河南省窄口水庫深厚壩體防滲墻清孔與預埋灌漿管制安

【摘要】河南省窄口水庫壩體防滲墻最大成墻深度83.43m，采用墻下單排帷幕灌漿孔對墻底少量沉渣及沖擊鉆頭擾動基巖進行加固處理，需在墻體內下設預埋管。加上下設接頭管、澆筑導管、安裝溜槽馬道工序，使澆筑前準備時間較長。由于槽孔較深，清孔結束后槽內泥漿密度僅為1.05g/cm3左右，對槽孔壁支承力減小，如不及時澆筑混凝土，存在槽孔坍塌危險。本工程采用“抽桶法”結合“氣舉反循環法”進行清孔、采用吊車配合進行下設12m長預埋管桁架，大大縮短了防滲墻混凝土澆筑準備時間，施工經驗可為類似工程提供借鑒。

【關鍵詞】窄口水庫；深厚壩體防滲墻；清孔；預埋管桁架；制安

1 、 工程概況

窄口水庫是黃河支流弘農澗河中游的一座大（Ⅱ）型水庫。壩址位于河南省靈寶市南23km處。控制流域面積903km2，總庫容1.85億m3，最大壩高77m。水庫主要建筑物有大壩、主溢洪道、非常溢洪道、泄洪洞、灌溉（發電）洞、水庫電站等六大主體。窄口水庫壩體運行50年以來多次出現險情，其中2003年水庫蓄水至642.0m高程時，出現壩體裂縫加寬現象，結合壩體滲流觀測數據來看壩體及兩壩肩滲漏嚴重。設計采用厚度為0.8m的防滲墻結合墻下帷幕灌漿對壩體進行截滲處理。

2 、 地質概況

窄口水庫壩體為粘土心墻堆石壩，粘土心墻平均厚度55.4m，壩體內存在大量沉降裂縫，最大縫寬15.4cm，粘土心墻下伏基巖為安山玢巖，在左右壩肩有兩條斷層破碎帶貫穿于壩軸線，從前期先導孔壓水試驗情況來看：粘土心墻以下10.0m范圍內基巖破碎，中小裂隙發育，局部透水率超過100Lu，根據設計要求需采用壩基帷幕灌漿進行截滲處理。

3、防滲墻造孔、清孔

3.1 防滲墻造孔

防滲墻造孔質量直接影響預埋灌漿管成活率。窄口水庫最大墻深83.43m，受液壓抓斗自身性能限制，只能抓取60m以上土層，以下移交沖擊鉆施工如果造孔期間質量控制不嚴格，槽孔出現孔斜超標、局部小墻、探頭石等情況，有可能出現預埋管下設不到位、桁架發生傾斜、強行下放中發現預埋管脫離桁架，導致預埋管下設工作失敗。因此質量管理部門將孔斜超標、小墻等作為重要控制指標。在主孔造孔期間每10m測量一次孔斜，計算孔底偏差，發現孔斜超標及時采用自制修孔器配合頻繁回填大塊石進行強制修孔；在液壓抓斗抓取副孔時要求操作手在易偏斜段不貪進尺，吊斗抓取，每掘進5m左右打開斗頭上下提升斗體，清除槽壁可能存在的探頭石。沖擊鉆在完成60m以下地層造孔時采用平打法及時清除小墻，造孔結束后按照0.3m每鉆自1號主孔向7號主孔推進，將未鉆盡牙子清除，對孔型進行全面驗收合格后轉入下一步清孔工作。

3.2防滲墻清孔

在左右岸壩肩部位，因槽孔深度較淺，清孔只能采用“抽桶法”；在河床部位深槽段清孔采用“抽桶法”結合“氣舉反循環”法。本工程清孔主要設備為抽桶、空壓機、排渣管、風管和泥漿凈化裝置。

3.2.1 抽桶法清孔

結合S10號槽孔生產性試驗結果：在成槽期間由于堵漏向孔內大量拋填的鋸末、水泥在孔底凝結淤積成坨狀，直接用氣舉反循環法清孔出現排渣管堵塞、爆裂的現象。在主體工程中首先采用抽桶法清孔，向槽內連續注入優質膨潤土泥漿，抽桶抽渣一定時間后，下放鉆頭沖擊使槽底淤積物浮起，循環作業將大巖塊、鉆渣以及坨狀凝結物排出槽孔。對于左右壩肩基巖都橋段，自高向底移動鉆機清孔，抽桶清孔標準為：抽桶抽出泥漿中不含坨狀凝結物、鋸末。

3.2.2氣舉反循環法清孔

根據風壓測算清孔采用1.0Mpa中風壓空壓機、ZX-200型泥漿凈化機進行清孔，排渣管由吊車懸吊，自孔底40m以上開始左右移動清孔，及時向槽孔內補充新鮮膨潤土泥漿，根據振動篩回漿內含雜物程度，下放排渣管直至孔底左右移動清孔，清孔結束標準為孔底淤積厚度小于10cm，泥漿密度小于1.15g/cm3，馬氏漏斗粘度23～50s，含砂量小于3%，窄口水庫清孔一小時后平均淤積厚度為3.43cm，平均含砂量為1.3%，接頭管、預埋灌漿管、澆筑導管后，孔底淤積無明顯增長趨勢，泥漿三項均優于設計指標，混凝土澆筑結束后，墻頂沉渣較少，說明窄口防滲墻采用的清孔方法是適宜的。

4、預埋灌漿管制安

窄口水庫防滲墻預埋灌漿管最大深度83.43m，為保證預埋管下設成活率、縮短下設時間，經過多種方案的桁架剛度、下設速度對比試驗，在主體施工中將單根6m長的預埋管每兩根通過鋼筋架牢固焊接形成桁架，每個桁架之間的預埋管在孔口焊接，大大縮短了澆筑前的準備時間。

4.1預埋灌漿管制作

預埋灌漿管采用桁架固定，桁架由18mm鋼筋制作縱向主筋保持架和橫向連接筋，用18mm鋼筋制作空間斜拉筋，將預埋灌漿管與鋼筋架焊接為一個整體桁架。桁架高度根據槽孔孔深分段制作，定位架在垂直方向的間距為3～5m，為防止桁架在下設過程中卡子槽壁上，每隔一定間距在桁架上設置起導向作用的弧形環，預埋灌漿管桁架結構見圖1。

鋼筋架與預埋管安裝必須可靠，防止在混凝土澆注時抬動和傾斜，埋管底端應封堵可靠，下段到達防滲墻底部，上端超出防滲墻導墻頂面10cm。鋼筋架的底部型式應與槽孔底部形態相吻合，每一套預埋管均伸入防滲墻底部。同時Ⅰ期槽孔的桁架還必須考慮Ⅰ期槽孔和Ⅱ期槽孔套接孔鉆鑿施工要求。

4.2預埋灌漿管的布設

根據槽段深度，下設的預埋灌漿管采用桁架連接，盡量消除因管體自身的垂直度及混凝土澆筑時沖擊力的作用，對管體定位的影響。預埋灌漿管孔距1.5m，平面上的允許偏差不大于±5cm，預埋管內徑為108mm，單管長度為6m。根據槽長調整鋼筋保持架的長度。確保相鄰的灌漿管間距為1.5m。并隨時注意調整Ⅰ期槽孔與Ⅱ期糟孔端頭部位相鄰兩灌漿管的間距為1.5m。

4.3預埋灌漿管的孔口對接

預埋管的連接方式有多種：

a 絲扣連接：預埋管的頂、底端分別加工成為絲扣，連接時利用帶內扣的管箍進行連接。其優點是連接速度快，并且連接部位光滑、平順，有利于混凝土的導管澆注。其缺點是當單節預埋管桁架長度過長時，一旦預埋鋼管或者絲扣部位任一個項目存在變形，或者上下兩根鋼管對中存在偏移的時候，這種連接方式往往連接困難，甚至難以實施，并且當灌漿管采用薄壁鋼管的時候，由于絲扣的加工和管箍連接的不可避免的偏差，連接部位抗拉能力受到削弱。

b 焊接連接：灌漿管底段先期入槽，并穩妥地架立于孔口，其余段利用吊車起吊，與底段進行逐段對接。灌漿管接口處利用電焊機牢靠的進行焊接連接。并在每一接口處豎向焊設2～3根鋼筋加勁肋，以確保接口處強度。其優點是允許鋼管有一定的變形，并且連接可靠，連接強度高。缺點是焊接時間長，耗費時間，會使槽孔底部的淤積增加，加大混凝土澆注的難度。

c 法蘭盤連接：利用預埋管頂和底端預先焊接的法蘭盤對預埋管進行連接。這種連接方式有著連接強度高、連接速度快的顯著特點。尤其是對于本工程有著槽孔深度大，預埋管下設數量多的的特點，縮短混凝土澆注之前的準備時間可以減少孔底的淤積，并且使得混凝土澆注可以更加順利地進行，這對于防滲墻混凝土的施工顯得尤為重要。

綜合考慮各種方案，本工程采用焊接連接方式進行預埋管的制作。預埋管桁架孔口焊接，整體下設。灌漿管桁架底段先期入槽，架立于孔口，其余段利用鉆機或吊車起吊，與底段進行逐段對接，或在灌漿管接口處外套直徑為127mm的接箍，焊接而成。

4.4預埋灌漿管的起吊、安裝

預埋管鋼桁架采用吊車起吊，根據預埋管間距制作起吊扁擔，保證起吊點為桁架中心，以方便桁架在孔口的對接、避免起吊時桁架變形，可考慮在灌漿管部位加設槽鋼、鋼管等剛性體，以增加灌漿管桁架的整體起吊剛度。

當全部預埋管桁架對接完畢后，采用沖擊鉆機或吊車進行整體下設。下設時要安全、平穩，安排專人指揮，遇到阻力時不得強行下放，以免桁架變形，造成管體移位，影響下設精度。預埋灌漿管在槽口固定在導墻上。灌漿管間采用焊接連接，底口纏過濾網，防止混凝土進入管內。預埋管施工完畢后，管口采用圓形木塞封閉，防上異物落入管內，增加帷幕灌漿鉆孔難度。

從后期壩基帷幕灌漿鉆孔情況來看，除S28號槽孔兩個灌漿孔在42.7m處鉆進困難外，其它灌漿孔均順利成孔，表明窄口水庫預埋灌漿管制安是成功的。

5、結 語

通過河南省窄口水庫深厚壩體防滲墻清孔與預埋灌漿管制安，使我們更加認識到造孔清孔工序對于防滲墻體重要性。筆者認為對于墻體深度較大的防滲墻，澆筑準備工作應事先進行周密策劃，做到有條不紊，盡量縮短準備時間，以減小混凝土澆筑難度，更好地保證防滲墻質量。