基于防渗墙专项施工技术的探讨

基于防渗墙专项施工技术的探讨

陈少亮

广东省水利水电第三工程局有限公司523710

摘要：本文主要通过工程案例，对防渗墙专项施工技术的探讨。

关键词：防渗墙；施工技术；方案探讨

1工程概况

红江闸由新建红江闸和断桩山闸两座拦河闸组成。其中红江闸为五联15孔和左侧电站厂房组成，断桩山闸为一联3孔闸室组成。根据工程地质报告，红江闸一联、二联为岩基和强风化土层，三联、四联、五联为中粗砂层；电站基础为中粗砂层。红江闸三联、四联、五联底板上游齿墙位置设置素混凝土防渗墙，防渗墙轴线长110.3m，防渗墙墙顶高程为▽2.60，墙底高程为▽-7.50，防渗墙设计深度为10.1m；下游设置素混凝土防淘墙，设计轴线长176.9m，防淘墙墙顶▽1.30，墙底高程为▽-8.0。电站上游铺盖设置素混凝土防渗墙，轴线长16.2m，墙顶高程4.1，墙底高程▽-2.50，设计深度为6.6m；左岸空箱齿墙底设置素混凝土防渗墙，墙顶高程2.9，墙底高程▽-5.0；连接堤段防渗墙轴线长46.5m，防渗墙墙顶高程为▽9.60，墙底高程为▽-5.0，防渗墙设计深度为14.6m。左侧导流墙基础下设置素混凝土挡墙，轴线长度为60.24m，防渗墙墙顶高程2.9，墙底高程▽-7.5，设计深度为10.1m。

1.主要施工方法

1.1工艺流程

防渗墙与防淘墙厚均为400mm，拟采用抓斗成槽进行挖槽，水下导管法进行混凝土浇筑。导墙高1.5m。防渗墙施工主要工序包括施工场地平整、导向槽浇筑、泥浆制备、成槽挖方、清孔换浆及泥浆下混凝土浇筑等。

1.2修筑导向槽

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。导向槽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倒L型断面，现浇C25混凝土构筑，槽内净宽45cm，顶面高于施工场地10cm以阻止地表水流入。

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孔。首先施工槽段两端3m的主孔，主孔完成后再抓中部3m的副孔。主、副孔完工即该施工槽段成槽完工，经监理确定岩层岩性，并最终确定该施工槽段成槽深度。

1.3固壁泥浆

泥浆在防渗墙施工中的作用主要是保持孔壁稳定、悬浮沉渣以及冷却钻具。

施工过程中，在槽孔内注满泥浆，并使浆液面高于地下水位。由于泥浆比重较大，可以保证槽内的泥浆压力高于地下水压力，使泥浆渗入槽壁土体中，其中较细的颗粒进入空隙中，较粗的颗粒附着在孔壁上，形成“泥皮”。随着泥皮厚度的增加，对水的流动阻力也会增加，最终达到了平衡，水不再进入地层，泥浆与土体被泥皮隔开。泥浆所产生的侧压力通过泥皮作用在孔壁上，保证孔壁的稳定。

制浆设备选用3PNL型泥浆泵进行制浆，在泥浆制备过程中应向制浆池中先加入清水，再加入膨润土及外加剂，加入膨润土后搅拌时间不小于60s。冬季施工时，由于气温较低，膨润土膨化时间较长，外加剂溶解较慢，因此在冬季施工时采用温水进行制浆。

1.4成槽过程控制

根据防渗墙具有隐蔽工程的特性，施工过程控制是防渗墙工程的重要环节。因此在防渗墙施工过程控制应注意以下几点：

1）在成槽过程中，严格控制抓斗的垂直度及平面位置，保证孔斜。仔细观察抓斗监测系统，X，Y轴任一方向偏差超过允许值时，立即进行纠偏。机械操作要平稳，并及时补充泥浆，保证导墙中泥浆液面稳定。

2）根据槽段长度与成槽机的开口宽度，确定出首开幅和闭合幅，保证成槽机切土时两侧邻界条件的均衡性，以确保槽壁垂直。

3）开始成槽6～7m段的偏斜情况，对整幅的总精度影响很大，此时斗架部分入槽且推板（如果需要）还未能工作，还很可能遇到地下障碍，故挖掘速度不宜太快，应拎直抓斗，半悬空开挖。

4）整个成槽过程中，纠偏工作应随时进行，使显示精度始终保持在标准范围内。

1.5防渗墙体灌筑

槽孔混凝土浇筑是关键的工序，对成墙质量至关重要。一旦失败，整个墙段将全部报废，经济和工期的损失十分巨大。浇筑混凝土采用泥浆下“直升导管法”，浇筑导管内径为30cm。其上端接分料漏斗，并由吊车吊住导管夹，以便灌注时导管可及时作上下垂直移动。浇筑时严格按照《水电水利工程混凝土防渗墙施工规范》（DL/5199-2004）要求，导管中心至槽孔端部的距离为1.0m~1.5m。当槽孔底部的高差大于250mm时，导管布置在其控制范围的最低处。导管下设前，事先在地面进行导管组合，使每根导管能够适应其所处位置的槽深情况。导管组合完毕后，认真作好记录，以便指导下设和拆除。

1.6槽段接头处理

根据本工程特点，采用“拔管法”进行接头部位的连接施工。“拔管法”具有墙段连接质量好、接触面光滑、接缝紧密、孔斜易控制、槽段搭接有保证等优点。因此，采用“拔管法”可完全满足本工程质量控制需要。

1.6.1接头管下设

接头管下设采用汽车吊与拔管机配合，接头管中心应与接头孔中心孔位相重合或者往一期槽移5cm-10cm。以保证接头管下设在接头孔中心孔位上。在接头管下设过程中需要有专人安装销轴，以保证接头管间连接牢固。接头管下设过程应缓慢进行，接头管下设完成后需要利用拔管机上下提升1~2次，保证接头管顺直的下放到孔底。

1.6.2接头管起拔

1）接头管下设

接头管下设前和下设过程中，应由专人对接头管管体、底管活门、公母接头、销轴、限位钢筋等进行检查；接头管下设过程中速度不宜过快，应尽量下到距孔底50cm左右，以保证其悬空。中途遇见障碍物或卡管现象应立即停止下设，并将接头管往上提50cm以上。如吊车不能往上提管，应用拔管机进行操作，并用大泵上下反复拔、放2～3次，以调整接头管保证其顺直；接头管插销必须安装到位，以防止销轴单边受力或者在拔管过程中销轴退出接头管；并在穿销轴两端摸上黄泥，以防止混凝土浆液流入销轴内。

2）接头管起拔

接头管起拔的关键是混凝土初凝时间掌握，起拔时间过早，混凝土未初凝，容易造成塌孔事故，起拔时间过晚，混凝土对接头管黏结力、摩擦力增加，容易造成起拔困难甚至发生“铸管”事故。因此拔管施工时，应进行混凝土初凝时间试验。每个工地在第一次拔管施工时必须进行混凝土初凝时间试验，其试验频次原则上按10天进行复核，在气温变化较大以及原材料变化时增加复核试验频次，以指导拔管施工起拔时间的选择。

2.质量检查

防渗墙施工槽段验收采用“三检制”进行验收，即：槽段施工完毕后抓斗机组首先进行“自检”，然后由技术人员进行“复检”，复检合格后，由终检人员检查合格后再会同监理工程师进行质量验收。

2.1成槽质量检查

成槽质量检查采用“重锤法”检测，测量槽孔孔形、孔斜、孔深等参数。该方法快捷方便，简单易行。成槽后槽段应符合以下要求：

1）孔位偏差小于3cm；

2）槽孔宽度不小于400mm；

3）孔斜率不大于4‰。

2.2清孔质量检查

清孔质量检查使用泥浆测量仪器检测泥浆比重、粘度、含砂量、孔底淤积厚度、接头孔壁刷洗质量等指标。槽孔清孔换浆结束后1小时，应达到下列标准：

1）孔底淤积厚度不大于10cm；

2）泥浆比重：≤1.15g/cm3（膨润土泥浆）；

3）泥浆粘度：32~50s；

4）泥浆含砂量：≤6%。

Ⅱ期槽在清孔换浆结束之前，用刷子钻头清除二期槽孔端头钢筋混凝土孔壁上的泥皮；合格标准为刷子钻头上不再带有泥屑，刷洗过程中，孔底淤积不再增加为准。在清孔验收合格后4h内浇筑混凝土。

2.3混凝土浇筑质量检查

主要包括混凝土原材料质量的抽样检查，浇筑导管间距，浇筑混凝土面上升速度和导管埋深，混凝土终浇高程，混凝土出机口和现场取样的物理力学性能检验等，按相应技术规范和设计规定进行。

2.4成墙质量检查

墙体质量检查在混凝土浇筑90天后进行，检查内容为墙体的物理力学性能指标、墙段接缝和可能存在的缺陷。检查方法包括跨孔CT、钻孔取芯试验、钻孔压（注）水试验、芯样室内物理力学性能试验等。