液壓抓斗法混凝土防滲墻技術在青銅峽滑石溝水庫的應用

畢順華

（寧夏防汛抗旱指揮部辦公室 銀川 750001）

采用液壓抓斗成槽澆筑防滲墻的施工技術出現于20世紀90年代，此項技術適用于在堅硬的土壤與砂礫石中成槽，成槽深度可達60m，不僅降低了工程造價，而且提高了工程施工速度，一臺液壓抓斗成槽平均工效為125m2/天，此項技術已在國內水庫防滲工程中得到廣泛應用，收到了很好的效果。下面對塑性混凝土在寧夏青銅峽滑石溝路壩壩基防滲工程施工中的運用情況加以介紹。

1 工程概況

滑石溝水庫工程是以防洪為主，兼顧雨洪資源利用和生態環境改善，依托石恩（石嘴山—恩和）高速公路建設，在青銅峽市南側最大的一條山洪溝——滑石溝修建的重要綜合性水利基礎項目。工程由主壩體、壩體防滲體和輸水洞三部分組成。主壩壩軸線位采用（石嘴山—恩和）高速公路路線位，軸線總長2200m，頂高程1240.00m。壩址處河床自然地面高程1211.00m，河床以上壩高29m，考慮清基深度，最大壩高30m。滑石溝水庫壩址以上總流域面積430.6km2，為Ⅲ等中型水庫，主要建筑物等級為3級，次要建筑物為4級。主壩為碾壓粘土斜墻土石壩，設計標準：設計洪水100年一遇，校核洪水1000年一遇。

水庫壩址區海拔在1200～1260m左右，屬丘陵地貌單元，地形起伏較大，沖溝較發育，河谷呈“U”形，河床寬闊，河曲發育，兩岸地形較平緩。庫區有第四系全新統、上更新統、第三系中新統及白堊系下統廟山湖組地層出露。

2 施工方案

由于庫區內特殊的地質地形條件和水庫防滲要求，經多次論證和研究，對水庫主壩壩基防滲選用了液壓抓斗法塑性混凝土防滲墻技術進行加固處理。防滲墻軸線設于大壩上游壩腳，壩基采用垂直截滲措施，樁號0+527.8～1+702.5范圍，混凝土防滲墻成墻深度2.09～9.35m，全長近1175m。主溝道范圍采用塑性混凝土防滲墻結構，兩岸岸坡成槽深度小于4m的段落采用現澆混凝土防滲墻型式；塑性混凝土防滲墻墻體深度最初按嵌入基巖1m控制，墻頂高程按實際壩腳線控制，設計柔性混凝土抗壓強度2.5MPa，滲透系數小于1×10-7cm/s，彈性模量小于1000 MPa。防滲墻施工工藝為：測量放線→施工平臺整理→導墻施工→地下墻成槽→清孔→導管吊放→（按）水下混凝土澆注。

3 施工技術要點

3.1 造孔成槽

3.1.1 設置施工平臺

按照確定的防滲墻墻頂高程，結合施工現場實際及上游壩腳線現狀，綜合考慮工程質量和施工機械設備的工作需要，確定防滲墻中心線。在防滲墻軸線上游側設置抓斗施工平臺，平臺總寬11.5m，上游臺寬10m，主要用于布置液壓抓斗設備和混凝土澆筑設備等，上游邊緣開挖導漿溝，并設置集漿坑，下游臺寬1.5m，主要作為導漿平臺。

3.1.2 混凝土導墻施工

導向槽是在地層表面沿地下連繼防滲墻軸線方向設置的臨時構筑物，起著標定防滲墻位置、成槽導向、鎖固槽口、保持泥漿液面、槽孔上部孔壁保護、外部荷載支撐的作用。導向槽的穩定是混凝土防滲墻安全施工的關鍵。本工程導向槽兩側墻體采用L形斷面，現澆C20混凝土構筑，槽內凈寬40cm，頂面高于施工場地10cm，以阻止地表水流入。依據導向槽進行導墻混凝土澆筑，澆筑中，首先對松散地基土進行加密處理，再進行鋼筋的綁扎和模板支護，混凝土采用插入式振動器振搗，嚴格控制混凝土配合比和水灰比，確保澆筑密實。

3.1.3 抓斗成槽

該工程壩基防滲墻成槽采用“抓取法”施工工藝。抓斗斗體張開2.8m寬，將每槽段劃分為3抓，按照施工順序分別一次施工至設計深度，底部強風化巖基部分施工也采用抓斗成槽施工。

a.槽段劃分。槽段劃分時，應綜合考慮地基的工程地質及水文地質條件、施工部位、造孔方法、機具性能、造孔歷時、混凝土供應強度、墻體預留孔的位置、澆筑導管布置原則以及墻體平面形狀等因素。本工程混凝土防滲墻劃分為Ⅰ、Ⅱ序槽段，間隔布置，根據設備及地質條件確定Ⅰ、Ⅱ序槽段開挖長度同為8.0m，每個槽段3抓相互搭接，先施工Ⅰ序槽段，后施工Ⅱ序槽段。

b.槽段成槽。槽段成槽采用“三抓法”，在導向槽上放樣標識孔位，將抓斗對正孔位后進行垂直造孔。施工槽段從左至右抓取，施工槽段成槽完工后，由監理確定巖層巖性，并最終確定該施工槽段成槽深度。

3.2 固壁泥漿

固壁泥漿在施工中不僅直接影響施工進度和槽壁穩定，并且在造孔成槽過程中起冷卻、潤滑鉆具，懸浮巖屑及防止塌孔的作用，成墻后還可增加墻體的抗滲性能。根據本工程地質特點，為保證混凝土防滲墻成槽施工質量，選用低固相膨潤土泥漿固壁，設計為二級膨潤土指標，密度小于1.1g/cm3，漏斗粘度小于25s、含砂量不大于5%。護壁泥漿施工中，先拌制泥漿，待靜置24h后，經充分水溶脹后，利用供漿管輸送至槽孔內使用，槽孔孔口泥漿面在成槽過程中保持在導向槽頂面以下30～50cm范圍內，成槽及槽段澆筑過程中回收的泥漿，經凈化后可重復使用。

3.3 防滲墻體澆筑

混凝土防滲墻是在泥漿下澆筑的，該工程是采用剛性導管法進行墻壁體澆筑，混凝土豎向順導管下落，利用導管隔離泥漿，使其不與混凝土接觸，導管內混凝土依靠自重壓擠下部管口的混凝土，并在已澆入的混凝土體內流動、擴散上升，最終置換出泥漿，保證混凝土的整體性。

3.3.1 終孔驗收及清孔換漿

終孔成槽深度按照設計提供的地質資料以及導向槽施工時揭示的地層分界及設計防滲墻體嵌入強風化巖1.0m的標準確定，成槽過程中發現接近基巖面時，開始留取巖樣并記錄好深度，由現場地質工程師會同監理和設計方共同進行巖體鑒定，以監理和設計方的鑒定為依據確定最終成槽深度。

槽段終孔驗收合格后進行清孔換漿。采用抓斗撈取槽孔內大部分淤積和大顆粒沉渣進行清孔，若淤積達不到合格要求，下設潛水排污泵配振動篩（泵吸法）清孔，直至淤積厚度滿足要求。清孔換漿1h后,應達到下列清孔標準：?孔底淤積厚度不大于10cm；?含砂量不大于10%，粘度不大于30s；?密度不大于1.10g/cm3。Ⅱ期槽孔清孔結束前，要刷洗Ⅰ期槽孔段混凝土孔壁上所吸附的巖渣、泥皮，利用鋼絲刷自上而下分段刷洗，以刷子鉆頭上不帶泥屑，孔底淤泥不再增加為合格標準。

3.3.2 槽段混凝土澆筑

防滲墻采用直升式導管法進行泥漿下的混凝土澆筑，導管間距不大于3.5m，Ⅰ期槽端的導管距接頭管為1.0～1.5m，Ⅱ期槽端的導管距孔端1.0m。該工程下設三套導管，接頭處和管壁嚴禁漏漿，導管底口距槽底距離控制在15～25cm范圍內，導管由長短管組合而成，在導管上部組裝2節短管，以便在開澆后不久就可拆除。在混凝土澆筑后期，因為混凝土沖擊力小、下料慢，容易堵管，導管要勤提勤放，保證混凝土面達到設計要求。當槽底高差大于25cm時，將導管置于控制范圍的最低處。

在澆筑過程中，應保證連續供料，不得間斷，導管埋入混凝土深度不小于1.0m，不大于6.0m；保持槽孔內混凝土面均勻上升，上升速度不小于2 m/h，每30min測定一次混凝土面深度，保證混凝土面高差控制在0.5 m范圍內；澆筑混凝土時，空口設蓋板，以防雜物掉入槽孔內。

槽孔澆筑嚴格遵循先深后淺的順序，即從最深的導管開始，由深到淺連續澆筑。澆筑前先下入可浮起的隔離塞球，經過計算，準備好足夠的混凝土，保證導管底端有足夠的尺寸被混凝土埋住，保證澆筑質量。在保證埋深的前提下，隨著混凝土面的上升，用吊車提升導管，并將頂部的部分導管拆除。澆筑過程中隨時測量并做好混凝土面上升記錄，防止堵管、埋管、導管漏漿和泥漿混摻事故發生。

3.4 墻體連接

相鄰槽段的銜接部分即為接頭，該工程采用“接頭管法”，在實施Ⅰ、Ⅱ期槽段連接時用下設接頭管。在Ⅰ期槽孔澆筑前，在槽孔兩端下設直徑略小于槽寬的鋼制接頭管，孔口固定后澆筑混凝土，澆筑過程中隨時松動接頭管，待混凝土初凝后起拔接頭管，形成接頭孔。

4 施工中常見問題及處理措施

4.1 導墻變形或底部坍塌、漏漿

液壓抓斗在成槽過中會出現局部坍塌和大面積坍塌，應改善地基條件和槽內泥漿性能，如加大泥漿密度或用優質粘土回填到坍塌處，待沉積密實后再進行施工，同時應減小槽段開挖長度。

槽段成槽開挖過程中，有時會出現漏漿現象。首先，成槽開挖應循序漸進，預防在先，穩中求快；其次，保證泥漿供應強度和質量，發現漏漿及時補充；如果地層嚴重漏漿應迅速填入堵漏材料，如：平拋粘土、水泥、草球，加大泥漿比重進行堵漏，必要時可回填槽孔。

4.2 導管堵塞

混凝土成墻澆筑過程中有時會出現導管堵塞，針對導管堵塞采用捅、搗方法疏通，如果無效將導管全部拔出、沖洗，并重新下設，抽凈導管內泥漿繼續澆筑；繼續澆筑前必須核對混凝土面高程及導管長度，確認導管的安全插入深度。

5 應用中應注意的問題

5.1 泥漿拌制應注意的問題

泥漿拌制要嚴格保證泥漿的攪拌時間，使之攪拌均勻，拌制好后，在儲漿池內存放24h以上，以便粘土顆粒充分水化、膨脹。如直接使用，則須延長一半的攪拌時間，以確保泥漿質量；在成槽過程中，保證不斷地向槽內補充新泥漿，確保泥漿面始終保持在導墻頂面以下30～50cm,避免孔內因水頭不夠而導致坍孔；在施工過程中，根據不同的地層，及時調整泥漿配合比。

5.2 成槽施工應注意的問題

液壓抓斗成槽施工，在開孔時要保證斗體與防滲墻軸線平行，斗體的中心線與導墻的中心線重合，其下放的速度要平緩、穩定，以使成槽與導向槽垂直；在成槽過程中，禁止大行程快速提降抓斗，以防止上下沖擊而引起坍孔和出現裂縫。

5.3 混凝土澆筑應注意的問題

混凝土澆筑要連續進行，不得中斷，以保證混凝土的均勻性，間歇時間一般應控制在15min以內，任何情況下不得超過45min，否則槽孔及導管內混凝土流動性喪失，使澆筑無法繼續進行，造成斷墻事故；澆筑時槽孔內應設置蓋板，避免混凝土散落在槽孔內，同時要保持槽內混凝土面均衡上升，導管不能做橫向運動，否則會使泥渣、泥漿混入混凝土內。