石板溝水庫工程防滲墻及帷幕灌漿施工技術

張 龍

(甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅 蘭州 730000)

1 工程概況

石板溝水庫地處天祝藏族自治縣境內，天祝藏族自治縣位于甘肅省中部，黃河北岸，隸屬于甘肅省武威市，位于武威市的南部。其地理位置為北緯36O46＇～37O53＇、東經102O02＇～103O38＇，總面積為6558km2。蘭新鐵路和國道312線由東南向西北穿越天祝縣，縣鄉交通以公路為主，對外交通尚屬便利。石板溝位于天祝縣域西北部，河道順直，呈基本對稱的“U”字形，河谷底寬為150～350m，河床自然比降為4%～6%。庫區主要為石板溝溝道，溝谷較開闊，兩側無階地。溝底漫灘發育，現為草場。地層巖性主要為上三疊統延長群(T3yn)砂巖、砂質頁巖、炭質頁巖以及第四系各種成因的松散堆積物，庫區地質構造作用不強烈。河谷覆蓋層埋深為7～18m，基巖大面積出露，庫周兩岸基巖面高于正常蓄水位線，巖層傾向庫內。

2 防滲墻施工

2.1 修筑施工平臺

混凝土防滲墻施工平臺主要包括沖擊鉆平臺、倒漿溝及混凝土運輸澆筑設備平臺。泥漿管道、水管、動力線路布置在鉆機下游側；混凝土澆筑設備沿施工軸線布置在操作平臺上游側。根據本工程項目施工特點及實際施工要求，初步設計施工平臺寬12m，長118m。為便于施工，在填筑碾壓施工平臺時高出原始河道1.5m。

導墻開挖前放出防滲墻中心線，在中心線(大壩縱0～035，橫0+126.29～0+242.42，總長161.13m為施工方便修筑的平臺兩側均加長1m)兩側用石灰撒出填筑平臺輪廓線，先用挖掘機配合裝載機整平填筑基礎并壓實。在建設單位指定的黏土料場用自卸汽車取料修筑施工平臺，筑臺壓實采用履帶式挖掘機分層壓實直至達到設計標高。

2.2 導墻施工

(1)施工要點

導墻的施工要嚴格遵守導墻設計圖紙，因為導墻直接關乎到防滲墻體的定位。在考慮工程的安全性與經濟性時應側重于安全性，首先確保施工人員的人身安全，安全的施工環境才能確保工程的順利實施[1]。導墻由C20鋼筋混凝土澆筑而成，根據現場實際情況確定為“г”型，其取值范圍為頂寬1.6m，高1.5m。

(2) 導墻澆筑施工

首先按照設計圖紙標定出防滲墻中心線，接著在中心線兩側標出導槽的邊線，再進行導槽開挖施工。基槽開挖結束并經檢查合格后方可進行澆筑施工。在導槽內進行混凝土澆筑，導墻澆筑的技術指標見表1。

表1 導墻澆筑的技術指標

2.3 泥漿制備

泥漿在防滲墻鉆孔施工過程中具有重要作用，泥漿的功能是多方面的。其一，它可以支撐孔壁，泥漿填充鉆孔后可以防止鉆孔坍塌。其二，泥漿在鉆具鉆孔開挖過程中因為其浮力可以帶走巖土顆粒，具有清洗孔洞的功能。其三，泥漿可以冷卻鉆具，減少鉆頭的損耗，節省資金。由以上泥漿的各種作用可以看出，泥漿在鉆孔施工工序里面的重要性，因此施工制備的泥漿必須符合施工要求。首先，泥漿要具有較好的流動性，一旦制備的泥漿太過粘稠，便失去了清洗作用。所以本工程防滲墻施工中泥漿的制備考慮了多種因素，如鉆孔施工工藝、經濟要求、土料、泥漿作用等[2]。防滲墻工程中泥漿一般分為兩個級別，普通防滲墻施工的泥漿制作土料一般要求為三級膨潤土制漿；施工要求高并且地址條件復雜地址的防滲墻工程的泥漿拌制土料一般為二級膨潤土。本防滲墻工程中泥漿的性能指標和配合比要求嚴格按照規范要求選定，采用二級膨潤土泥漿。膨潤土漿液性能指標見表2。

表2 膨潤土泥漿性能指標

3 混凝土防滲墻施工

3.1 槽段劃分

防滲墻體的施工首先要進行槽孔開挖。槽孔開挖前按照設計圖確定導墻的位置，再對導墻進行槽段號和槽段長度的劃分[3-6]。本工程混凝土防滲墻劃分為一、二期槽，其槽長均定為7.0m，一、二期槽孔間隔布置。施工順序示意如圖1所示。

圖1 槽段劃分及施工順序示意圖

3.2 防滲墻施工

3.2.1成槽施工

如圖1所示，防滲墻成槽采用“沖擊鉆”法施工，每一槽段先用沖擊鉆按設計深度鉆出5個主孔，然后用梅花鉆進行小墻劈裂。沖擊鉆施工方法不但施工速度快，節省時間及資金，而且由于其操作簡單，因此槽孔開挖期間對孔斜的控制比較好，開挖成槽質量較高。本工程的槽孔開挖按照先挖一期槽，再二期槽的施工順序進行。槽段的設計入巖深度為0.5m，當底部巖石層較堅硬時，用沖擊鉆進行沖鑿，確保入巖深度，每一槽段配2臺沖擊鉆同時進行沖鑿。防滲墻槽孔的寬度為80cm。槽孔開挖要求孔壁平整垂直并且槽孔的中心線開挖偏差不得大于3%。

3.2.2終孔驗收及清孔換漿

槽段開挖施工結束且經自檢合格后報請監理工程師對開挖的槽孔和槽段的長度、寬度等進行全面檢查驗收，合格后進行清孔換漿施工[7-10]。在清孔換漿施工結束1h后的槽孔底部泥沙淤積厚度不大于10cm。二期槽孔清孔換漿結束前，分段刷洗槽段接頭混凝土孔壁的泥皮，直到刷子鉆頭不再帶有泥屑并且槽底淤積厚度不再增加為止。清孔換漿結束后接著進行防滲墻體的澆筑。混凝土運輸方式應該根據現場施工條件合理選擇，本工程采用混凝土攪拌運輸車運輸混凝土。混凝土澆筑采用直升導管法進行泥漿下的混凝土澆筑，澆注前，導管內應放入可浮起的隔離塞球[11-13]。

3.2.3墻體的連接

本工程混凝土防滲墻施工選用鉆鑿接頭孔法。在一期槽孔澆注混凝土完畢且混凝土達到初凝狀態后，施工人員使用沖擊鉆沖鑿槽孔兩端的混凝土。只有沖擊鉆沖鑿的直徑與槽孔開挖寬度一致才能緊密地將兩個墻體連接起來。該方法施工工藝比較簡單，便于施工人員操作。

3.2.4觀測儀器的安裝與埋設

根據設計圖紙，對應力應變計及無應力計等觀測儀器按照監理人的指示及監理人批準的安裝方法進行安裝。在儀器埋設前，事先對儀器的狀況進行檢測，確認無誤后，進行儀器的保護和組裝工作，同時應對埋設槽孔進行及時質量檢查，在清孔換漿結束后，進行儀器的埋設。

3.3 重點環節控制

3.3.1基巖面的判定

槽孔底部入巖的深度必須滿足設計要求。當槽孔開挖深度快接近預計基巖面時開始取樣。每鉆進1m便取出巖樣鑒定并按編號填好標簽，然后由地質人員確定基巖面。

3.3.2槽孔連接孔

一期混凝土澆筑完畢后24～36h開鉆。槽孔孔壁應平整垂直于開挖面。同時在開挖過程中要嚴格控制孔位偏差與孔斜率。普通地層孔斜率最大為0.4%，特殊地層孔斜率最大為0.6%；槽孔接頭套接孔的孔位中心的偏差值要控制在小于墻厚的1/3。

4 帷幕灌漿

4.1 帷幕灌漿設計

為保證灌漿質量，必須嚴格把控灌漿材料的質量，使用具有符合規范標準且能提供產品合格證明的原材料。產品在進庫前必須進行相關的性能指標監測，在灌漿前需要對配置好的漿液進行密度、流動性等檢測。

根據工期要求，本工程帷幕灌漿先進行防滲墻段灌漿施工。灌漿前采用150型履帶式鉆機在防滲墻體進行鉆孔，孔位間距為1.5m，并預埋89mm鍍鋅管，防止在基巖鉆孔和灌漿過程中對混凝土防滲墻造成二次破壞。基巖采用單排帷幕灌漿防滲形式，灌漿總長度為5884m，孔距為1.5m，共計293孔，其中Ⅰ序孔74個，Ⅱ序孔73個，Ⅲ序孔146個。

為盡可能節約工期，平均每臺鉆機在灌漿布置時安排兩個Ⅰ序孔(其中先導孔在Ⅰ序孔中選擇)，一個先導孔待凝時可移動至另一個Ⅰ序孔進行鉆孔灌漿。Ⅰ序孔灌漿完成后根據分序加密的原則進行Ⅱ序、Ⅲ序孔灌漿。完成某單元工程灌漿后，根據規范要求進行檢查孔鉆孔壓水。依次推進。其次進行左右壩基鉆孔灌漿。最后進行左右壩肩和灌漿平洞鉆孔灌漿。根據設計要求，本工程采用自上而下孔口封堵灌漿，以透水率q≤ 5Lu，再加鉆一段下限線為相對不透水層長5m時結束。

4.2 帷幕灌漿進度計劃

(1)帷幕灌漿壩橫0+035.85～0+247.423段，長211.573m，7臺鉆機鉆孔、灌漿及壓水試驗。2020年3月15日開始，5月15日結束，總共61天。

(2)左壩坡帷幕灌漿壩橫0+000.00～0+35.85段，長35.85m；右壩坡帷幕灌漿壩橫0+247.423～0+272.92段，長25.497m，17個孔，1臺鉆機鉆孔、灌漿及壓水試驗。2020年5月1日開始，6月30日結束，總共 61天。

5 結語

文章主要介紹石板溝水庫的防滲墻施工和帷幕灌漿施工設計。防滲墻和帷幕灌漿的施工質量直接關系到水庫的防滲效果和水庫安全。因此水庫防滲效果直接與防滲墻和灌漿工程施工質量密切相關，混凝土防滲墻和帷幕灌漿的各個工序施工技術都極為重要。墻體的槽孔開挖、清洗、墻體連接等施工技術為重中之重，其中槽孔開挖期間的基巖面判斷必須準確，確保入巖深度達到設計要求。泥漿的性能指標和配合比要結合工程地質情況等因素選定。同時為保證混凝土防滲墻和帷幕灌漿的施工質量，所有工序施工需按照規范及設計要求進行。