塑性混凝土防滲墻沖擊鉆造孔施工技術研究

2016-05-19 09:19:22張紅峰河南省洛陽市嵩縣水利局

河南水利與南水北調 2016年3期

□張紅峰(河南省洛陽市嵩縣水利局)

塑性混凝土防滲墻沖擊鉆造孔施工技術研究

□張紅峰(河南省洛陽市嵩縣水利局)

摘要：塑性混凝土防滲墻沖擊鉆造孔施工技術在深入分析工程特點基礎上，詳細設計了混凝土防滲墻施工方案，結合實際情況研究了防滲墻加固施工工法，制定了混凝上防滲墻施工工藝，確定了關健工序。作者根據實際情況研究提出了施工質量控制的各項措施和控制環節。

關鍵詞：防滲加固;防滲墻設計;施工方法;質量檢測

1　工程概況

嵩縣臺上水庫除險加固工程原設計防滲墻成槽方法為抓取法成槽，在施工過程中，由于壩體土層中含有大量礫石并且壩體土質比較松散，孔口出現嚴重塌方，增大護壁泥漿的稠度也無法控制塌方。在深度較深的槽段塌方更是嚴重，壩面以下由于塌方形成空洞而無法施工，造成嚴重的安全問題，給挖槽機施工帶來嚴重的障礙，使其不能安全、有效的施工。

為了能用挖槽機安全施工，施工單位采取導墻兩側固結灌漿的方法，希望通過用水泥漿來凝固防滲墻兩側壩體的方法，使挖槽機能夠穩定、安全開挖。但是由于壩體漏漿嚴重，在注入水泥漿后沒有凝固就直接流失，只有很少一部分停留在壩體里，無法完成鉆孔工序，更起不到對壩體的固結作用。經咨詢有關專家后，又采用沖擊鉆成槽施工，沖擊鉆成槽能把孔周圍松散土夯實，通過擠壓使土密實后，塌方漏漿現象減少;沖擊鉆成槽過程中粘土可以造漿，對護壁效果也較好。用沖擊鉆，鉆一個孔，澆筑一個。劃分為21個槽段，單個槽段長4m。造孔采用鉆鑿法，擬投入3臺CZ-3A型鉆機，鉆頭為十字鉆頭和空心鉆頭，采用抽砂筒抽排沉渣。

2　沖擊鉆造孔施工

2.1造孔

根據槽段長度，每個槽段布置主、副孔共9個，其中5個主孔。先鉆進主孔，后鉆副孔。鉆孔鉆進的同時采用抽砂筒將含大量鉆渣的泥漿抽出。抽砂筒底部設有活門，在鋼絲繩的牽引下，沖擊孔底，活門被泥漿頂開，孔底含大量鉆渣的泥漿進入抽砂筒，提升時自動關閉。反復幾次，抽砂筒就可以裝上含大量鉆渣的泥漿。由于鉆頭是圓形的，主、副孔鉆完后，其間會留下一些殘余部分，最小寬約1/4孔徑，俗稱‘小墻”。施工過程中對孔壁有支撐作用。在槽段鉆孔后期，變換鉆機和鉆頭的位置，從上至下把“小墻”劈掉，形成一個完整、等厚度的槽孔。

2.2槽段連接

相鄰防滲墻槽段間采用套接形式連接(見圖1),套接孔采用鉆鑿法施工。一期槽孔澆筑完畢、混凝土初凝后，二期槽施鉆時，在一期槽端頭全孔套打一鉆，形成一個半圓柱面二期槽端孔，確保接頭孔任一深度的搭接厚度均滿足設計和規范要求。待二期槽澆筑混凝土后，一、二期槽段便可連接成墻。

圖1　槽段連接圖

2.3施工過程

在鉆頭錐頂和提鋼絲繩之間應設置保證鉆頭自動轉向的裝置。沖擊鉆孔口護筒，其內徑應大于鉆頭直徑200 mm。

沖擊成孔質量控制應符合規定：開孔時，應低錘密擊，當表土為淤泥、細砂等軟弱土層時，可加粘土塊夾小片石反復沖擊造壁，孔內泥漿面應保持穩定；進入基巖后，應采用大沖程、低頻率沖擊，當發現成孔偏移時，應回填片石至偏孔上方300～500 mm處，然后重新沖孔。進入基巖后，非樁端持力層每鉆進300～500 mm和樁端持力層每鉆進l00～300 m時，應清孔取樣一次，并應做記錄。排渣可采用泥漿循環或抽渣筒等方法，當采用抽渣筒排渣時，應及時補給泥漿；沖孔中遇到斜孔、彎孔、梅花孔、塌孔及護筒周圍冒漿、失穩等情況時，應停止施工，采取措施后方可繼續施工。打直徑樁孔可分級成孔，第一級成孔直徑應為實際樁徑的0.60～0.80倍。

2.4槽孔清孔換漿

槽孔的清孔換漿采用泵吸反循環法，在清除孔內廢渣的同時及時向孔內補充新鮮泥漿。對于二期槽，在清孔換漿結束前或清孔過程中用鋼絲刷子鉆頭刷洗兩側槽段接頭處混凝土壁上泥皮，至刷子鉆頭不帶泥屑、孔底淤積不再增加為止。

泥漿凈化處理。經沉淀處理后的泥漿可以供鉆孔時重復使用，混凝土澆筑時將未被污染的泥漿抽送至其它槽孔或泥漿池重復利用。

2.5水下混凝土澆筑

混凝土施工物理特性指標、混凝土配合比根據設計要求經試驗確定。混凝土主要物理性能指標:入槽塌落度20～24 cm，擴散度34～40 cm,混凝土初凝時間≥8 h，終凝時間≤48 h。

混凝土澆注采用水下直升導管法，槽孔墻體預埋件安裝就位后，下設Ф200 mm鋼制導管，導管為絲扣連接。導管安裝采用人工配合鉆機安裝，安裝的間距、深度執行防滲墻施工規范。

水下混凝土澆筑采用球塞式隔水栓，導管距孔底的距離大于球塞的直徑。6 m3混凝土攪拌車運混凝土至儲料罐，再進溜槽分流進入各個導管。在澆筑混凝土中，控制各導管均勻下料，使槽內混凝土面高差＜0.50 m。根據混凝土上升的速度和導管埋深及時抽撥導管，槽孔內混凝土面上升速度控制在3～7 m/h之間。

3　防滲墻防滲加固施工

3.1防滲墻施工技術措施

混凝土防滲墻成槽孔施工中，始終保持孔內泥漿在導墻下30～50 cm以內，隨時觀察泥漿液面，防止大漏漿發生。泥漿采用鈣基質膨潤土粉高速攪拌機攪拌，新拌制膨潤土泥漿膨化24 h后使用。

槽孔的清孔采用泵吸反循環法。對二期槽，清孔換漿前或清孔過程中用鋼絲刷分段刷洗槽段接頭混凝土壁的泥皮，刷子上不帶泥屑，孔底淤積不再增大為止。若不能在清孔完成后4 h內開澆混凝土，則在混凝上開澆前必須進行二次清孔，二次清孔采用泵吸反循環法或氣舉反循環法，使孔底淤積厚度不大于設計要求。

混凝土澆筑的導管在使用前必須進行彎曲檢測和強度評估，不合格的導管不準使用。導管下設前參照槽孔驗收單繪制配管圖，再依配管圖核實導管。導管采用吊車或鉆機下設安裝，一、二期槽距孔端距離為1.00～1.50 m，當槽底高差＞0.25 m時，導管應調整到控制范圍內最低處。

墻體的混凝土澆筑必須從槽孔最深導管開倉，首開倉導管的一次連續入槽混凝土方量使導管埋入混凝土中不得小于1.20 m,混凝土隔水栓采用球塞法。混凝土連續澆筑控制各分料口下料量均勻，保持槽內混凝土面高差≤0.50 m,槽內棍凝土面的測量由專職人員進行，每罐混凝土下料前必須進行一次測量，導管內混凝土測量工作應結合槽內測量交替進行。2.00 m≤導管埋深≤6.00 m，≥2.00 m。混凝土澆筑時，隨機檢測混凝土熟料拌和質量，并制作1組試件，質檢人員必須值守槽口，控制槽內混凝土澆筑質量。

3.2防滲墻質量檢查

在防滲墻澆筑混凝土時，由試驗人員在每個槽孔入口處進行槽口隨機取樣，留作室內物理力學性能試驗。在防滲墻澆筑28 d后，按監理工程師指示進行墻體質量檢查。檢查不合格的槽孔段，按監理工程師的指示進行處理，直至達到合格為止。