淺析砂卵石地層防沖墻“抓取法”一次成槽

于名偉

（山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂276000）

1 水文地質(zhì)情況

拉薩河流域徑流具備的主要特點(diǎn)是以降水為主，次之是融雪和地下水作為補(bǔ)給。區(qū)內(nèi)地下水主要為第四系沖洪積層中的潛水，含水層巨厚，賦水量豐富。場(chǎng)地地下水埋藏較淺，含水層透水性強(qiáng)，儲(chǔ)水量豐富。施工區(qū)域內(nèi)地層由中等偏強(qiáng)～強(qiáng)透水卵石混合土組成，砂卵石表層松散狀，土體結(jié)構(gòu)松散，具架空結(jié)構(gòu)，雖然具備一定的力學(xué)強(qiáng)度，但土體內(nèi)部極不均勻，松散層以下的卵石混合土稍密層、中密層及密實(shí)層工程性質(zhì)較好。因?yàn)樯奥咽貐^(qū)開(kāi)挖時(shí)極易坍塌，所以在本工程防沖墻施工存在一定的困難。

2 防沖墻施工要求

本工程質(zhì)量要求：依據(jù)拉薩市水利工程質(zhì)量與安全監(jiān)督站于2020年8月23日批復(fù)的拉薩河5#閘工程項(xiàng)目劃分，并經(jīng)業(yè)主、代建、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、施工等單位集體會(huì)議研究決定：為保證工程質(zhì)量達(dá)到建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，為下一步爭(zhēng)創(chuàng)“珠峰杯”提供先決條件，將本工程的防沖墻列為主要分部工程，將主要單元設(shè)為每個(gè)槽段，需要對(duì)防沖墻造孔成槽的關(guān)鍵性提高重視，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)完成此道工序。

要求：防沖墻造孔成槽工序一次性合格率90%以上，且不合格點(diǎn)不應(yīng)集中。

3 施工過(guò)程調(diào)查記錄

3.1 施工平臺(tái)及導(dǎo)墻

防沖墻軸線兩側(cè)采用砂卵石填筑的平臺(tái)作為抓斗施工平臺(tái)和臨時(shí)道路，各寬10m。通過(guò)對(duì)《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范》（SL 174—2014），其中第4.0.1款有相關(guān)規(guī)定，防滲墻施工平臺(tái)需要比施工期最高地下水位值大，具體值不能低于2.0m。閘橫0+00—閘橫0+300段防沖墻施工平臺(tái)頂高程填筑至高程3652.5m。

導(dǎo)墻的結(jié)構(gòu)斷面外形為L(zhǎng)形，具體尺寸標(biāo)準(zhǔn)為直墻1.5m、下底1.2m以及寬0.25m，澆筑工序利用C25鋼筋混凝土完成?；炷练罌_墻墻體的主要設(shè)計(jì)參數(shù)為厚度60cm，采用的鋼筋規(guī)格為HRB400?12＠200。需要將導(dǎo)向槽凈寬設(shè)計(jì)為80cm，有利于成槽鉆具的下放。導(dǎo)墻平行于防沖墻軸線，且對(duì)稱布置。

3.2 泥漿材料

3.2.1 黏土

工程采用西藏本地貢嘎機(jī)場(chǎng)提供的黏土作為制漿原材料（在拉薩河2#工程、拉薩河4號(hào)閘工程都廣泛采用，取得了良好的效果）攪拌而成。泥漿的實(shí)際配比需要符合《水利水電工程混凝土防滲墻施工規(guī)范》（SL 174—2014）第5.0.5條、第5.0.9條、第5.0.10條。

3.2.2 膨潤(rùn)土

在此項(xiàng)工程中，利用湖南澧縣生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)Ⅱ級(jí)鈉基膨潤(rùn)土泥漿開(kāi)展與護(hù)壁相關(guān)的各項(xiàng)工作，膨潤(rùn)土成品料需要嚴(yán)格遵照《水利水電》工程混凝土防滲墻施工規(guī)范（SL 174—2014）第5.0.4條的規(guī)定。

3.2.3 燒堿（氫氧化鈉）

工程采用青海生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)高純度氫氧化鈉，對(duì)泥漿進(jìn)行增稠處理。

3.2.4 制漿用水

配制泥漿用水由現(xiàn)場(chǎng)供水系統(tǒng)抽取拉薩河水引用。

3.2.5 配比

通過(guò)總結(jié)類似地層的施工經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)深入分析相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并將得到的結(jié)果作為主要依據(jù)，從而重新配比設(shè)計(jì)工程地質(zhì)條件特點(diǎn)及防沖墻試驗(yàn)槽施工固壁工作開(kāi)展過(guò)程中已使用的泥漿。新制泥漿的性能指標(biāo)滿足《水利水電工程混凝土防滲墻施工規(guī)范》（SL 174—2014）第5.0.5條的規(guī)定。

3.3 成槽方法及設(shè)備

在防沖墻生產(chǎn)性試驗(yàn)槽成槽施工作業(yè)過(guò)程中，將“抓取法”作為主要的技術(shù)措施，即“三抓成槽”。通過(guò)利用徐工XG500E液壓抓斗完成抓取環(huán)節(jié)，每次抓取的最大寬度限制為2.8m。

3.4 生產(chǎn)性試驗(yàn)槽段情況

2019年11月1日9點(diǎn)58分開(kāi)始39#試驗(yàn)槽的開(kāi)挖，導(dǎo)墻頂高程為3652.5，2019年11月1日11點(diǎn)26分開(kāi)挖至高程3645.2時(shí)遇地下水流，因水流湍急，導(dǎo)致泥漿迅速下降，經(jīng)及時(shí)補(bǔ)漿150m3后仍無(wú)法阻止泥漿滲漏，并伴有塌孔。經(jīng)與代建單位和監(jiān)理單位溝通研究后確定：39#槽靠近河道，且導(dǎo)墻底部多為回填的砂卵石料，從抓取的渣料可以看出，較大粒徑的砂卵石含量較高，因此本39#試驗(yàn)槽并不具有全段防沖墻的代表性，經(jīng)檢測(cè)泥漿比重為1.27g/cm3。在現(xiàn)場(chǎng)研究后決定，試驗(yàn)槽移至右岸3#槽和7#槽。

2019年11月1日14：30分，試驗(yàn)3#槽開(kāi)孔，開(kāi)孔高程3652.5，在15點(diǎn)40分挖至高程3644.5時(shí)遭遇地下透水層，在補(bǔ)漿150m3后仍無(wú)法阻止泥漿滲漏，但無(wú)塌孔現(xiàn)象，經(jīng)檢測(cè)泥漿比重為1.32g/cm3。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)研究后，將此孔進(jìn)行回填處理。

2019年11月2日10點(diǎn)整7#槽開(kāi)孔，開(kāi)孔高程3652.5，在10點(diǎn)52分挖至高程3645.1時(shí)遭遇地下透水層，漏漿迅速，迅速補(bǔ)漿后堵漏未能成功，但無(wú)塌孔現(xiàn)象。經(jīng)檢測(cè)，泥漿比重1.30g/cm3。經(jīng)研究決定將此孔進(jìn)行回填處理。

3.5 調(diào)查結(jié)論

通過(guò)對(duì)《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范》（SL 174—2014）的深入研究，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況可以看出，當(dāng)泥漿比重≤1.27g/cm3時(shí)，成孔時(shí)會(huì)出現(xiàn)漏漿并伴有塌孔現(xiàn)象，當(dāng)泥漿比重≥1.30g/cm3時(shí)，成孔會(huì)出現(xiàn)漏漿，但未出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)所有項(xiàng)目部施工團(tuán)隊(duì)成員討論，一致認(rèn)為“砂卵石地層防沖墻‘抓取法’一次成槽”是能夠?qū)崿F(xiàn)的。

4 制定對(duì)策并實(shí)施

在2019年11月—12月，項(xiàng)目部施工團(tuán)隊(duì)按照制定的對(duì)策、措施和分工安排，對(duì)實(shí)現(xiàn)對(duì)策進(jìn)行有效實(shí)施。

4.1 對(duì)策實(shí)施（一）：改善地下水條件和泥漿性能

為減少成槽過(guò)程地下水流速等因素的影響，項(xiàng)目部施工團(tuán)隊(duì)討論后提出，暫?，F(xiàn)場(chǎng)降排水工作，并在成槽前準(zhǔn)備好P.O 42.5普通硅酸鹽水泥和鋸末。

結(jié)論：暫停降排水工作后地下水條件和地層穩(wěn)定性有明顯改善，一期共計(jì)成槽43個(gè)，出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象的槽孔一共有4個(gè)，采用P.O 42.5普通硅酸鹽水泥加入泥漿中，充分且均勻地混合，泥漿稠度和堅(jiān)固性明顯提高，后續(xù)成槽順利；有6個(gè)槽孔出現(xiàn)漏漿，通過(guò)在及時(shí)補(bǔ)漿過(guò)程中加入鋸末，利用抓斗在槽孔中攪拌止漏效果明顯；其中出現(xiàn)漏漿并伴有塌孔現(xiàn)象的孔有一個(gè)，通過(guò)采取補(bǔ)漿措施，并且加入P.O 42.5普通硅酸鹽水泥和鋸末進(jìn)行均勻混合，利用補(bǔ)漿管在槽孔中來(lái)回甩動(dòng)使水泥和鋸末能夠均勻，起到明顯的效果。

4.2 對(duì)策實(shí)施（二）：增加泥漿比重

泥漿是成槽的關(guān)鍵因素，合理的配比能夠減少成槽過(guò)程中塌孔、漏漿等事故的發(fā)生。通過(guò)增加泥漿比重，可以在成槽過(guò)程中實(shí)現(xiàn)避免漏失、涌水，同時(shí)全面保證，需要提高對(duì)維持成孔地層間物理力平衡的重視?？變?nèi)液柱的單位重量、比重以及垂直深度對(duì)孔內(nèi)靜液柱壓力的大小來(lái)說(shuō)，具有決定性作用。

新黏土泥漿初步的配合比為：水∶黏土∶燒堿∶膨潤(rùn)土=100∶18∶2.5∶8.5。

原黏土泥漿初步的配合比為：水∶黏土∶燒堿∶膨潤(rùn)土=100∶16.5∶2∶6.5。

結(jié)論：通過(guò)對(duì)比兩個(gè)配比可以看出，黏土增加1.5kg，燒堿增加0.5kg，膨潤(rùn)土增加2kg。當(dāng)泥漿比重≥1.30g/cm3時(shí)，成槽過(guò)程順利程度明顯提高，一期共計(jì)成槽43個(gè)，其中32個(gè)成槽順利，未發(fā)生事故。

5 效果檢查

5.1 產(chǎn)品質(zhì)量成果檢驗(yàn)

通過(guò)項(xiàng)目部施工團(tuán)隊(duì)的措施的實(shí)施，加強(qiáng)防沖墻成槽工序施工質(zhì)量的控制。按照規(guī)范要求和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目部施工團(tuán)隊(duì)全體成員于2019年11—12月對(duì)拉薩河5#閘工程防沖墻43個(gè)槽孔整個(gè)過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量跟蹤檢查。結(jié)果如下：

報(bào)驗(yàn)量：43個(gè)；合格數(shù)：40個(gè)；一次性檢驗(yàn)合格率：93.02%。

5.2 制定鞏固措施

項(xiàng)目部施工團(tuán)隊(duì)在施工效果得到確認(rèn)后，根據(jù)活動(dòng)成果對(duì)防沖墻“抓取法”施工進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。通過(guò)對(duì)相關(guān)施工控制措施的分析和總結(jié)，編制《防沖墻專項(xiàng)施工方案》以及《防沖墻生產(chǎn)性試驗(yàn)方案》，并將其落實(shí)到二期施工工序中，不定期對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行口頭或書(shū)面測(cè)試。

效果跟蹤檢查：雖然本次施工技術(shù)措施得當(dāng)，結(jié)果理想，但項(xiàng)目部施工團(tuán)隊(duì)仍在關(guān)注成果的鞏固情況，并繼續(xù)對(duì)2020年11月—12月期間的二期防沖墻“抓取法”一次成槽合格率進(jìn)行了抽查跟蹤，跟蹤結(jié)果如下：

檢驗(yàn)個(gè)數(shù)：31個(gè)；一次性合格數(shù)：30個(gè)；合格率：96.77%。

6 結(jié)語(yǔ)

6.1 經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)此次施工效果檢查，防沖墻“抓取法”成槽一次性合格率明顯提高，尤其是縮短了成槽時(shí)間，發(fā)揮了液壓抓斗使用效率，節(jié)約了項(xiàng)目部管理費(fèi)用。累計(jì)節(jié)約費(fèi)用1362678.67元。

6.2 社會(huì)效益

通過(guò)本次項(xiàng)目部施工團(tuán)隊(duì)的努力，防沖墻“抓取法”成槽合格率明顯提高，混凝土澆筑質(zhì)量效果得到明顯提高，順利完成預(yù)定目標(biāo)，極大地提升該項(xiàng)目的整體形象，受到自治區(qū)水利廳、市局、業(yè)主單位的認(rèn)可和好評(píng)，為施工單位在西藏地區(qū)樹(shù)立良好形象。