上下和左右受力條件好，形成了墻體可靠連接。

(2)加強(qiáng)接頭管下設(shè)及起拔管理，預(yù)防施工事故

采用先進(jìn)的全液壓拔管機(jī)型拔管機(jī)，并成立拔管小組，專門負(fù)責(zé)接頭管的下設(shè)及起拔工作，避免人為因素發(fā)生鑄管事故發(fā)生。其次嚴(yán)格按照以下措施進(jìn)行操作：

①控制導(dǎo)墻建造質(zhì)量，核算接頭管起拔時(shí)導(dǎo)墻所需的支承力，以免起拔過程中造成導(dǎo)墻變形或下沉；

②嚴(yán)格控制端孔孔位及孔形，孔位偏差不大于3cm，開孔不壓向二期槽孔；孔形偏差嚴(yán)格按規(guī)范要求，控制在3‰以內(nèi)；

③端孔直徑宜比設(shè)計(jì)槽孔直徑大5cm左右，以利于接頭管的下入。端孔深度宜超過相鄰副孔0.2m左右，以利于接頭管的定位，防止開澆時(shí)混凝土的沖擊使接頭管移位偏離，造成接頭管底部出現(xiàn)反坡，影響二期槽孔的刷洗質(zhì)量，形成缺陷；

④端孔成孔過程中及成孔后進(jìn)行孔形檢測(cè)，孔斜超標(biāo)及時(shí)修正，避免卡管；

⑤接頭管下設(shè)之前，應(yīng)檢查其圓度、直度，底閥開關(guān)靈活，否則進(jìn)行處理。

2.2.2.3 深槽內(nèi)預(yù)埋灌漿管

由于墻內(nèi)預(yù)埋灌漿管深度超過100m，精度要求極高，下設(shè)難度非常大。當(dāng)預(yù)埋管下設(shè)不合適、固定不牢固時(shí)，可能會(huì)發(fā)生預(yù)埋管桁架上浮的現(xiàn)象。應(yīng)對(duì)措施如下：

(1)制作特制的預(yù)埋管桁架，保證預(yù)埋管吊裝、下設(shè)垂度及槽內(nèi)固定。

(2)下設(shè)采用吊車起吊，在孔口進(jìn)行對(duì)接焊接，然后整體下設(shè)，灌漿管在槽口固定在導(dǎo)墻上。灌漿管底口纏過濾網(wǎng)，防止混凝土進(jìn)入管內(nèi)；灌漿管桁架底段先期入槽，并穩(wěn)妥地架立于孔口，其余段利用吊車起吊，與底段進(jìn)行逐段對(duì)接。灌漿管接口處利用電焊機(jī)牢靠地進(jìn)行焊接連接。每一接口處豎向焊設(shè)2～3根鋼筋加勁肋，以確保接口處強(qiáng)度；當(dāng)全部預(yù)埋管桁架對(duì)接完畢后，利用吊車進(jìn)行整體下設(shè)。下設(shè)時(shí)一定安全、平穩(wěn)，對(duì)應(yīng)好桁架在槽中的位置。遇到阻力時(shí)不能強(qiáng)行下放，以免桁架變形，造成管體移位，影響下設(shè)精度。預(yù)埋灌漿管入槽后的定位最大允許偏差符合下列規(guī)定：定位標(biāo)高誤差為±5cm，垂直墻軸線方向?yàn)椤?cm，沿墻軸線方向?yàn)椤?cm，孔斜率不大于0.4%。

3 結(jié)語

水利工程建設(shè)中，壩基防滲處理是一個(gè)突出的問題，目前最為可靠的辦法，是建造防滲墻。西藏雅礱水庫、卓于水庫、旁多水利樞紐等100m以上級(jí)深防滲墻的成功施工，從造孔工藝、接頭形式、預(yù)埋管工藝等方面進(jìn)行了成功實(shí)踐，并積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)推動(dòng)我國(guó)深厚覆蓋層防滲處理技術(shù)的發(fā)展，具有深遠(yuǎn)的意義。