下坂地水利樞紐壩基防滲墻工程現(xiàn)場(chǎng)施工試驗(yàn)及質(zhì)量檢測(cè)

曹婷婷

（新疆下坂地水利樞紐工程建設(shè)管理局，新疆 喀什 844000）

下坂地水利樞紐工程位于塔什庫(kù)爾干河（新疆塔里木河水系葉爾羌河中上游的主要支流）上，屬于Ⅱ等大（2）型工程，該水庫(kù)總庫(kù)容為8.67億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容為6.93億m3。水庫(kù)攔河壩設(shè)計(jì)為2級(jí)建筑物，為瀝青混凝土心墻砂礫石壩，壩頂處高程為2965m，最大壩高約76m，洪水量以100年一遇為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，水庫(kù)正常蓄水位設(shè)計(jì)為2965.0m，洪水設(shè)計(jì)水位2968.2m。

1 壩址工程地質(zhì)條件

分析河床鉆孔實(shí)測(cè)資料可知，壩基覆蓋層最大厚度約146.95m，土層滲透系數(shù)變化較大，成分復(fù)雜。

該壩基覆蓋層從底部至表層主要可分為三大類：冰磧層 （土層厚度約60～148m），主要以塊石、漂石、礫石及砂石為主；砂層透鏡體位于壩基左側(cè)偏上游冰磧層中，順河道方向長(zhǎng)約462m，寬度約為162～248m，處于18.2～35.5m的埋深位置，最大厚度為43.8m，空間成 “杏仁狀”分布；沖洪積和坡積層厚度為3.2～29.5m，分布于河床、漫灘表層，成分較復(fù)雜。

2 壩基防滲墻工程施工試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)方法及主要試驗(yàn)設(shè)備

目前，我國(guó)常用的壩基防滲墻工程成槽方法主要包括有鋸槽法、鉆劈法、射水成槽法、多頭回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成槽法及鉆抓法等［1］。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)場(chǎng)地的地質(zhì)條件，分析上述各種施工成槽方法的技術(shù)特點(diǎn)，總結(jié)類似工程深槽防滲墻施工經(jīng)驗(yàn)后，該防滲墻施工試驗(yàn)決定聯(lián)合采用鉆抓法與鉆劈法進(jìn)行成槽施工，即先利用沖擊鉆機(jī)鉆打好相應(yīng)主孔，待主孔成孔后，采用機(jī)械式抓斗直接在主孔之間抓取副孔沖積層和下部冰積層部分。

在該試驗(yàn)中聯(lián)合采用鉆抓法與鉆劈法的施工技術(shù)，可分別充分發(fā)揮抓斗效率高和沖擊鉆機(jī)能鉆進(jìn)不同地層的功能優(yōu)勢(shì)，當(dāng)抓斗機(jī)械施工過程中遇到堅(jiān)硬土層時(shí)，可及時(shí)更換沖擊鉆機(jī)或重鑿進(jìn)行擊碎。

實(shí)際試驗(yàn)施工過程中，選擇采用經(jīng)適當(dāng)改裝的C Z－A型沖擊式鉆機(jī) （特A型鉆機(jī)）和H S 843 HD抓斗式挖槽機(jī)進(jìn)行造孔施工。根據(jù)工程場(chǎng)地的地質(zhì)特性和成槽深度要求，將C Z－A型鉆機(jī)進(jìn)行了相應(yīng)結(jié)構(gòu)改裝，使其鉆頭加重至6 t。造孔鉆進(jìn)時(shí)，通過加寬平臺(tái)車相應(yīng)的寬度和增大導(dǎo)向軌間距來(lái)提高鉆機(jī)的移動(dòng)穩(wěn)定性，通過增大主卷?yè)P(yáng)中間片的厚度和后卷?yè)P(yáng)直徑以增大卷?yè)P(yáng)機(jī)的提升能力。經(jīng)過改造的H S 843 HD型機(jī)械式抓斗，抓取過程中其斗體開、閉的動(dòng)力完全依靠斗體自身重量平衡，若抓取過程中自身重量不足，會(huì)嚴(yán)重影響其開、閉過程，難以充分發(fā)揮其全部功效。在鉆孔施工過程中，孔內(nèi)水浮力會(huì)隨著孔深的不斷加深而持續(xù)增大，導(dǎo)致斗體在孔內(nèi)的有效重量也會(huì)逐漸降低。在該施工試驗(yàn)中，工程槽的孔深相對(duì)較深，所以在鉆進(jìn)深度超過60m后，將鉆孔使用的斗體重量由6 t重新改裝為10 t。

該防滲墻設(shè)計(jì)厚度為1.0m，采用鉆抓法與鉆劈法相結(jié)合的施工方法聯(lián)合施工。主孔鉆進(jìn)施工時(shí)，采用沖擊式鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔施工，孔道直徑控制為1m；副孔施工時(shí)，上層土體采用抓斗法進(jìn)行施工快速抓取土體，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的地層特性和改造的H S 843 HD型抓斗設(shè)備的功能特點(diǎn)，其斗體最大開度可達(dá)2.4m，考慮到孔深超過100m時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)全部采用沖擊式鉆機(jī)造孔成槽，所以將副孔以2m為單位進(jìn)行分段。

2.2 防滲墻試驗(yàn)關(guān)鍵施工工藝

造孔成槽施工是壩基防滲墻施工過程中關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，最容易受到來(lái)自施工場(chǎng)地地質(zhì)、地層等自然環(huán)境條件的影響，是影響施工工期、投資成本、工程質(zhì)量的重要因素，甚至在較大程度上還會(huì)決定整個(gè)工程項(xiàng)目的成敗［2］。壩基防滲墻的施工技術(shù)水平，主要體現(xiàn)在鉆孔機(jī)械的功能和成槽效率上。該工程項(xiàng)目中，先通過采用沖擊式鉆機(jī)跳躍式鉆打主孔，待主孔鉆進(jìn)成孔完成后，再采用機(jī)械式抓斗直接對(duì)主孔間的副孔沖積層和下部冰積層部分依次進(jìn)行抓取施工；在冰積層成槽過程中，在76m深處存在著膠結(jié)層，機(jī)械抓斗無(wú)法直接抓取，故先采用鉆機(jī)沖擊副孔中心部位，待副孔表層膠結(jié)體被充分擊松后再采用抓斗抓取，依次循環(huán)施工，大大提高了副孔成槽效率，并使得H S 843 HD型的抓斗成槽深度大大提升。對(duì)于孔深超過95m的孔下土體，采用抓斗無(wú)法直接抓取時(shí)采用 “鉆劈法”進(jìn)行施工，即先采用沖擊式鉆機(jī)鉆進(jìn)主孔，再劈打副孔（開始劈打施工前應(yīng)將主孔內(nèi)的泥土清理干凈）。在進(jìn)行副孔劈打施工時(shí)，應(yīng)在其前后兩相鄰主孔近側(cè)提前設(shè)置安裝接砂斗裝置，當(dāng)主孔和副孔均完成鉆孔、成槽施工后，可將設(shè)置在主、副孔之間的薄壁隔墻清除，并將槽內(nèi)雜土清理干凈。

成槽施工時(shí)，孔徑、孔形、斜度等施工質(zhì)量因素經(jīng)驗(yàn)收合格后，即可開始槽內(nèi)清孔換漿施工，為確保防滲墻試驗(yàn)段的澆筑質(zhì)量，首先應(yīng)將孔內(nèi)泥土和污水徹底排除。在該試驗(yàn)段施工過程中，采用氣舉反循環(huán)法進(jìn)行清孔換漿施工，即通過采用相應(yīng)功率的空壓機(jī)產(chǎn)生高壓風(fēng)并及時(shí)輸入排渣管，通過在混合器內(nèi)與漿液充分混合，通過排渣管內(nèi)外存在的氣壓和密度差則能將槽內(nèi)泥漿排出，排漿過程中同時(shí)能攜帶出孔底絕大部分的沉渣。清孔換漿施工完成后約1.5 h，可從槽內(nèi)取樣測(cè)試泥漿的比例，直到槽孔內(nèi)的泥漿含量比例達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時(shí)才可停止清孔換漿施工。

該防滲墻工程試驗(yàn)段澆筑的混凝土，均采用HT 60 x 2型全自動(dòng)拌和系統(tǒng)設(shè)備拌制，該系統(tǒng)混凝土拌和能力為120m3／h，通過3臺(tái)運(yùn)量為8m3的混凝土攪拌運(yùn)輸車進(jìn)行混凝土場(chǎng)地運(yùn)輸，混凝土在運(yùn)輸至槽口過程中，確保其具有預(yù)定的和易性能，在槽孔內(nèi)建筑混凝土采用壓球法進(jìn)行施工。

壩基混凝土防滲墻施工是地下隱蔽工程，防滲墻段的接頭形式及施工技術(shù)會(huì)直接影響到防滲墻的施工質(zhì)量和施工速度［3］。為確保防滲墻接頭區(qū)域的施工質(zhì)量，墻體槽段內(nèi)的接頭孔均采用拔管法進(jìn)行施工，采用60 t的汽車吊作為接頭管起吊設(shè)備，其中最深孔孔深達(dá)到143.55m，接頭管下埋深度為133.5m，最淺處的孔深為136.45m，接頭管下埋深度為116.8m。拔管過程中，選用Y J B－800型拔管機(jī)械，采用抱緊式拔管法進(jìn)行拔管施工。

3 防滲墻工程質(zhì)量檢測(cè)

目前，我國(guó)水利工程中對(duì)水庫(kù)大壩壩基防滲墻施工質(zhì)量檢查尚無(wú)相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為了保證工程質(zhì)量，在壩基防滲工程招標(biāo)中，設(shè)計(jì)要求選擇防滲墻施工質(zhì)量檢查試驗(yàn)區(qū)，并對(duì)試驗(yàn)提出了相應(yīng)的技術(shù)要求。

3.1 質(zhì)量檢測(cè)內(nèi)容

壩基混凝土防滲墻工程施工質(zhì)量檢測(cè)，其主要內(nèi)容包括施工工序檢查和墻體質(zhì)量檢測(cè)兩部分。施工工序檢查主要包含有終孔標(biāo)準(zhǔn)控制、清孔質(zhì)量檢查以及混凝土澆筑施工質(zhì)量控制。混凝土墻體質(zhì)量檢查內(nèi)容主要包含有墻體取樣試塊力學(xué)性能指標(biāo)、墻段接縫處理和墻身混凝土養(yǎng)護(hù)以及可能存在的缺陷。

3.2 工序質(zhì)量檢查

壩基防滲墻工序質(zhì)量檢查，具體實(shí)施時(shí)主要包括有終孔、混凝土澆筑前清孔、預(yù)埋灌漿管制作沉放、混凝土澆筑等內(nèi)容的質(zhì)量檢查，依據(jù) 《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范》（SL174－96）及本工程招標(biāo)文件關(guān)于防滲墻墻體質(zhì)量檢查有關(guān)內(nèi)容執(zhí)行。

3.3 墻身質(zhì)量檢查

根據(jù)《水電水利工程混凝土防滲墻施工規(guī)范》（D L／T 5199－2004），聯(lián)合采用原位鉆孔取芯試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)超聲波檢測(cè)以及其它無(wú)損檢測(cè)方法對(duì)墻體混凝土強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，采用鉆孔內(nèi)注水試驗(yàn)對(duì)墻體混凝土的透水性進(jìn)行檢查驗(yàn)證，并對(duì)防滲墻的抗?jié)B指標(biāo)進(jìn)行檢查。對(duì)防滲墻墻體取芯后進(jìn)行的力學(xué)性能試驗(yàn)所得到的結(jié)果和鉆孔注水試驗(yàn)、抗?jié)B試驗(yàn)的結(jié)果，作為綜合評(píng)價(jià)墻體質(zhì)量的重要依據(jù)。

4 結(jié) 語(yǔ)

下坂地水庫(kù)壩基混凝土防滲墻試驗(yàn)不僅驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的可行性和合理性，取得了大量的現(xiàn)場(chǎng)第一手實(shí)測(cè)資料，為設(shè)計(jì)選擇本工程壩基深厚覆蓋層的防滲處理提供了試驗(yàn)依據(jù)，積累了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，為壩基全面施工提供了科學(xué)依據(jù)，并為同類工程的施工提供了可供參考借鑒的質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

［1］水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范（SL174－96）

［2］水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范（SL62－94）

［3］水電水利工程混凝土防滲墻施工規(guī)范（D L／T 5199－2004）