液壓抓斗防滲墻技術在庫區(qū)防護工程中的應用

李維琴

(江西贛禹工程建設有限公司，南昌 330000)

1 問題的提出

峽江水利樞紐工程水庫總庫容10.1×104萬m3，興利庫容8.7×104m3，死庫容1.4×104萬m3，下游控制灌溉面積2.2×104hm2，根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》SL252-2000規(guī)定，工程等別為I等，主要建筑物為1級。水庫涉及到多個防護區(qū)，部分防護區(qū)在大壩蓄水到一定的水位后，部分堤防存在堤基滲漏和堤身管涌現(xiàn)象，并且存在擴大的趨勢。為防止在防汛期間出現(xiàn)險情，需要盡早處理，保證水庫安全運行，亟待除險加固。

液壓抓斗防滲墻施工技術最早出現(xiàn)并應用于水庫防滲工程施工領域是在20世紀90年代，該技術可在硬質土壤、砂礫石中建槽成墻，成槽深度最大可達60m，并能加快施工速度，降低造價，更好地發(fā)揮水庫工程的經濟效益和社會效益。考慮到庫區(qū)防護工程防滲及邊坡整治實際工期及施工質量控制需要，決定采用液壓抓斗防滲墻施工技術。采用液壓抓斗防滲墻施工技術進行置換建槽成墻的過程，主要應用高壓膠管將液壓壓力傳遞至抓斗，通過抓斗的啟閉完成成槽造墻[1]。液壓抓斗防滲墻施工技術對于均值土壤、硬質土壤及砂礫石均較為適用，在成槽施工過程中必須進行泥漿護壁，待槽段施工完畢并驗收后清孔換漿，達設計技術要求后灌注混凝土。

2 施工工藝流程

峽江水利樞紐庫區(qū)防護工程防滲及邊坡整治工程液壓抓斗防滲墻施工包括施工場地平整、導向槽澆筑、造孔、成槽試驗及施工、清槽、接頭清理、設置澆灌架、插入灌漿管、泥漿制備及泥漿固壁、混凝土澆筑、清孔換漿等環(huán)節(jié)，施工流程詳見圖1。其中，造孔成槽、泥漿制備及護壁施工、混凝土灌注、槽段接頭處理等應是本工程液壓抓斗防滲墻施工技術應用及質量控制的重點環(huán)節(jié)。

圖1 液壓抓斗防滲墻施工工藝流程

2.1 造孔

以峽江水利樞紐庫區(qū)防護工程防滲及邊坡整治工程樟山防護區(qū)為例，防護區(qū)的堤防高程51.3m，防滲墻墻頂高程按50.3m設計，根據(jù)防滲及邊坡整治實際，應將液壓抓斗施工平臺設置在50.3m的高程處。通過挖掘機開挖堤頂并將其高程降至50.3m，所開挖出的土方填至堤防一側并通過壓路機碾壓至設計密實度，起到壩頂拓寬的目的。用黏土摻加水泥置換碎石土、密實度差、承載力不足的壩頂部位至均質土體后，上鋪厚度20cm的碎石層，以方便液壓抓斗機械行走。堤頂拓寬后，寬度增加至10-12m，能夠滿足本工程液壓抓斗機械安全施工、抓臂回轉等的要求。

為降低施工污染，實現(xiàn)綠色施工的目標，將液壓抓斗機械布置在堤軸線下游側后，還應在堤軸線下游側增設平行于堤軸線的排水溝，并按35m的間隔設置與堤軸線垂直的排水溝，施工過程中所產生的廢渣、廢水、廢漿通過排水溝排放至下游壩腳處的污水池后集中處理。

2.2 成槽

導向槽在液壓抓斗防滲墻施工中發(fā)揮著防滲墻軸線標定、泥漿液面穩(wěn)定、槽口兩側土體支撐、承受接頭管集中反力等重要作用，所以液壓抓斗防滲墻施工各項技術指標主要以導向槽為基準進行控制。本工程導槽斷面按照“┓┏”形狀設計，導向槽槽口設計尺寸為寬×深=0.50m×1.0m，墻體采用C20鋼筋混凝土材料，頂寬1.0m，頂厚0.4m。

防滲墻成槽是影響施工進度的關鍵環(huán)節(jié)，本次庫區(qū)防滲及邊坡整治工程使用BAUER-GB-50型液壓抓斗機械，工效可達10-16m2/h，考慮到處理大塊孤石及硬質基巖的需要，還配備了1臺HDZ-100型沖擊式反循環(huán)鉆機，其鉆進工效最大為0.6-1.0m/h。峽江水利樞紐庫區(qū)防護工程防滲及邊坡整治工程合攏斷槽段長3.5m，其余槽段長5.5m，通過“三抓法”并按照槽段左右側主孔→中間副孔的次序成槽施工。

成槽施工開始前，采用紅漆在導墻頂標出槽段中心線，并將邊界控制線用石灰劃出，再次全面檢查液壓抓斗機械各項性能，尤其是油泵、鋼絲繩、部件連接等方面。每完成2000m2的成槽施工工程量后進行鋼絲繩涂黃油保養(yǎng)。

在成槽施工的開槽環(huán)節(jié)，必須加強液壓抓斗高度及垂直度的控制，若通過成槽施工監(jiān)測系統(tǒng)觀察到軸線偏差超出設計技術及相關規(guī)范要求，則應立即糾偏，以保證槽孔孔壁的垂直度與平整性。成槽后液壓抓斗緊臨基坑側導墻緩慢勻速入槽，為防止抓斗碰撞導槽后影響槽壁的平整性，應盡量避免抓斗和導槽的接觸。

2.3 泥漿固壁

通過泥漿固壁施工環(huán)節(jié)，能充分發(fā)揮泥漿漿液的護壁、固壁、攜渣、切削刃冷卻、切土潤滑等作用，固壁效果的好壞及成槽質量與泥漿固壁施工技術及漿液質量有直接關系。

本工程液壓抓斗防滲墻泥漿固壁施工選擇膨潤土泥漿，單位方量泥漿按照膨潤土:純堿:拌合用水:CMC=70kg:1.8 kg:1000kg:0.8 kg的配合比制備，在設計配合比的基礎上可根據(jù)槽段實際情況做相應調整[2]。考慮到本次防滲及邊坡整治工程除險加固的實際特點，應在大壩左右壩肩分別布置2個包括漿液池、沉淀池、廢漿池等在內的泥漿制備系統(tǒng)，在池底和池內壁覆蓋防滲膜防滲后，用裝滿土的編織袋碼筑。

固壁泥漿制備通過XH-500型高性能回轉式拌和機完成，材料添加次序依次為拌合用水→膨潤土→CMC→純堿。按設計比配置好CMC溶液后靜置5h，另取1只攪拌筒并依次加入適當比例的拌合用水和膨潤土，不間斷地攪拌3min后加入事先配置好的CMC溶液，連續(xù)拌合8-10min添加純堿，直至攪拌均勻后置于儲漿池內擱置至少24h，以使膨潤土顆粒充分水化并發(fā)生膨脹反應后將泥漿泵入循環(huán)池待用。成槽施工時通過循環(huán)泵將泥漿泵送至待開挖槽段，在開挖過程中按設計速度注入漿液，并將漿液液面和導墻頂?shù)木嚯x控制在0.3-0.5m以內。將泥漿泵送至開挖槽段充分發(fā)揮護壁和固壁作用后，將抽送至沉淀池內的多余泥漿返回循環(huán)池處理利用。

2.4 灌注混凝土

成槽施工完畢且驗收合格后開始清孔換漿，先通過液壓抓斗將槽孔孔底沉渣和余土抓出，再配合吸漿泵并通過反循環(huán)法將槽底淤泥徹底吸出。墻段混凝土接頭處所存在的雜物和凝膠物的清除通過刷壁器完成后，二次清底。本工程清孔換漿施工示意圖見圖2。

灌注混凝土材料強度等級、抗?jié)B性能等均應符合設計要求，設計塌落度范圍為18-22cm，擴散度取值為35-40cm，材料密度應至少為20kN/m3，在正式澆筑施工前應進行取樣試驗，在不同槽段制作抗壓試塊和抗?jié)B試塊，按設計程序養(yǎng)護28d后送檢。本工程通過“直升導管法”進行混凝土澆筑施工前還應準備3套內徑20cm的導管并按0.6-0.7MPa的壓力值進行導管密封性試驗。試驗結束且灌注施工前將球膽直徑小于導管內徑的充氣球置入導管內充當隔水栓，再按設計注漿量和注漿速度注入漿液和混凝土，充氣球逐漸被擠出并卡在導管底端，防止泥漿返回導管。澆筑施工過程中混凝土面勻速上升，待升至距離槽口3-5cm時，通過泥漿泵將漿液抽至廢漿池并勻速提升導管，待混凝土面與設計高程齊平后，停止注漿并拔出導管[2]。

圖2 清孔換漿示意圖

2.5 槽段接頭處理

通過接頭管連接槽段接頭，接頭管由汽車吊裝，并保證管中心線定位準確，吊至距離槽底50cm時快速下放并借助結構自重快速插入槽底，為防止混凝土材料從接頭管側面和底面流至背面，應通過木楔將接頭管上部和導墻之間的縫隙塞緊，并使用起拔機將接頭管夾住。起拔機頂拔壓力應不低于400MPa，且頂拔應在混凝土澆筑2-3h后進行，每次頂拔距離10cm，待頂拔至1.0m后若接頭管內不出現(xiàn)涌漿現(xiàn)象，則按照10m/30min的頻率頂拔，最后全部拔除。

3 結 論

文章的應用結果表明，液壓抓斗混凝土防滲墻施工技術在水庫大壩防滲及邊坡整治工程中的應用能提高工效，加快施工進度，提升施工質量。為保證液壓抓斗防滲墻施工技術優(yōu)勢的充分發(fā)揮，還應加強施工前的地質勘測及施工方案可行學性論證，有效避免泥漿固壁措施不當、成槽效率低下、漏漿、導管堵塞、孔斜超標、槽壁塌方等問題的出現(xiàn)。