動水條件下深厚沙礫石地基鋼筋混凝土防滲墻施工

惠高飛

（中國水電基礎局有限公司，天津 301700）

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動水條件下深厚沙礫石地基鋼筋混凝土防滲墻施工

惠高飛

（中國水電基礎局有限公司，天津 301700）

【摘 要】本文針對工程地質問題，提出了復雜地層條件下的防滲墻成槽施工方法和關鍵施工技術，以及長軸線情況下鋼筋籠高效吊運下設的技術措施。

【關鍵詞】沙礫石覆蓋層；鋼筋混凝土；防滲墻施工

1　工程概況

紅山灣水庫位于甘肅省張掖市臨澤縣南臺村，主要由大壩、輸水洞、泄洪排沙洞、溢洪道等建筑物構成，主壩為壤土斜墻沙礫石殼壩，壩頂總長2232m，最大壩高34.60m，水庫總庫容1700萬m3，紅山灣水庫是一座工程等別為Ⅲ等、年調節的中型水庫。

防滲墻軸線長約3.20km，其中0.60m厚防滲墻24240m2；0.80m厚防滲墻43813m2，墻體材料為鋼筋混凝土，鋼筋籠下至孔底，含筋量為56kg/m3。

2　主要地質特性

河床自左向右，沙礫石覆蓋層厚度由3m左右逐步過渡為12.50m左右，即河底部基巖向右傾斜；右岸Ⅱ級階地的沙礫石與土層的總厚度約19m；副壩段河床基階地沙礫石覆蓋層總厚度12～19m，最大厚度21m。沙礫石覆蓋層滲透系數50～10m/d，屬強透水層；基巖巖性與左壩肩基本相同，強風化帶厚約3～8m，弱風化帶厚約10～15m，基巖面以下15～20m深度內的透水率大于5Lu，屬中等—弱透水層。

地層中普遍存在膠結巖，巖性硬，并且多數地段存在漂石，造孔難度大。

3　施工重點難點及應對措施

3.1深厚沙礫石覆蓋層結構松散易坍塌

防滲墻施工所在地層多為沙礫石覆蓋層，結構松散、空隙率大、漏漿嚴重，極易造成槽孔坍塌。針對深厚覆蓋松散地層漏漿、塌孔的工程實際情況，其應對措施如下:

a.沙礫石層空隙率特別大、地層特別松散地段采取預灌濃漿處理。0＋800～0＋1500段受河床沖刷，上部沙礫石層均存在架空現象。為避免施工中嚴重漏漿、塌孔，導墻施工完成后對防滲墻軸線兩側進行預灌水泥黏土漿液，排距1.80m，孔距2m，孔深8m。

b.槽段劃分時，將槽孔長度縮短，盡量減少成槽過程中槽壁的臨空面，縮短成槽時間，盡快完成成槽澆筑以保證槽孔安全。

c.采取“趕羊法”施工，即一個槽段澆筑完成一定時間后緊挨著下一槽段施工，可有效避免槽段坍塌。

d.對于漏漿孔段，通過采取加大泥漿比重，增加稠度、投放鋸末、使用正電膠泥漿等措施進行堵漏處理。

3.2地下動水水位高

主壩河床0＋103～0＋310段地下水位距地面高程僅有0.40m，且水流較急，成槽過程中勢必會造成槽孔大面積坍塌。為保證防滲墻成槽施工安全，必須有一個穩固的施工平臺，主要采取如下措施進行處理:

a.沿防滲墻施工軸線將該段作業面回填，填筑高程保證導墻頂高程高出地下水水位2m，以防滲墻中心軸線為中心上游回填寬度8m，下游回填寬度6m，回填高度1.60m。回填料采用黏土含量高的沙礫料，分層填筑碾壓，每層厚度不超過0.50m，回填料含水量適宜。

b.增加導墻深度，保證導墻深入原始地層0.50m，回填高度1.60m，該段導墻深度為2.10m。

3.3漂石層及膠結巖層條件下造孔成槽困難

地質中存在大量漂石，直徑最大達1.30m，并且普遍存在膠結巖層（堅硬夾層和透鏡體），厚度0.50～2.00m，分布范圍在13～18m間，巖性極硬，成槽機無法抓取成槽，其應對措施如下:

a.對于漂石層，選派經驗豐富的機手，遇漂石層時放慢成槽速度，反復沖抓。當粒徑較大斗體無法將其提出孔外時，先換用沖孔鉆機破碎，然后抓取成槽。

b.對于膠結巖地層，采用沖孔鉆機施工導孔，由純抓成槽工藝調整為“兩鉆一抓”施工工藝。

3.4施工軸線長，鋼筋籠運輸吊裝難度大

0.80m厚防滲墻需下設鋼筋籠直至槽孔底部，施工軸線長約2.30km，如果固定在某一地方制作加工后運輸至槽孔附近不僅施工效率低而且存在極大安全隱患。為保證鋼筋籠在槽孔成槽清孔驗收后及時下設，同時保證施工安全，采取如下措施:

a.在施工軸線中間位置附近設置一個固定的鋼筋集中下料區，根據圖紙要求加工、下料，將按要求制作加工好的半成品運至鋼筋籠制作加工區進行加工、制作、安裝。

b.鋼筋籠制作加工區為移動式，設置在槽孔附近，要求一個移動式加工區能滿足三個槽孔的鋼筋籠制作加工，同時要保證汽車吊能一次吊裝下設到位。結合該工程施工強度，需設置6個移動式鋼筋籠制作加工區，其加工平臺利用0.15m×0.15m方木鋪設，方便快捷。

3.5地面高程起伏大

工程地面高低不平，起伏大，有多處防滲墻相鄰槽段高差達6m，墻體間連接，施工難度大。為保證防滲墻墻體間有效連接，保證成槽施工平臺的穩固性，采取“臺階法”施工（如下圖所示），具體措施和要求如下:

a.先施工高程較高槽段，待高處防滲墻施工完成一定時間后，將其施工接頭挖出，并露出一定的墻體以保證低高程防滲墻的正常施工。

“臺階法”施工示意圖

b.“臺階法”施工盡量避免先施工低高程的防滲墻，否則待其施工完成后回填時，回填高程過高會增加槽孔坍塌的風險。

c.高處的防滲墻接頭需在開挖前用旋挖鉆機或沖擊鉆機施工完成，避免開挖后待低處防滲墻具備施工條件后再施工，否則，會因接頭處繞流的混凝土終凝而增加造孔難度。

4　主要施工方法

4.1成槽工藝

工程地質主要是沙礫石覆蓋層，槽段終孔深度的確定標準是深入基巖1m，至抓斗抓不動為止。結合工程實際情況，成槽以液壓成槽機“純抓法”施工為主。對于成槽過程中出現的大塊漂石，由沖擊鉆機沖打；對于堅硬的膠結巖層，由沖擊鉆機施工導孔（穿破膠結巖層即可），而后由液壓成槽機順著導孔抓取成槽（“兩鉆一抓”法）。

4.2護壁泥漿及制拌

由于沙礫石層空隙率大，易坍塌，為保證槽壁穩定性，選用優質膨潤土泥漿護壁，分散劑就近采用化工廠生產的工業碳酸鈉（Na2CO3），同時，添加一定比例的正電膠制拌成的正電膠泥漿，改善泥漿性能，增強泥漿護壁作用。

鑒于該工程泥漿需求量大，利用攪拌機拌制效率低，決定自建一套泥漿攪拌系統。首先磚砌一個攪漿池（直徑1m、深2m的柱形池）并用水泥砂漿抹面，架立三腳架；其次利用手拉葫蘆放置功率為15kW的泥漿泵（俗稱“挖塘機”），泥漿泵的出口處設置三通并安裝蝶閥，通過啟閉不同的蝶閥分別將泥漿輸入到儲漿池或攪漿池。根據配比依次向攪漿池內添加水、膨潤土和純堿等，開啟泥漿泵并關閉通向儲漿池的蝶閥、開啟通向攪漿池的蝶閥，高速攪拌并不斷循環，以提高泥漿拌制效率及防滲墻施工工效。

4.3清孔及刷壁

由于地層為沙礫石層、地下水水位高、槽壁穩定性差，不宜采取“氣舉法”清孔。在確保清孔質量的前提下同時要保證槽孔安全，采取抓斗“沉淀撈取法”清孔，待成槽結束沉淀一段時間后，由液壓成槽機將沉淀在槽孔底部的淤積抓取出來，直至抓斗抓不出淤積雜物為止。該方法清孔效率高、質量好，同時降低了槽壁受擾動的影響。

接頭是防滲墻墻段之間的接縫，其刷洗質量至關重要，若接頭未刷洗干凈，會導致墻段間形成滲水裂縫。普通刷洗器因采用鋼絲繩軟連接，在刷壁器下放過程中，往往發生刷壁器偏移或旋轉等，使其與接頭混凝土間沒有摩阻力，很難將接頭刷洗干凈。該工程根據防滲墻接頭的弧形特性，用0.01m厚鋼板焊接一個寬度略小于墻體寬度的弧形體，弧形體尺寸為:0.80m（高）×0.50m（厚）×0.75m（寬）（適用于厚度為0.80m的防滲墻），弧形體一側焊接緊密的鋼絲毛，另一側焊接兩對吊耳以便和抓斗斗體連接。依靠抓斗的頂推力使刷壁器與接頭混凝土充分并緊密地接觸，提高接頭刷洗質量。

4.4接頭管墻段連接

該工程采用接頭管墻段連接方法，防滲墻厚度為0.60m和0.80m，以直徑為0.60m的接頭管為基礎，通過在兩側各幫焊一根φ0.10m的鋼管，經改制后的接頭管分別形成一個0.60m寬和0.80m寬的截面，同一接頭管只需在下設時通過調整其方向即可同時滿足0.60m厚和0.80m厚的防滲墻施工，節約施工成本。接頭管的下設采用BG350/80型拔管機，4個升油缸，液壓驅動。

接頭管起拔主要是確定合理的初拔時間，若起拔過早，底部混凝土還未成型，會造成混凝土的變形或塌落；若起拔過晚，不僅會給接頭管的起拔增加風險，還會增加后續接頭的造孔難度。為確定合理的起拔時間，澆筑前在入倉處取部分混凝土做一試塊并置于槽孔內，使其和水下混凝土具備同樣的環境條件，觀察混凝土試塊的初凝時間，由此確定接頭管的合理起拔時間。

4.5鋼筋籠制安與吊裝

鋼筋集中下料區和鋼筋籠加工場分開設置，在槽孔附近設置鋼筋籠加工平臺，鋼筋籠加工平臺采用方木鋪設，機動靈活。按如下順序進行鋼筋籠加工:先鋪設下層水平筋，再鋪設下層主筋，并焊接牢固，焊接底層保護墊塊，然后焊接桁架筋，焊接固定預埋灌漿管，再焊接上層水平筋和縱向主筋，最后焊接拉結筋、吊筋。

鋼筋籠吊裝采用兩臺25t汽車吊，起吊鋼筋籠時，先用主吊和副吊抬吊，將鋼筋籠水平吊起，然后升主吊、放副吊，將鋼筋籠凌空吊直。鋼筋籠入槽后卡住吊筋，為保證鋼筋籠吊裝安全，須合理設置起吊點。如果吊點位置布置不合理，鋼筋籠會產生較大的撓曲變形，使焊縫開裂，整體結構散架，無法起吊。因此，吊點位置的確定是吊裝過程的一個關鍵步驟，該工程采用六點吊法施工，橫向兩排，縱向三排。

4.6混凝土澆筑

混凝土為現場HSZ120拌和站自生產混凝土，采用混凝土罐車運送至澆筑槽段。槽內下設導管，采用“泥漿下直升導管法”進行混凝土澆筑施工。導管選用φ250mm快速接頭鋼導管，每節長2.60m。導管底端距孔底0.30～0.50m，灌注過程中，要勤測量混凝土面上升高度，控制導管埋深在2～6m之間，灌注過程要連續進行，中斷時間不得超過30min，灌到墻頂超灌0.50m。

澆筑過程中一旦發生堵管，可利用吊車上下反復提升導管進行抖動，疏通導管，如果無效，可在導管埋深允許的高度下提升導管，利用混凝土的壓力差，降低混凝土的流出阻力，達到疏通導管的目的。當各種方法無效時，可考慮重新下設另一套導管，新下設的導管底部應完全插入混凝土面以下，然后用小抽筒將導管內的泥漿抽吸干凈，方可繼續進行混凝土的澆筑。

5　結 語

該工程工期緊、軸線長、地質條件復雜，通過采取有效的措施成功地解決了動水條件下，深厚沙礫石覆蓋層的造孔成槽、漂石及膠結巖層的造孔、長軸線鋼筋籠快速加工及下設等問題。通過該項目施工，得出如下結論:

a.對于深厚沙礫石覆蓋層、高地下水位情況下的防滲墻成槽施工，在成槽施工前進行預灌水泥黏土濃漿可有效地加固沙礫石層，大大降低槽孔坍塌風險；在漿液中添加正電膠制拌成的正電膠漿液可大大改善泥漿性能，護壁效果較好，有效地保證了槽壁的穩定性。

b.針對成槽過程中出現的大塊漂石及普遍存在的膠結巖層，利用鉆機沖打導孔，抓斗順著導孔抓取成槽，施工工效高。

c.對于長軸線條件下的鋼筋籠吊運和下設，可在軸線中心位置附近設置一個鋼筋集中下料區，在槽孔附近設置移動式鋼筋籠制作加工平臺，施工效率高，并且有效地保證了鋼筋籠下設的安全。

d.同一項目不同厚度的防滲墻，可通過將某一直徑的接頭管進行改制進而滿足兩種不同厚度的防滲墻施工。該工程通過對直徑為0.60m的接頭管兩側各幫焊一根φ0.10m的鋼管，而分別形成了0.60m和0.80m寬的兩個截面，能同時滿足0.60m厚和0.80m厚的防滲墻施工，不僅節約了成本而且提高了施工效率。■

參考文獻

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DO l:1O.16616/j.cnki.11-4446/TV.2O16.O2.OO2

DeeP sand gravel foundation reinforced concrete cut-off wall construction under the condition of dynamic water

HUI Gaofei
（Sinohydro Foundation Engineering Co.，Ltd.，Tianjin 301700，China）

Abstract：In the paper，cut-off wa11grooving construction method and key construction techno1ogy under the condition of comp1ex formation as we11as techno1ogymeasures be1ow reinforcing cage efficient1ifting under the condition of 1ong axis are proposed aiming at engineering geo1ogica1prob1ems.

Key words：sand grave1covering 1ayer；reinforced concrete；cut-offwa11construction

中圖分類號：TV543

文獻標志碼：B

文章編號：1005-4774（2016）02-0004-04