混凝土重力壩電站塑性混凝土防滲墻施工工藝

余豐，王寶

（中國水利水電第十二工程局有限公司，杭州 310000）

1 引言

堤基防滲是水利工程中的重點施工內容， 提高堤基防滲水平可在一定程度上避免堤基滲漏導致的結構失穩、 安全事故等各類異常狀況。 在堤基防滲施工中，塑性混凝土防滲墻屬于頗具代表性的施工工藝，若施工方法得當，可有效提高堤基防滲水平。 為此，有必要圍繞塑性混凝土防滲墻施工工藝展開探討。

2 工程概況

某工地水電站的選址位于河流下游部位， 總裝機容量為2×3 000 kW，其地勢、地形條件比較平穩。 在左、右岸壩段以及溢流壩段采用混凝土重力壩，具體的施工范圍中，左岸壩段的長度為64.75 m，右岸壩段長度75.69 m。 工程上下游土石圍堰的防滲墻最大深度約16 m，施工平臺高程取409.7 m，采用塑性混凝土防滲墻，厚度60 cm。

3 塑性混凝土防滲墻施工準備

3.1 施工平臺及導墻的建設

結構形式均為鋼筋混凝土結構，按照開挖后隨即立模、澆筑的方法施作矩形斷面的導墻。 具體結構如圖1 所示。

圖1 施工平臺及導墻結構示意圖

3.2 先導孔施工

在防滲墻施工前需進行地質復勘工作，沿混凝土防滲墻軸線每隔50~100 m 布設一個先導孔。鉆孔采用XY-2 地質鉆機，搭配合金鉆頭。 以回轉鉆進的方式鉆孔，轉速不超過200 r/min。鉆孔過程中， 視孔深范圍內的地層特性靈活優化鉆孔方法，例如，鉆孔發生在飽和地層時，用膨潤土泥漿護壁[1]，避免塌孔；鉆孔發生在地下水以上的軟土層時，干法鉆進。 孔位誤差不超過10 cm，孔徑70~110 mm，孔的偏斜率不大于1%。 鉆孔期間，取芯樣進行編錄， 根據芯樣檢測結果判斷防滲墻槽位的地質條件，重點考慮鉆孔范圍內是否分布大孤石、基巖陡坡等，發現此類特殊地質后優化鉆進方法，保證鉆進的有效性。

4 塑性混凝土防滲墻施工工藝

以 “三鉆兩抓法” 的工藝施工防滲墻，作業設備以CZ-30型沖擊鉆機和SG35 型液壓抓斗為主，聯合作業。Ⅰ、Ⅱ期槽長均為6.8 m，主孔0.6 m，共3 個，副孔2.5 m，共2 個；混凝土按需生產，按照預設的配合比在攪拌站精準稱量原材料，集中拌和，用混凝土拌和車運輸至現場；各槽段通過 “接頭管法” 連接。

4.1 鉆進成槽

遵循因地制宜的原則，根據現場地質條件、槽深規格等選擇鉆進成槽施工方法。 經分析，擬采用 “三鉆兩抓法”，思路是：沖擊鉆機鉆鑿主孔和基巖，副孔上部覆蓋層由抓斗抓取，隨后用沖擊鉆機進行副孔所在部位基巖的鉆鑿，形成副孔（見圖2）。以 “三鉆兩抓法” 施工后，突破硬巖地質條件下成槽難度大的局限性，發揮抓斗成槽高效性的優勢，成型鉆孔可作為副孔鉆進時的導向孔，有利于保證鉆進成槽質量及提高施工效率。

圖2 “三鉆兩抓法”示意圖

4.2 槽段劃分

Ⅰ、Ⅱ期槽，各自包含3 個0.6 m 的主孔和2 個2.5 m 的副孔，槽長均為6.8 m。 槽孔劃分如圖3 所示。

圖3 槽孔劃分示意圖（單位：mm）

在槽孔兩端設測量標樁，以此為基準測放槽孔中心線，并在后續的施工中用該中心線檢驗成墻體的中心線， 判斷成墻精度。 各方向的孔位偏差均不超過3 cm，否則及時調整。 墻的厚度受鉆頭直徑和抓斗寬度的影響，為保證墻厚度的合理性，要求終孔時鉆頭直徑和抓斗寬度均不小于墻體設計厚度，同時滿足鉆頭可順暢下放至槽孔內并自由橫向移動的要求。

4.3 清孔換漿和接頭孔的清理

4.3.1 清孔換漿

清孔換漿在槽孔終孔后進行，采用泵吸反循環法，將排碴管下放入孔，管底口與孔底的距離保持在50~100 cm，排碴管下放到位后，啟動砂石泵，將堆積在孔底的漿碴泵吸至泥漿凈化系統，于系統內做凈化處理后，泥漿回流至槽孔，并在此期間持續將適量的新鮮泥漿補充至槽內。 考慮到全面清理沉碴的要求，清孔時下入鉆頭進行攪動，松動孔底相對穩固的沉積物，以便將此部分泵吸至泥漿凈化系統。 清孔作業逐步進行，每結束一孔的清孔后， 將鉆機及排碴管移動至下一孔位進行清孔，以此類推。

清孔過程中，持續向槽內補充新鮮漿液，目的在于維持孔內漿液性能的良好性以及為后續的混凝土澆筑創設良好條件。 補入的新鮮泥漿的各項性能指標均合格，補入量視孔內泥漿量而定，通常根據槽內總漿量的1/3 左右控制。

4.3.2 接頭孔的清理

接頭孔用圓形鋼絲刷子清理[2]，清理過程中靈活調整鋼絲繩的位置，從而對接頭孔施加不同程度的壓力，有效清孔。 鉆機帶動刷子從孔底至孔口往返運動，做全方位的清理。 若刷子鉆頭基本不帶泥屑，可結束接頭孔的清理作業。

4.3.3 清孔換漿結束標準

若滿足如下條件，可結束清孔換漿：槽孔內淤積厚度不超過10 cm；泥漿黏度＜（35±5 m）Pa·s；泥漿密度＜1.10 g/cm3；含砂量＜3%。

4.4 槽段連接

以 “接頭管法” 連接槽段，按此方法施工后的接頭孔孔壁光滑、孔形良好，孔端不易出現過厚的泥皮；不留死角，易清理接頭，保證清理效果；在下設接頭管后，無須套打接頭混凝土，減少工作量，提高施工效率；接頭的接縫穩定可靠?？紤]到本工程防滲墻深度較淺的特點，用汽車吊進行接頭管的起拔作業。

4.5 接頭管下設

經過全面檢查后，若無誤可下設接頭管，檢查內容為：管底淤積泥沙是否被清理干凈； 接頭管底閥開閉狀態是否正常；接頭的卡塊、蓋是否配置齊全；接頭管外表是否涂抹潤滑油等。

接頭管下設采用50 t 吊車，首先吊裝底節接頭管，經過調整后，使其對準端孔中心，緩慢下放至φ120 mm 銷孔處，用壁厚18 mm 的φ108 mm 鋼管對孔插入接頭管， 進一步將管下放，直至鋼管擔在拔管機抱緊圈處；確認鋼管下放到位后，松開公接頭保護帽固定螺釘，吊裝保護帽至指定區域進行存放，將接頭配合面的雜物清理干凈，涂抹潤滑油；進行第二節接頭管的吊裝， 將母接頭保護帽卸下， 清理接頭內圈結合面的雜物，恢復干凈后對準公接頭插入，插入應精準且緩慢地進行，接頭間不可出現碰撞，否則將導致接頭唇部形態發生變化，進而引起難以正常連接的問題；吊起接頭管后，下放至第二節接頭管銷孔，插入φ108 mm 鋼管。 按前述方法依次施工，完成后續各節管的安裝作業。 每結束一節接頭管的安裝后，檢查安裝質量，若有問題及時處理，不可對后續施工乃至整體施工效果產生不良影響。

4.6 接頭管起拔注意事項

接頭管偏斜問題較為普遍，主要原因在于：（1）端孔造孔時未嚴格控制孔形，施工成型的孔呈不規則形，若向此類孔中下設接頭管，容易出現偏斜現象；（2）混凝土澆筑過程中存在過強的側向擠壓作用，在力的作用下，接頭管發生偏斜。

無論何種原因引起接頭管偏斜問題，均要采取糾偏措施，即通過垂向的起拔力重塑孔形， 調整接頭管后， 使其保持垂直。 為降低糾偏難度及保證糾偏的有效性， 糾偏必須及時進行，即在混凝土尚未凝結前完成。

4.7 混凝土澆筑

4.7.1 澆筑導管的配置

混凝土澆搗時，將φ250 mm 的鋼管作為導管，各節段導管用快速絲扣連接成嚴密、穩定的完整導管。 分別在各導管的上部和底節管以上設長度為0.3~1.0 m 的短管，以滿足混凝土澆筑對導管長度的要求。 用于混凝土澆筑的導管必須通過質量檢驗，例如，調直檢查、圓度檢驗、壓水試驗、焊接檢驗，各項檢驗結果均達到要求后，在合格的導管上設置醒目的標識。

導管在孔口的支撐架以型鋼為原材料制作成型，根據 “混凝土充滿導管時總重量的2.5 倍以上” 的要求設計支撐架的承載力，保證支撐架穩定可靠。

混凝土澆筑時，加強對澆筑柱狀圖的分析，據此判斷接頭管的埋深和混凝土面的上升速度，根據實際狀況動態管控，避免異常狀況。

混凝土強度的增長速度快，隨著強度的提高，與管壁的黏結力增強，起拔力加大。 為此，必須準確確定混凝土初凝和終凝的時間，提高原材料稱量的精準性，減小配料誤差。 隨著混凝土澆筑的持續進行，分階段制作試件并進行試驗檢測，精準判斷混凝土的凝結時間。

4.7.2 導管下設

按配管圖下設導管，基本要求是：各槽段的導管數量控制在2~3 根，Ⅰ、Ⅱ期槽端距離導管分別不超過1.5 m、1.0 m，相鄰2 根導管的距離不超過4 m； 布設到位的導管應位置準確、穩定可靠。

4.7.3 混凝土開澆及入倉

以壓球法開澆混凝土，分別為各導管下入隔離塞球。 為將導管底端埋入混凝土內，在混凝土開澆前，向導管內注入適量水泥砂漿，并拌制足量質量達標的混凝土，確保導管底端在塞球被擠出后可有效埋至混凝土中。 混凝土澆筑遵循連續性原則，非必要不中斷[3]。 槽孔中混凝土的上升速度穩定在3~5 m/h，有條不紊地進行澆筑。

4.7.4 澆筑期間的控制措施

1） 嚴格控制導管的埋深， 混凝土澆筑全過程中需穩定在1~6 m，否則將由于導管埋深異常而出現泥漿進入導管的情況。

2）槽孔混凝土面的高差需在0.5 m 內，嚴格控制混凝土澆筑量和澆筑速度，保證混凝土面均勻上升。

3）混凝土澆筑期間，每30 min 測一次混凝土面，根據測量結果采取控制措施。 開澆和即將結束時增加測量次數，確定每次測量時混凝土面的上升量。 測量數據以及各項澆筑數據均要進行全面的記錄，根據實測數據繪制澆筑指標圖，以此為參考，于合適的時間以科學的方法拆卸導管。

4）為避免混凝土散落至槽孔內，混凝土澆筑時在孔口設置蓋板。 若槽孔底部缺乏平整性，首先澆筑最低部位，整體均勻后協同澆筑。 混凝土澆筑結束后，混凝土頂面略高于設計高程50 cm。

5 結語

綜上所述， 塑性混凝土防滲墻是堤防防滲領域的重要工藝，此項施工工藝的細節多、專業性強，對施工人員的技術水平提出較高的要求。 經過本文的分析后，提出塑性混凝土防滲墻施工工藝流程及具體要點，最終取得了良好的施工效果。