水利水電建筑中混凝土防滲墻技術(shù)研究

蔡亞輝

河南省水利第二工程局集團(tuán)有限公司 河南 鄭州 464000

引言

混凝土防滲墻在水利水電建筑中的防滲作用突出，但為保障其防水防滲能力，工程企業(yè)需立足實(shí)際，制定周密的施工計(jì)劃，強(qiáng)化監(jiān)督與管理，全面提高整體的施工水平。

1 水利水電工程中混凝土防滲墻的種類

1.1 樁柱式混凝土防滲墻

樁柱式混凝土防滲墻利用大型、強(qiáng)勁沖擊力鉆頭在墻面上鉆出大直徑孔洞，用套管、泥漿在孔洞內(nèi)注入混凝土構(gòu)造防滲墻。樁柱式混凝土防滲墻施工中，一般應(yīng)以根根連樁的方式，并參考現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況選擇恰當(dāng)?shù)倪B接工藝，以保障防滲墻的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性[1]。如施工中為土壩類型的項(xiàng)目，樁柱式混凝土防滲墻在墻體連接方面可選擇接頭管法、套接法和連鎖式方式，以保障墻體的防滲能力。

1.2 板樁灌輸式混凝土防滲墻

板樁灌輸式混凝土防滲墻在水利水電工程中也較為常見(jiàn)，以施加震動(dòng)的方式起到?jīng)_擊作用，在該作用力下將準(zhǔn)備好的鋼板樁打入地基下面，在板樁邊緣位置采用整體焊接的方式焊上小管，在小管底部設(shè)有活門，當(dāng)鋼板樁打入一定深度后用液壓器等裝置緩慢取出鋼樁，拔樁時(shí)通過(guò)鋼樁將防滲材料融入焊接于鋼樁上的小管，使防滲材料陸續(xù)通入孔洞構(gòu)造防滲墻。

1.3 槽板式混凝土防滲墻

槽板式混凝土防滲墻由以下方式構(gòu)成：按有關(guān)規(guī)定鉆孔，形成孔洞，將配制好的泥漿灌入這些孔洞，用泥漿加固孔洞，使孔洞更為安全與穩(wěn)固。泥漿灌入一段時(shí)間當(dāng)結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定時(shí)，在里面添加混凝土材料，構(gòu)建防滲墻體[2]。槽板式混凝土防滲墻施工中，開(kāi)孔大小有要求，施工人員在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)嚴(yán)格參考這些要求開(kāi)洞，如遇到特殊情況，應(yīng)以實(shí)際情況為標(biāo)準(zhǔn)確定槽孔長(zhǎng)度。當(dāng)然，槽板式混凝土防滲墻施工中，連接方式也是需重點(diǎn)關(guān)注的部分，其連接方法可選擇搭接或者連鎖兩種。

1.4 泥漿槽混凝土防滲墻

泥漿槽混凝土防滲墻不同于其他類型的防滲墻，這類型防滲墻構(gòu)造時(shí)的難度系數(shù)較高，主要是因?yàn)樾柙诂F(xiàn)場(chǎng)地基上挖槽，在地面挖掘1.5～3m寬的溝槽。防滲墻構(gòu)造中，需注意溝槽之間的處理，將泥漿灌注于不同的溝槽之間，用泥漿起加固作用，并在相關(guān)任務(wù)完成后用砂石或者高黏度泥土回填溝槽。

2 水利水電建筑中混凝土防滲墻技術(shù)

2.1 混凝土超薄防滲墻施工技術(shù)

水利水電建筑中的混凝土防滲墻施工中，混凝土超薄防滲墻技術(shù)為應(yīng)用較廣的技術(shù)，應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)時(shí)需向?qū)Ч軆?nèi)灌入配好的泥漿，還要保障泥漿灌入高度低于墻面0.3m左右。整體的施工作業(yè)中，所采用的泥漿應(yīng)用常用的膨潤(rùn)土、燒堿配制而成，嚴(yán)格控制泥漿的黏粒量、塑造指數(shù)、含沙量等各項(xiàng)指標(biāo)，有關(guān)施工人員應(yīng)根據(jù)泥漿配制中的各項(xiàng)指標(biāo)要求，規(guī)范配制，保障泥漿性能。為避免在施工作業(yè)中出現(xiàn)孔壁坍塌的情況，挖槽時(shí)嚴(yán)禁孔內(nèi)泥漿脫離之前灌入的水平線范圍，并密切關(guān)注施工情況，及時(shí)補(bǔ)充新鮮泥漿，以保障孔壁的穩(wěn)固性?；炷脸》罎B墻施工中，施工人員也需密切監(jiān)測(cè)孔內(nèi)泥漿含量、性能指標(biāo)，如存在相關(guān)指標(biāo)超限的情況，應(yīng)結(jié)合具體情況調(diào)整施工方法。防滲墻結(jié)構(gòu)制作環(huán)節(jié)，一般采用在管內(nèi)抹油、裹膜的方式，為符合施工標(biāo)準(zhǔn)，防滲墻接頭管應(yīng)選用直徑330mm、壁厚100mm的焊接管[3]。當(dāng)整體成槽后，為降低管壁與混凝土之間的摩擦，正式制作之前施工人員需在接頭管管壁上涂抹一層潤(rùn)滑油，使用工程機(jī)械的常用潤(rùn)滑油就可，并在管內(nèi)表面上一層塑料薄膜，隨后使接頭管深入特定深度。

2.2 塑性混凝土防滲墻的整體施工技術(shù)

塑性混凝土防滲墻施工可構(gòu)建特殊的防滲墻體，起到加固結(jié)構(gòu)的作用，具體的施工中采用含有大量黏土、膨潤(rùn)土在內(nèi)的墻體材料。與其他類型的防滲墻技術(shù)相比，塑性混凝土防滲墻的材料彈性模量小，適合水庫(kù)、土石壩場(chǎng)地的變形需求，且抗擠壓能力突出，遇到較大的擠壓作用時(shí)，墻體形態(tài)基本不變。

塑性混凝土防滲墻施工中，要點(diǎn)如下：①提前準(zhǔn)備好導(dǎo)向槽、施工平臺(tái)，設(shè)置導(dǎo)向槽時(shí)應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)防滲墻的總體要求，結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)確定其寬度、位置，寬度一般比防滲墻寬0.1～0.2m，位置一般在防滲墻墻體之間的中心線位置。②加強(qiáng)防滲透的造孔設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)造孔作業(yè)必須始終參考施工標(biāo)準(zhǔn)，由專人負(fù)責(zé)造孔作業(yè)的過(guò)程監(jiān)督、細(xì)節(jié)把關(guān)。塑性混凝土防滲墻施工中，造孔為其中的關(guān)鍵工序，防滲墻對(duì)造孔有嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)確定好槽孔位置后才能進(jìn)入施工作業(yè)，施工時(shí)還需盡可能減少墻體接頭的數(shù)量，以增強(qiáng)墻體的安全性。

3 案例分析

3.1 工程概況

以郟縣北汝河橡膠壩工程為例，該工程處于北汝河中游地區(qū)，屬Ⅲ等中型水庫(kù)，主要由兩座橡膠壩，還包含調(diào)節(jié)閘、分流島、充排水泵房、上下游河道，其中，膠壩及調(diào)節(jié)閘、分流島及充排水泵房、岸翼墻等主要建筑物為3級(jí)，次要建筑物為4級(jí)，壩設(shè)5跨，單跨長(zhǎng)85m，全長(zhǎng)431m，壩袋高3.5m，調(diào)節(jié)閘共3孔，單孔凈寬6m，三孔一聯(lián)全長(zhǎng)22.4m。該工程現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)水文條件相對(duì)復(fù)雜，地下水主要為第四系松散巖類孔隙潛水及孔隙承壓水，潛水分布于漫灘、邊灘、中心洲地貌單元的沖洪積砂性土中。含水層為砂礫石、壤土、砂層，砂礫石含水層有較好的連通性，透水性強(qiáng)且賦水性好；承壓水主要分布于階地地貌單元的砂層中，具有微承壓西南股，承壓水頭受河水水位的影響較大。地下水呈季節(jié)性變化，一級(jí)階地上地下水埋深為3～6m，灘地地下水埋深0.3～1.5m。

本工程項(xiàng)目中，塑性混凝土防滲墻施工極為關(guān)鍵，考慮到工程現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境、結(jié)構(gòu)施工要求，防滲墻施工標(biāo)準(zhǔn)為：塑性混凝土防滲墻成槽、澆筑合同工程量都為10391m2，將防滲墻布置于橡膠壩軸線上游側(cè)，全長(zhǎng)743.4m，設(shè)計(jì)墻厚0.4m，混凝土抗壓強(qiáng)度為2～5MPa，防滲墻體施工作業(yè)中施工人員可根據(jù)粉土質(zhì)礫石層高程來(lái)調(diào)整墻底高程。

3.2 混凝土防滲墻施工要點(diǎn)

3.2.1 施工準(zhǔn)備?；炷练罎B墻作為本工程項(xiàng)目中的施工重點(diǎn)和難點(diǎn)，為保障其施工可達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，施工人員需在前期做好充分的施工準(zhǔn)備，為后續(xù)的施工作業(yè)創(chuàng)造良好的條件。施工準(zhǔn)備主要涉及以下工作：結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工要求處理好供水、供電、道路、供漿、排水等設(shè)施的準(zhǔn)備，并平整場(chǎng)地；安排專業(yè)人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展地質(zhì)復(fù)勘，掌握詳細(xì)的地質(zhì)水文等情況，將勘察結(jié)果作為防滲墻施工的參考；開(kāi)展泥漿配比試驗(yàn)，選擇恰當(dāng)?shù)哪酀{配比；由各部門與崗位開(kāi)展安全與技術(shù)交底。

3.2.2 臨建工程。

3.2.2.1 施工平臺(tái)。為保障后續(xù)施工作業(yè)可高效開(kāi)展，施工人員應(yīng)搭建臨時(shí)施工平臺(tái)，具體來(lái)說(shuō)，就是沿防滲墻軸線修筑施工平臺(tái)，軸線內(nèi)側(cè)平臺(tái)寬7.5m，外側(cè)寬10m，總共寬17.5m，河槽段施工平臺(tái)的頂部高程為92.45m，左右岸灘地段施工平臺(tái)頂部高程為96.5m。回填料選擇河道中的材料，當(dāng)防滲墻施工作業(yè)結(jié)束后應(yīng)依據(jù)有關(guān)規(guī)定拆除所建平臺(tái)。

3.2.2.2 導(dǎo)向槽施工。施工現(xiàn)場(chǎng)平整完并符合要求后，利用全站儀放樣，測(cè)放出防滲墻軸線，借助小挖機(jī)根據(jù)施工方案挖除導(dǎo)向槽，但在挖掘時(shí)應(yīng)注意控制尺寸、力度，避免挖松兩側(cè)的土層，小挖機(jī)開(kāi)挖出大樣后人工清理、平整，導(dǎo)墻立面鋼筋主筋3根，平面1根，箍筋間隔為0.5m。

3.2.2.3 泥漿系統(tǒng)。泥漿站布設(shè)于防滲墻軸線外側(cè)，制漿站由儲(chǔ)漿池、攪拌平臺(tái)、膨潤(rùn)土倉(cāng)庫(kù)構(gòu)成，其中配備有供水水泵1臺(tái)、3PN型泥漿泵2臺(tái)、ZJ-400高速泥漿攪拌機(jī)1臺(tái)，供漿管路選用4寸軟塑料管，將這些管材沿防滲墻施工軸線鋪設(shè)到各個(gè)施工槽段，在施工中經(jīng)由這些管材輸送泥漿。

3.3 混凝土防滲墻施工

3.3.1 槽段劃分?；炷练罎B墻施工中，槽段劃分十分重要，本工程中需注意以下方面：在孔壁安全的前提下考慮工程質(zhì)量要求，依據(jù)綜合情況，一期槽孔長(zhǎng)7m，二期槽孔長(zhǎng)7m。施工作業(yè)中如地層存在較為明顯的變化，引起了現(xiàn)場(chǎng)的漏漿問(wèn)題，需適當(dāng)在原有基礎(chǔ)上減小槽段長(zhǎng)度，選擇采用一抓成槽工藝。槽段劃分如圖1所示。

圖1 槽段劃分示意圖

3.3.2 抓斗成槽施工。成槽過(guò)程中利用三抓成槽法，首先開(kāi)展一期槽施工，后進(jìn)入二期槽施工作業(yè)，成槽深度完全參照設(shè)計(jì)要求展開(kāi)，以深入粉質(zhì)沙粒層0.5m為標(biāo)準(zhǔn)。

3.3.3 泥漿的制備。施工人員在制備泥漿時(shí)選用鈉基膨潤(rùn)土為主材料，黏度、密度與含沙量的控制要求分別為32～50s、＜1.15g/cm3、≤4%，形成符合規(guī)定的膨潤(rùn)土泥漿。配制泥漿時(shí)對(duì)水也有要求，需選用符合JGJ63規(guī)定的拌和用水，并頻繁攪動(dòng)儲(chǔ)漿池內(nèi)的泥漿。

3.3.4 槽孔清孔及驗(yàn)收。槽孔終孔經(jīng)驗(yàn)收合格后再由監(jiān)理單位負(fù)責(zé)檢驗(yàn)孔位、孔深與孔形，清孔時(shí)采用抓斗撈取法清除槽孔內(nèi)的淤泥、沉渣，當(dāng)淤積厚度符合要求后結(jié)束清孔作業(yè)。本工程項(xiàng)目中，淤積厚度需在0.1m以內(nèi)。

3.3.5 接頭管的下設(shè)。墻段連接方面選擇接頭管法，當(dāng)一期槽孔清孔任務(wù)完成后，在槽孔兩端下設(shè)接頭管，下放時(shí)借助吊車完成，并做好孔口的固定處理。參考槽內(nèi)混凝土的初凝情況逐步拔起接頭管，在一期槽孔端頭構(gòu)造接頭孔，二期槽孔澆筑混凝土?xí)r，在接頭孔靠近一期槽孔的側(cè)壁構(gòu)成圓弧形接頭，以保障墻段之間的連接效果。

3.3.6 砼澆筑?；炷翝仓榛炷练罎B墻施工的最終步驟，澆筑環(huán)節(jié)需注意以下方面：①混凝土運(yùn)輸中，應(yīng)保障運(yùn)輸?shù)娇卓诘幕炷?，和易性要好，本工程?xiàng)目中用混凝土攪拌車運(yùn)輸?shù)讲劭卓诜至蟼}(cāng)內(nèi)，經(jīng)溜槽送入小料斗最后由導(dǎo)管入倉(cāng)。②澆筑需在清口驗(yàn)收通過(guò)后進(jìn)行，采用泥漿下直升導(dǎo)管法，選用直徑為25cm的導(dǎo)管，導(dǎo)管下設(shè)嚴(yán)格根據(jù)施工要求展開(kāi)，導(dǎo)管間距不超3.5m，一期、二期槽端的導(dǎo)管與接頭管距離在1.0～1.5m之間，導(dǎo)管底口與槽底相距15～25cm。③導(dǎo)管的連接與密封需可靠，每套導(dǎo)管的頂部、底節(jié)管以上設(shè)置數(shù)節(jié)長(zhǎng)度為0.5～1m的短管，導(dǎo)管底口與槽底相距0.2～0.25m。④澆筑作業(yè)之前，在導(dǎo)管中放入恰當(dāng)直徑的隔離球，將導(dǎo)管中的泥漿推出導(dǎo)管外側(cè)，澆筑時(shí)控制導(dǎo)管埋入混凝土的深度。

4 結(jié)束語(yǔ)

混凝土防滲墻施工對(duì)水利水電建筑的防滲防水、結(jié)構(gòu)安全都十分重要，各種規(guī)模和類型的水利水電建筑中，施工單位應(yīng)根據(jù)施工要求和現(xiàn)場(chǎng)情況，選擇恰當(dāng)?shù)幕炷练罎B墻類型，并加強(qiáng)施工中的技術(shù)與質(zhì)量管理。