高壩水庫(kù)混凝土防滲心墻施工關(guān)鍵技術(shù)探討

張雄華

（湖南省水利水電科學(xué)研究所　　長(zhǎng)沙市　410007）

高壩水庫(kù)混凝土防滲心墻施工關(guān)鍵技術(shù)探討

張雄華

（湖南省水利水電科學(xué)研究所長(zhǎng)沙市410007）

針對(duì)六都寨水庫(kù)大壩混凝土防滲心墻施工當(dāng)中出現(xiàn)的幾個(gè)主要問(wèn)題，通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以及其它工程施工中的應(yīng)用和反饋，在高壩水庫(kù)防滲墻造孔成槽施工技術(shù)、混凝土澆筑技術(shù)、墻段連接施工技術(shù)和帷幕灌漿施工技術(shù)等方面進(jìn)行了總結(jié)與探討，提出了一些創(chuàng)新性的施工關(guān)鍵技術(shù)。

六都寨水庫(kù)高壩混凝土防滲心墻施工

1 工程概況

六都寨水庫(kù)位于資水支流辰水中上游，隸屬隆回縣六都寨鎮(zhèn)。水庫(kù)壩址控制集雨面積338km2，水庫(kù)總庫(kù)容1.237億m3，是一座以灌溉為主，兼有發(fā)電、防洪、供水等綜合效益的大（Ⅱ）型水庫(kù)。水庫(kù)大壩為粘土心墻壩，最大壩高72.5m。大壩除險(xiǎn)加固壩體防滲方案采用垂直混凝土防滲心墻，設(shè)計(jì)最大孔深72.5m。在施工當(dāng)中深孔成槽碰到了兩大難題：第一是成槽時(shí)間長(zhǎng)，上部垮塌嚴(yán)重；第二是碰到漏失地層，護(hù)壁泥漿快速跑漏，有時(shí)形成集中漏水通道，極易造成大壩失事。

2 關(guān)鍵施工技術(shù)方案

針對(duì)高壩水庫(kù)混凝土防滲心墻施工當(dāng)中出現(xiàn)的幾個(gè)主要問(wèn)題，在湖南省六都寨水庫(kù)大壩混凝土防滲心墻施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，在高壩水庫(kù)防滲墻造孔成槽施工技術(shù)、混凝土澆筑技術(shù)、墻段連接施工技術(shù)方面開(kāi)展了有益的探討。

（1）采用“洛陽(yáng)鏟+沖擊鉆”造孔成槽工藝。

針對(duì)六都寨水庫(kù)高壩混凝土防滲墻成墻施工沖擊鉆鉆孔進(jìn)度極其緩慢的問(wèn)題，成墻施工中決定采用“洛陽(yáng)鏟+沖擊鉆”造孔工藝，其原理就是利用鏟頭自由落體運(yùn)動(dòng)把土體抓上來(lái)，最后在槽段內(nèi)形成4～5個(gè)間距相等直徑同墻厚的深井，槽內(nèi)各深井之間的土體再用沖擊鉆配合清除，經(jīng)核算，采用洛陽(yáng)鏟工藝施工的槽段，平均施工進(jìn)度約為（20～24）m/臺(tái)·天，洛陽(yáng)鏟施工工程量分別只占工作量的10%（80 cm墻體）、16%（60cm墻體），但因?yàn)槠浣鉀Q了上部30m范圍內(nèi)密實(shí)度大的粘土層，直接減少了沖擊鉆的沖孔工作量、抽漿時(shí)間，減少了后續(xù)施工的難度，解決了沖擊鉆頭施工上部土層糊鉆的困擾，從而大大加快了進(jìn)度。

洛陽(yáng)鏟的功效是沖擊鉆的2～4倍，施工時(shí)以沖擊鉆為主、洛陽(yáng)鏟為輔，洛陽(yáng)鏟作為一種自由落體運(yùn)動(dòng)，利用鏟頭的動(dòng)能插入土層后，在鏟頭提升過(guò)程中再利用鏟頭與土體接觸面積上的粘結(jié)力和摩擦力強(qiáng)行把土體取出。這種工藝只適合在粘土層，在砂礫層、或土體內(nèi)含水量過(guò)高的情況下，由于目標(biāo)土體與鏟頭壁的粘聚力、摩擦力小于土體的自重，目標(biāo)土體不能取出。同時(shí)洛陽(yáng)鏟施工時(shí)應(yīng)考慮與沖擊鉆機(jī)在時(shí)間上和空間上的協(xié)調(diào)配合，因?yàn)槁尻?yáng)鏟施工時(shí)要占用有限的施工場(chǎng)地，會(huì)對(duì)相鄰槽段施工造成一定的影響；洛陽(yáng)鏟成孔的深井長(zhǎng)時(shí)間暴露會(huì)有垮孔的危險(xiǎn)，因此在一個(gè)槽段內(nèi)洛陽(yáng)鏟施工完畢后須注入泥漿進(jìn)行固壁，并盡快組織沖擊鉆對(duì)此槽段進(jìn)行施工，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐：從洛陽(yáng)鏟孔注入泥漿后到?jīng)_擊鉆進(jìn)行施工的間隔時(shí)間不應(yīng)超過(guò)2天，所以應(yīng)注意控制洛陽(yáng)鏟的配置數(shù)量和施工進(jìn)度，以沖擊鉆為主、洛陽(yáng)鏟為輔，盡量減少深孔的施工等待時(shí)間。在此時(shí)間段深孔應(yīng)進(jìn)行覆蓋防護(hù)，防止安全事故的發(fā)生。

（2）采用泥漿下直升導(dǎo)管法澆筑混凝土工藝。

防滲心墻混凝土澆筑采用“直升導(dǎo)管法”，導(dǎo)管內(nèi)徑為230mm，壁厚4mm，提升導(dǎo)管采用16t汽車吊車作業(yè)。每槽段內(nèi)下入二導(dǎo)管，兩導(dǎo)管間距不大于3.0m，每根導(dǎo)管距離槽頭不大于1.5m。導(dǎo)管的選用與混凝土澆筑強(qiáng)度和混凝土面上升速度要相匹配，導(dǎo)管安裝豎直，接頭連接緊密不漏水。每根導(dǎo)管均置于槽寬的1/2處，下端高出槽底0.4m。漏斗容量須滿足開(kāi)澆混凝土封底并達(dá)到埋管1m以上的要求，按以往的慣例，導(dǎo)管中應(yīng)設(shè)隔水球，但是現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，在不加隔水球的條件下，更能保證混凝土開(kāi)澆順利，施工中采用漏斗底部加裝活板的方法，此法在實(shí)踐中多次運(yùn)用，從未出現(xiàn)過(guò)開(kāi)澆不能順利下料的情況。

混凝土從攪拌站出料后，用1臺(tái)HBT60A拖式混凝土泵（備用1臺(tái)），直接輸送到施工平臺(tái)的儲(chǔ)料斗里，通過(guò)儲(chǔ)料斗的卸料槽流入導(dǎo)管漏斗。混凝土澆筑強(qiáng)度以槽段內(nèi)混凝土面上升速度不小于2m/h為宜，混凝土面高差不大于50cm，混凝土終澆面高程控制在200m，高于設(shè)計(jì)高程100cm。開(kāi)澆后，立即測(cè)量槽內(nèi)混凝土頂面高程，核對(duì)計(jì)算混凝土量與實(shí)際上升高度是否吻合。隨著槽內(nèi)混凝土面的上升，以后每隔30min測(cè)量一次混凝土面的標(biāo)高并計(jì)算、核對(duì)深度不小于1.5m亦不大于6.0m。嚴(yán)防將導(dǎo)管底口提出混凝土面。混凝土澆筑過(guò)程中，做好導(dǎo)管拆卸及混凝土澆筑記錄。澆筑過(guò)程中要嚴(yán)格控制混凝土坍落度并按規(guī)范及時(shí)抽取試樣。

（3）采用“鉆鑿法”進(jìn)行墻段連接，并可以最大限度地保證接縫質(zhì)量。

防滲墻接頭施工工藝的問(wèn)題，設(shè)計(jì)提供了拔管法、雙反弧法、鉆鑿法三種工藝。雙反弧法經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后，效果不夠理想，鉆頭的扭轉(zhuǎn)、卡鉆、接頭的垂直度方面控制難度大，尤其是槽段太深時(shí)，接頭質(zhì)量難以保證；拔管法所需的機(jī)具對(duì)現(xiàn)場(chǎng)要求比較高，且不能施工40m以下部位；鉆鑿法是國(guó)內(nèi)外常規(guī)普遍采用的施工方法，具有對(duì)設(shè)備、場(chǎng)地要求低、孔斜、泥皮洗刷易控制等優(yōu)點(diǎn)，是目前防滲墻接頭施工中最成熟、適應(yīng)面最廣、接頭質(zhì)量最有保證的一種工藝。

六都寨水庫(kù)高壩防滲墻最終采用鉆鑿法施工，80 cm防滲墻接頭工作量：1660.04m，占80cm防滲墻工作量的9.7%，60cm防滲墻接頭工作量：950.98m，占60cm防滲墻工作量的8.9%。鉆鑿法相對(duì)雙反弧法、拔管法在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施具有很高的可操作性，其不足之處在于要增加10%～11%左右的工程造價(jià)，但在六都寨水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程這樣技術(shù)難度大的高壩施工中，接頭施工采用鉆鑿法對(duì)于工程質(zhì)量而言是有可靠保證的。

接頭施工過(guò)程中應(yīng)注意Ⅰ序槽施工完后原混凝土的鑿除，即在澆筑好的Ⅰ序槽段的兩端重新鉆孔，把已澆筑的混凝土鑿除掉。接頭開(kāi)始施工的時(shí)間，應(yīng)根據(jù)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)與澆筑時(shí)的氣溫結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況綜合進(jìn)行考慮，六都寨水庫(kù)高壩防滲墻接頭鉆鑿法施工為混凝土澆筑后12h實(shí)施。同時(shí)，鉆鑿法接頭施工時(shí)應(yīng)控制好垂直度，Ⅱ序槽澆筑前須進(jìn)行泥皮的洗刷，使接觸面混凝土清理達(dá)到規(guī)范技術(shù)要求，這些是防滲墻接頭施工時(shí)控制的關(guān)鍵。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）對(duì)于高壩水庫(kù)混凝土防滲墻工程的造孔成槽施工工藝，采用“沖擊鉆”成槽施工方案比抓斗成槽好。對(duì)于深孔成槽容易塌孔的問(wèn)題采用分層進(jìn)行施工，對(duì)密實(shí)粘土層鉆進(jìn)慢和糊鉆問(wèn)題可采用落陽(yáng)鏟施工的方法。

（2）對(duì)于高壩水庫(kù)防滲墻澆筑，從保障孔壁穩(wěn)定安全考慮，宜取消預(yù)埋鋼筋籠的常規(guī)方法，施工中運(yùn)用兩根導(dǎo)管同時(shí)澆筑，可有效控制澆筑時(shí)間保證施工質(zhì)量。

（3）經(jīng)綜合比較鉆鑿法、拔管法、雙反弧法三種施工工藝，結(jié)論是對(duì)于高壩水庫(kù)混凝土防滲墻墻段連接的施工，采用鉆鑿法具有最優(yōu)的可操作性和可靠的工程質(zhì)量保障。

（4）高壩水庫(kù)防滲墻鉆鑿成槽施工過(guò)程中由于地層等多方面原因偶爾會(huì)出現(xiàn)卡鉆情況，在防滲墻混凝土澆筑過(guò)程中也會(huì)遇到因槽內(nèi)漏漿導(dǎo)致導(dǎo)管被埋情況。這兩種情況都會(huì)使防滲墻存在質(zhì)量安全隱患，本工程施工中提出了對(duì)于出現(xiàn)上述情況的防滲墻特殊槽段的加固處理技術(shù)方案：在要進(jìn)行處理部位的上游側(cè)布置二排灌漿孔對(duì)有缺陷部位進(jìn)行灌漿處理，且防滲效果明顯。

張雄華（1972-），男，學(xué)士學(xué)位，工程師，長(zhǎng)期從事水利工程施工及相關(guān)工作。

（2016-08-22）