抓斗混凝土防滲墻技術在水庫大壩除險加固中的運用

(1.臨沂市河東區水務局，山東 臨沂　276000；2.臨沂市河東區葛溝灌區管理處，山東 臨沂　276000)

1　工程概況

張家莊水庫位于臨沂市，是一座以防洪、灌溉為主的中小型水庫。由于多年來水庫利用率大，加之20世紀水利防滲技術落后，造成水庫水量滲漏嚴重，為較好地解決這個問題，臨沂市近年對張家莊水庫進行了整體除險加固項目建設，在以水庫原主壩、副壩上游壩坡頂部向下游1m為中心軸線上，灌注厚度為60cm的C25混凝土防滲墻，再在防滲墻下采用預埋灌漿管進行帷幕灌漿,防滲墻深度18.0m左右。根據地質條件、抓斗斗體開距及導向槽布置要求等因素，以及防滲墻類似工程經驗，防滲墻成槽施工采用“液壓抓斗成槽”施工工藝，配備改制600mm規格的薄型斗體，實行兩期法施工，一期、二期典型槽段長度為6m，一個單元分為1個主孔，2個副孔。

2　施工程序

防滲墻施工流程如圖1所示。

圖1　防滲墻施工流程

3　施工方法

3.1　測量放樣

根據設計施工圖，安排專業測量人員使用全站儀對防滲墻軸線進行整體測量放線，從起始樁號開始，沿軸線每距24m(4個單元)設置控制樁位，用木樁或鋼筋進行定位，油漆標識[1]。同時使用水準儀每10m設置高程點。正式施工前，再次用50m直尺重新校測，核實樁孔位置，樁孔的開孔位置偏差不超過5cm。復核無誤后報請監理工程師進行簽字確認后開始施工。

3.2　先導孔施工

每4個單位使用回旋式地質鉆機鉆取一個深入基巖1m的先導孔，開孔孔徑為φ75mm，終孔孔徑為φ59mm，全孔取芯時對芯樣進行標號，詳細記錄鉆孔位置、孔型、孔徑、孔深以及鉆孔過程中對回水和沖洗液等能夠反映巖芯特性的數值。先導孔終孔后，待地下水穩定后及時測量原始水位[2]，以便在防滲墻施工結束后進行水位變化對比，檢驗防滲效果。

3.3　導墻施工

為了保障防滲墻施工平面位置準確，抓斗成槽時，避免槽頂兩邊的石子等雜物掉入槽中影響成槽質量，需要設置導墻。對施工現場進行降壩和場地平整后，對導墻軸線進行測量放線，沿放樣軸線進行導向槽的開挖，支設模板后使用C25混凝土現場綁扎鋼筋，現場澆筑制作導墻，其位置偏差控制在2cm以內，在施工過程中為避免導墻發生水平位移，在未施工槽段加橫向支撐。防滲墻施工平臺具體布置如圖2所示。

圖2　防滲墻施工平臺 (單位：mm)

3.4　泥漿制備

成槽前根據現場條件布置護壁泥漿的供漿池和貯漿池，用攪漿機將陶土或膨潤土、分散劑和水(必要時加入增黏劑)制配成泥漿，成槽時用泥漿泵送入槽內進行護壁，并保持漿液面在導墻頂面下30cm左右[3]，不得溢出孔口。具體泥漿性能指標見下表。

階段泥漿性能指標控制表

造孔后的泥漿應進行回收并經凈化處理后再次注入槽孔中重復利用，混凝土澆筑時回收的泥漿不得隨地排放，應將其凈化后排入泥漿池中。每間隔0.5h對泥漿進行一次性能檢測，不合格的泥漿嚴禁注入槽孔內。

3.5　成槽施工

根據壩體勘探資料，施工時選擇液壓抓斗分兩期槽段進行抓挖。抓挖一期槽孔時，按照先挖槽孔的兩頭主孔，后挖中間副孔的順序依次抓挖到設計高程；抓挖二期槽孔時，按照先挖中間主孔，后挖兩頭副孔的順序依次挖至設計高程。成槽過程中加強對槽孔斜率的監測，保證孔斜率在4.0‰內。一旦發現孔斜超標，立即采取掃孔、回填塊石、爆破、下放糾偏器等措施及時糾偏，直到滿足合格要求為止。

3.6　終孔和清孔

在單元槽段主孔終孔前要取樣進行基巖面的鑒定，經工程監理和設計代表對孔型、孔位、孔徑、孔深進行檢查驗收，簽證后方可進行清孔換漿的施工。使用沖擊反循環的方法進行清孔作業，泥漿用砂石泵抽出利用泥漿凈化器處理后同新鮮泥漿一同返回槽孔。在二期槽清孔換漿結束前用圓絲刷對鉆頭反復刷洗，直到鉆頭上基本沒有泥屑，孔底淤積不再增加為合格。清孔換漿1h后，對孔底淤積厚度、泥漿比重、漏斗黏度、含砂量、30min內失水量等指標分別小于10cm、1.3g/cm3、30S、3%、40mL時，說明清孔合格。清孔合格后4h內澆筑混凝土[4]，如果因特殊原因超過4h，應對淤積厚度重新測量，必要時重新清孔。

3.7　混凝土澆筑

混凝土澆筑時沿防滲墻軸線每隔2m設置帷幕灌漿管，每槽段內設置3根注漿管，預埋管一節長6m，用Φ16mm鋼筋搭接接長，使用Φ20mm鋼筋將預埋鋼管焊成整體支架。具體布置如圖3所示。

圖3　防滲墻施工分段及埋管(單位：mm)

使用快速絲扣連接直徑300mm的導管作為混凝土澆筑導管，槽孔里導管按照一期槽端槽壁距離導管不大于1.5m、二期槽不大于1.0m進行設置。

混凝土澆筑配管如圖4所示。

圖4　混凝土澆筑配管圖(單位：mm)1-導管Φ250；2-漏斗；3-混凝土；4-泥漿；5-接頭孔

導管埋入混凝土的深度控制在2～3m，連續澆筑，根據槽的深度按照先深后淺的順序控制開倉下料，導管開倉時宜距離槽孔底部不超過20cm，使混凝土填滿導管和分料斗后，將先開倉的導管向上提至適當高度后一次性將導管底封住，待混凝土澆筑到一定深度后再將后開倉的導管打開。混凝土澆筑應均勻連續，槽內混凝土面高差控制在50cm以內，混凝土面上升速度控制在2m/h以內，槽孔混凝土終澆頂面要高于設計墻頂線至少50cm。

3.8　接頭施工

由于工程具有工期較緊、混凝土澆筑強度大、質量要求高等特點，采用常規混凝土全套接法和常規接頭管法都不能滿足施工要求。為保證孔型質量避免鑄管，在清孔換漿結束后，在一期槽端孔接頭位置下設置用環狀塑料泡沫包裹接頭管的改進型接頭管，使用液壓拔管機將孔口固定，混凝土澆筑完成且初凝以后再用液壓拔管機將接頭管拔起，這樣就可以在接頭管部位形成良好的二期槽端孔[5]，等二期槽混凝土澆筑完成即可連續成墻。

4　結　語

液壓抓斗混凝土防滲墻在張家莊水庫除險加固施工過程中，很好地適用較復雜的地質條件，施工速度快，成槽垂直度好，工程質量高，經開挖對比和鉆芯取樣試驗結果分析，防滲效果明顯，完全達到設計要求，是一項值得推薦的防滲技術。

[1]曾福連.薄壁抓斗低彈模塑性混凝土防滲墻在新安水庫大壩防滲加固工程的應用[J].水利建設與管理,2010,30(5):40-43.

[2]成雷.水泥土攪拌樁截滲墻在明渠工程中的應用[J].東北水利水電,2016,34(8):19-21.

[3]楊福強.混凝土防滲墻技術在某水電站上下游圍堰上的應用[J].人民珠江,2009,30(1):39-41.

[4]蓋益民，尹健梅，嚴磊,等.沙灣水電站一期圍堰防滲墻施工技術[J].中國農村水利水電,2008(4):120-122.

[5]陳宇明.塑性混凝土防滲墻在合東水庫大壩防滲處理中的應用[J].湖南水利水電,2012(6):4-7.