淺析砂卵石地層防沖墻“抓取法”一次成槽

于名偉

（山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂276000）

1 水文地質情況

拉薩河流域徑流具備的主要特點是以降水為主，次之是融雪和地下水作為補給。區內地下水主要為第四系沖洪積層中的潛水，含水層巨厚，賦水量豐富。場地地下水埋藏較淺，含水層透水性強，儲水量豐富。施工區域內地層由中等偏強～強透水卵石混合土組成，砂卵石表層松散狀，土體結構松散，具架空結構，雖然具備一定的力學強度，但土體內部極不均勻，松散層以下的卵石混合土稍密層、中密層及密實層工程性質較好。因為砂卵石地區開挖時極易坍塌，所以在本工程防沖墻施工存在一定的困難。

2 防沖墻施工要求

本工程質量要求：依據拉薩市水利工程質量與安全監督站于2020年8月23日批復的拉薩河5#閘工程項目劃分，并經業主、代建、監理、設計、施工等單位集體會議研究決定：為保證工程質量達到建設標準，為下一步爭創“珠峰杯”提供先決條件，將本工程的防沖墻列為主要分部工程，將主要單元設為每個槽段，需要對防沖墻造孔成槽的關鍵性提高重視，嚴格按照相關標準完成此道工序。

要求：防沖墻造孔成槽工序一次性合格率90%以上，且不合格點不應集中。

3 施工過程調查記錄

3.1 施工平臺及導墻

防沖墻軸線兩側采用砂卵石填筑的平臺作為抓斗施工平臺和臨時道路，各寬10m。通過對《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規范》（SL 174—2014），其中第4.0.1款有相關規定，防滲墻施工平臺需要比施工期最高地下水位值大，具體值不能低于2.0m。閘橫0+00—閘橫0+300段防沖墻施工平臺頂高程填筑至高程3652.5m。

導墻的結構斷面外形為L形，具體尺寸標準為直墻1.5m、下底1.2m以及寬0.25m，澆筑工序利用C25鋼筋混凝土完成。混凝土防沖墻墻體的主要設計參數為厚度60cm，采用的鋼筋規格為HRB400?12＠200。需要將導向槽凈寬設計為80cm，有利于成槽鉆具的下放。導墻平行于防沖墻軸線，且對稱布置。

3.2 泥漿材料

3.2.1 黏土

工程采用西藏本地貢嘎機場提供的黏土作為制漿原材料（在拉薩河2#工程、拉薩河4號閘工程都廣泛采用，取得了良好的效果）攪拌而成。泥漿的實際配比需要符合《水利水電工程混凝土防滲墻施工規范》（SL 174—2014）第5.0.5條、第5.0.9條、第5.0.10條。

3.2.2 膨潤土

在此項工程中，利用湖南澧縣生產的優質Ⅱ級鈉基膨潤土泥漿開展與護壁相關的各項工作，膨潤土成品料需要嚴格遵照《水利水電》工程混凝土防滲墻施工規范（SL 174—2014）第5.0.4條的規定。

3.2.3 燒堿（氫氧化鈉）

工程采用青海生產的優質高純度氫氧化鈉，對泥漿進行增稠處理。

3.2.4 制漿用水

配制泥漿用水由現場供水系統抽取拉薩河水引用。

3.2.5 配比

通過總結類似地層的施工經驗，同時深入分析相應的技術標準，并將得到的結果作為主要依據，從而重新配比設計工程地質條件特點及防沖墻試驗槽施工固壁工作開展過程中已使用的泥漿。新制泥漿的性能指標滿足《水利水電工程混凝土防滲墻施工規范》（SL 174—2014）第5.0.5條的規定。

3.3 成槽方法及設備

在防沖墻生產性試驗槽成槽施工作業過程中，將“抓取法”作為主要的技術措施，即“三抓成槽”。通過利用徐工XG500E液壓抓斗完成抓取環節，每次抓取的最大寬度限制為2.8m。

3.4 生產性試驗槽段情況

2019年11月1日9點58分開始39#試驗槽的開挖，導墻頂高程為3652.5，2019年11月1日11點26分開挖至高程3645.2時遇地下水流，因水流湍急，導致泥漿迅速下降，經及時補漿150m3后仍無法阻止泥漿滲漏，并伴有塌孔。經與代建單位和監理單位溝通研究后確定：39#槽靠近河道，且導墻底部多為回填的砂卵石料，從抓取的渣料可以看出，較大粒徑的砂卵石含量較高，因此本39#試驗槽并不具有全段防沖墻的代表性，經檢測泥漿比重為1.27g/cm3。在現場研究后決定，試驗槽移至右岸3#槽和7#槽。

2019年11月1日14：30分，試驗3#槽開孔，開孔高程3652.5，在15點40分挖至高程3644.5時遭遇地下透水層，在補漿150m3后仍無法阻止泥漿滲漏，但無塌孔現象，經檢測泥漿比重為1.32g/cm3。經現場研究后，將此孔進行回填處理。

2019年11月2日10點整7#槽開孔，開孔高程3652.5，在10點52分挖至高程3645.1時遭遇地下透水層，漏漿迅速，迅速補漿后堵漏未能成功，但無塌孔現象。經檢測，泥漿比重1.30g/cm3。經研究決定將此孔進行回填處理。

3.5 調查結論

通過對《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規范》（SL 174—2014）的深入研究，并結合現場情況可以看出，當泥漿比重≤1.27g/cm3時，成孔時會出現漏漿并伴有塌孔現象，當泥漿比重≥1.30g/cm3時，成孔會出現漏漿，但未出現塌孔現象。經過所有項目部施工團隊成員討論，一致認為“砂卵石地層防沖墻‘抓取法’一次成槽”是能夠實現的。

4 制定對策并實施

在2019年11月—12月，項目部施工團隊按照制定的對策、措施和分工安排，對實現對策進行有效實施。

4.1 對策實施（一）：改善地下水條件和泥漿性能

為減少成槽過程地下水流速等因素的影響，項目部施工團隊討論后提出，暫停現場降排水工作，并在成槽前準備好P.O 42.5普通硅酸鹽水泥和鋸末。

結論：暫停降排水工作后地下水條件和地層穩定性有明顯改善，一期共計成槽43個，出現塌孔現象的槽孔一共有4個，采用P.O 42.5普通硅酸鹽水泥加入泥漿中，充分且均勻地混合，泥漿稠度和堅固性明顯提高，后續成槽順利；有6個槽孔出現漏漿，通過在及時補漿過程中加入鋸末，利用抓斗在槽孔中攪拌止漏效果明顯；其中出現漏漿并伴有塌孔現象的孔有一個，通過采取補漿措施，并且加入P.O 42.5普通硅酸鹽水泥和鋸末進行均勻混合，利用補漿管在槽孔中來回甩動使水泥和鋸末能夠均勻，起到明顯的效果。

4.2 對策實施（二）：增加泥漿比重

泥漿是成槽的關鍵因素，合理的配比能夠減少成槽過程中塌孔、漏漿等事故的發生。通過增加泥漿比重，可以在成槽過程中實現避免漏失、涌水，同時全面保證，需要提高對維持成孔地層間物理力平衡的重視。孔內液柱的單位重量、比重以及垂直深度對孔內靜液柱壓力的大小來說，具有決定性作用。

新黏土泥漿初步的配合比為：水∶黏土∶燒堿∶膨潤土=100∶18∶2.5∶8.5。

原黏土泥漿初步的配合比為：水∶黏土∶燒堿∶膨潤土=100∶16.5∶2∶6.5。

結論：通過對比兩個配比可以看出，黏土增加1.5kg，燒堿增加0.5kg，膨潤土增加2kg。當泥漿比重≥1.30g/cm3時，成槽過程順利程度明顯提高，一期共計成槽43個，其中32個成槽順利，未發生事故。

5 效果檢查

5.1 產品質量成果檢驗

通過項目部施工團隊的措施的實施，加強防沖墻成槽工序施工質量的控制。按照規范要求和設計標準，項目部施工團隊全體成員于2019年11—12月對拉薩河5#閘工程防沖墻43個槽孔整個過程進行質量跟蹤檢查。結果如下：

報驗量：43個；合格數：40個；一次性檢驗合格率：93.02%。

5.2 制定鞏固措施

項目部施工團隊在施工效果得到確認后，根據活動成果對防沖墻“抓取法”施工進行進一步優化。通過對相關施工控制措施的分析和總結，編制《防沖墻專項施工方案》以及《防沖墻生產性試驗方案》，并將其落實到二期施工工序中，不定期對作業人員進行口頭或書面測試。

效果跟蹤檢查：雖然本次施工技術措施得當，結果理想，但項目部施工團隊仍在關注成果的鞏固情況，并繼續對2020年11月—12月期間的二期防沖墻“抓取法”一次成槽合格率進行了抽查跟蹤，跟蹤結果如下：

檢驗個數：31個；一次性合格數：30個；合格率：96.77%。

6 結語

6.1 經濟效益

通過此次施工效果檢查，防沖墻“抓取法”成槽一次性合格率明顯提高，尤其是縮短了成槽時間，發揮了液壓抓斗使用效率，節約了項目部管理費用。累計節約費用1362678.67元。

6.2 社會效益

通過本次項目部施工團隊的努力，防沖墻“抓取法”成槽合格率明顯提高，混凝土澆筑質量效果得到明顯提高，順利完成預定目標，極大地提升該項目的整體形象，受到自治區水利廳、市局、業主單位的認可和好評，為施工單位在西藏地區樹立良好形象。