超薄型混凝土防滲墻施工技術在水閘工程的應用

劉 江

(山東東泰建工集團有限公司，山東 臨沂 276000)

混凝土防滲墻施工技術施工簡便、結構可靠、防滲效果好，同時造價適宜，是我國水利工程防滲處理首選技術方案[1]。但超薄型混凝土防滲墻施工在國內無成熟技術可循，迫切需要在理論、技術和裝備方面進行創新[2]。針對超薄型混凝土防滲墻厚度小深度大、成槽難度大易塌孔、設備布置密集、施工作業面狹窄等挑戰，編制切實可行、便于實際操作的施工方案是十分有必要的[3]。在施工過程中，嚴格對每個槽段的成槽及預埋管下設、造孔、清孔驗收、混凝土澆筑質量等環節層層把關，現場實行24h旁站作業，保證超薄型混凝土防滲墻施工安全、質量和進度[4]。超薄型混凝土防滲墻施工包括了研發超薄型混凝土防滲墻槽孔固壁技術，開發新型防滲墻正電膠固壁泥漿，研制大體積泥漿自動攪拌系統，并能形成超薄型混凝土防滲墻槽孔清孔換漿、泥漿下混凝土澆筑和防滲墻內預埋灌漿管等技術[5]。

1 工程概況

2 超薄型混凝土防滲墻施工技術

依據工程地質條件及防滲墻結構布置形式，并結合實際施工環境，決定采用鉆機施工接頭孔以及導孔，并采用液壓抓斗進行挖槽的方案進行施工，槽段則采用接頭孔進行相嵌的形式予以有效連接。

2.1 防滲墻施工流程

具體施工工藝流程如圖1所示。

圖1 超薄型混凝土防滲墻施工工藝流程圖

2.2 泥漿制備

泥漿在防滲墻的施工中起著十分關鍵的作用，泥漿質量和供應對防滲墻挖槽進度、槽壁穩定有重要影響。在施工區砂層厚的位置，泥漿的各項參數須科學合理，否則會造成塌槽和泥漿漏失的情況。

本次泥漿主要由膨潤土、燒堿、CMC制作。其中黏粒含量>50%，塑性指數>20，含砂量<5%，二氧化硅和三氧化二鋁的實際含量比3～4。制做泥漿用水可直接從漂流內抽取，若存在雜質，則需沉淀后再使用。值得注意的是，在制漿前應當對膨潤土進行取樣、實驗、物理分析，必要時還應當進行專門的化學分析及巖礦鑒定工作。膨潤土的攪拌流程應在泥漿池保存24h以上再進行，以確保其充分水化。泥漿制漿液應達到以下的標準，具體見表1。對新制作、回收利用及澆筑前槽的泥漿均應進行指標測定，檢測其泥漿黏度、相對密度、含砂率。

表1 泥漿性能指標

2.3 導墻施工

在防滲墻的施工過程中，導墻是主要施工控制環節，導墻采用“┐┌”形的形式，導墻結構剖面如圖2所示，此結構能夠降低土方的開采工作量，并且能夠一次性澆筑完成，進而提高施工速度。

圖2 導墻結構剖面圖

2.4 槽段接頭施工

槽段分段的接頭是圍封中薄弱部位，處理不當易發生滲水。防滲墻應選擇合理的接頭形式，以確保后續的施工順利。此工程的槽段接頭運用的是“接頭管”的形式，使用?330的焊接管，分為2節，每節長度為14m，然后依據防滲墻的實際深度和砂層情況，在挖槽前便開始接頭孔的施工，使用鉆機鉆接頭孔，然后是挖槽導向孔，使用鉆孔的孔徑為?300，等到成槽后使用振動錘把接頭管送到設計的深度位置。鉆孔直徑應小于接頭管直徑，確保接頭管和土體緊密接觸，進而避免在混凝土澆筑時出現混凝土流進接頭管和孔壁。接頭管完全振入后，每槽段的混凝土澆注量為60m3，澆注時間控制在2～3h間，澆注1.5～2h時接頭管應進行振拔，然后每約30min左右進行一次振拔，直到終凝后再完全拔出。此外，每次的振拔時間以及拔出的高度應當依據澆注的時間和高度，還有混凝土的初凝時間和終凝時間來確定。

2.5 成槽施工

成槽在防滲墻施工中十分重要。此工程采用“兩鉆一抓”的方法進行施工，使用履帶式液壓抓斗對防滲墻的槽體進行施工，抓斗厚為300mm。首先對防滲墻的單元槽進行段落的劃分，然后再進行挖槽施工，施工時按照劃分的順序跳槽開挖，即先施劃分為奇數的槽段，然后再施工偶數的槽段，奇數和偶數的槽間運用接頭管進行施工。奇數槽施工形成槽后，在接頭孔的部位把接頭管送到原接頭鉆孔的深度區域。施工之前把泥漿送入導向槽中，確保泥漿面處于導墻面下30～50cm內，在抓槽進行施工時應沿導墻進行開挖，并利用液壓抓斗的導向桿來對抓斗垂直度進行有效的控制和調整，由此來保證槽孔的孔壁垂直度，確保槽孔的偏差<3cm，孔斜率<0.3%。在挖槽施工時要向孔內及時的輸送新鮮的泥漿，并保證孔內的泥漿始終在標準之內，以此來維持槽孔中泥漿的側壓力，進而避免孔壁出現坍塌的情況。與此同時，對孔內的泥漿進行定期的指標檢測，如泥漿參數出現變化則對其進行相應的調整。

2.6 清槽施工

清槽是把槽孔中不達標的泥漿清除并置換成各項參數合格的泥漿的流程。將孔底以及孔壁上的殘留淤積物清理干凈，以提升防滲墻的承載能力與抗滲能力，確保成槽的整體質量合格。利用抓斗深入槽孔的底部把殘留物以固體的形式清理出孔內，并且泥漿的密度和含砂率不變，進一步降低換漿時的工作量，由此提高了施工的速度和進度。槽孔清理和換漿完成后1h，孔內的參數應達到以下要求：底部沉積物厚<10cm；孔底10cm位置的泥漿密度<1.3g/cm3，黏度<30s，含砂量<10%。在二期槽孔清孔和換漿完成前對槽段的接頭混凝土孔壁內的泥皮予以分段刷洗，并以刷子鉆頭無泥屑和槽底淤積厚度未增加為標準。

2.7 水下混凝土灌注

水下灌注采用直升導管法澆筑，依據槽段的尺寸決定運用3套導管澆筑施工。使用導管管徑為?150，由法蘭連接，另外在導管的兩端使用幾節短管，長度為0.3～1.0m。導管的間距應不大于3.5m，奇數槽孔的兩端導管和孔端的距離，或者接頭管的距離應在1.0～1.5m之間；而偶數槽孔的兩端導管和孔端的距離應為1.0m，如果槽底的高差大于0.25m則把導管置于可控范圍內的最低位置。導管的底口和槽底的距離應當有效控制在15～25cm之間。此工程使用的混凝土強度為C25，要求坍落度在18～22cm之內，坍落度維持在15cm之上，并且要求時間不小于1h，對擴散度要求為34～40cm，初凝和終凝時間分別不小于6h和不大于24h，密度則要求大于21g/cm3，混凝土中的水泥要求不少于350kg/m3，而水和灰的比例應當小于0.65。

清孔完成并合格后的4h內完成導管安裝，然后進行混凝土澆筑施工。利用運輸車輛把混凝士入倉，然后由3根導管同時進行澆筑，在操作時應注意以下操作要點：導管底部下至距槽底15～25cm的位置，漏斗口吊放混凝土做隔水球塞，進而在澆筑時把混凝土與泥漿有效隔開；澆筑時先把料斗注滿，然后快速把隔水球塞的鐵線剪斷，混凝土則進入導管并輸送到孔底，與此同時需要確保混凝土的連續澆灌，并且要求中斷不得高于30～45min，還有混凝土的上升速度不能低于2.0m/h，伴隨混凝土的上升，導管也應根據實際情況上升，并依據標準規范拆除導管。

灌注混凝土時應緩慢進入導管，避免空氣進入混凝土中而造成高壓氣囊的現象。埋入混凝土內導管深度應當保持在2.0～6.0m的范圍。另外，3根導管同時拆卸的長度要一致，如果存在無法同時拆卸的情況，那么要有效控制導管的底口高差不能高于1.5～2.0m，以及保證槽孔的混凝土面高差不能高于0.3～0.5m；澆注時導管可以進行約3.0m的上下往復運動，進而能夠促進混凝土的密實，但需要注意不能進行橫向運動，由此避免泥漿與沉渣進入混凝土中。

當混凝土的施工面已經接近墻頂3～5m時應當放慢灌注的速度。此時將稠泥漿抽出并抬高管口，以確保后續澆注施工能夠順利進行。混凝土的澆注面應當超出設計標準50cm，當澆注結束之后立刻清除30cm，并留下20cm厚的混凝土，待后續拆除，由此保障后續施工新老混凝士有效結合。

3 主要施工難點及對策

3.1 塌孔及對策

此工程在防滲墻的施工中需要穿過具有強透水性的砂層，因此在挖槽時會出現泥漿漏失，又或者泥漿發生了性能的改變而導致砂層塌孔的情況，一旦發生則應當立刻停止施工，通過往槽內增加供漿量，確保液面的穩定性，與此同時加大泥漿比重，提升泥漿側壓力。

3.2 混凝土澆筑

在澆筑正式開始前，應查明槽段的長度和每一槽孔的深度及沉積情況，澆筑混凝土時要確保槽內底部無殘渣。澆筑過程中需要有效控制導管內混凝土的入孔速度，一定要嚴格控制澆筑的時間，根據標準進行施工，每30min進行一次混凝土面深度的檢測，并且要確保每個導管內混凝土的面高差不超過50cm，由此避免出現墻體夾泥的現象。

4 結語

超薄型混凝土防滲墻技術造價低、工期短，有效解決了本文水閘工程的滲漏問題。運行期對超薄型混凝土防滲墻進行檢測，結果表明混凝土防滲墻的各項參數均處于標準要求的范圍；同時定期跟蹤監測顯示，運行期間數據正常，且現場巡檢未發現滲漏水跡象。此案例成功應用表明水閘工程采用超薄型混凝土防滲墻施工可行且防滲效果好，具有巨大工程經濟效益，建議進一步推廣使用。