水利建筑工程中混凝土防滲墻施工技術(shù)研究

文 謙，師 維

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引言

水利建筑工程中混凝土防滲墻具有極高的可靠性，應(yīng)用越來越廣泛[1]，因此應(yīng)設(shè)計(jì)更優(yōu)秀的施工方案，加強(qiáng)防滲墻性能。現(xiàn)綜合已有研究成果，研究應(yīng)用于水利建筑工程中的混凝土防滲墻施工技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的創(chuàng)新與突破。

1 混凝土防滲墻施工技術(shù)

1.1 混凝土加熱拌和技術(shù)

在拌和站中設(shè)計(jì)一種混凝土加熱拌和系統(tǒng)，使混凝土充分拌和均勻，解決混凝土拌和中的老化問題。系統(tǒng)的構(gòu)造包括骨料稱量設(shè)備、強(qiáng)制式攪拌機(jī)、滾筒式烘干機(jī)，其中滾筒式烘干機(jī)用于骨料的加熱處理[2-3]。其中滾筒式烘干機(jī)采用燃油式烘干機(jī)；強(qiáng)制式攪拌機(jī)選用的型號(hào)為L(zhǎng)B-1000；骨料稱量設(shè)備選用磅秤。系統(tǒng)的工作流程具體如下：首先利用磅秤對(duì)不同粒徑的骨料進(jìn)行計(jì)量，接著將計(jì)量后的骨料運(yùn)送至滾筒式烘干機(jī)中，加熱3～5 min，溫度燮制在160 ℃～180 ℃內(nèi)。滾筒式烘干機(jī)的入料順序?yàn)橄热肷白樱渥哌^滾筒約三分之一以后再加入粗骨料。通過溜槽對(duì)加熱后的骨料實(shí)施測(cè)溫，合格后將其倒入強(qiáng)制式攪拌機(jī)中。將強(qiáng)制式攪拌機(jī)出口溫度燮制在150 ℃～160 ℃內(nèi)，確保拌和均勻后，將其卸入裝載機(jī)中[4]，完成混凝土的加熱拌和。針對(duì)其運(yùn)輸問題，設(shè)計(jì)一套運(yùn)輸工藝，具體流程見圖1。

圖1 運(yùn)輸工藝流程

根據(jù)圖1 所示的工藝流程，完成混凝土的加熱拌和與運(yùn)輸。

1.2 成槽施工

設(shè)計(jì)導(dǎo)墻，架設(shè)施工平臺(tái)，保障各種機(jī)械設(shè)備可以順利運(yùn)轉(zhuǎn)，并起到成槽施工的導(dǎo)向作用。首先架設(shè)施工平臺(tái)，用于放置吊裝機(jī)械、造孔機(jī)械等大型設(shè)備。平臺(tái)高程比地下連續(xù)墻的頂高高出0.6 m。由于是在水庫(kù)處施工，因此比地下最高水位高3 m[5]。將平臺(tái)的寬度設(shè)置為19～26 m，將導(dǎo)向槽布設(shè)在平臺(tái)的一側(cè)。在施工平臺(tái)上修建導(dǎo)墻，將導(dǎo)墻的導(dǎo)向槽的深度定為1.5～2.0 m 之間，槽口寬度比設(shè)計(jì)墻厚度大約5～10cm之間。選擇混凝土作為導(dǎo)墻材質(zhì)，根據(jù)槽孔深度、施工荷載、施工方法、地質(zhì)條件等因素，將“[”型導(dǎo)墻、“Γ”型導(dǎo)墻、“L”型導(dǎo)墻結(jié)合使用，見圖2。

圖2 導(dǎo)墻施工示意圖

使用沖擊式鉆機(jī)進(jìn)行造孔成槽部分的施工，具體施工工序如下：（1） 間隔布置一、二期槽孔；（2） 依次實(shí)施一期、二期槽孔的施工。先主孔施工，再進(jìn)行副孔的施工。在槽段施工前，需要對(duì)大的孤石、漂石進(jìn)行探測(cè)，并在鉆機(jī)鉆孔下對(duì)爆破筒進(jìn)行設(shè)置，處理孤石、漂石，提升沖擊效率。

1.3 墻段連接與混凝土澆筑施工

在墻段的連接中，使用的施工方法為接頭管法。為保障泥漿的質(zhì)量，使用新型凈化機(jī)械對(duì)一期槽進(jìn)行泥漿置換與槽孔清理。每小時(shí)處理250 m3泥漿，凈化90%以上超過四十微米的顆粒。在清理中首先使用抓斗對(duì)底部的淤積物進(jìn)行抓取，然后使用氣舉反循環(huán)法利用泥漿凈化機(jī)、排渣管、風(fēng)管以及空壓機(jī)實(shí)施泥漿凈化。在混凝土的澆筑中連接兩段墻段，在墻段兩端對(duì)接頭鋼管進(jìn)行設(shè)置。用液壓拔管機(jī)將接頭鋼管拔起，并依據(jù)初凝時(shí)間、澆筑方量、澆筑速度對(duì)鋼管拔起速度進(jìn)行不斷調(diào)整。將鋼管拔起后遺留的圓形孔作為澆筑下一期槽的端孔。依據(jù)管長(zhǎng)選取節(jié)數(shù)，通過插銷將兩節(jié)整合到一起。單元槽段的開澆需要遵循先深后淺的原則，當(dāng)槽底有較大高差時(shí)，首先估算澆平多套導(dǎo)管混凝土面的灌注量，并依據(jù)液面上升高度判斷其他導(dǎo)管的開澆時(shí)間。將導(dǎo)管的埋置深度設(shè)定為1～6 m，通過以下兩種方式燮制其埋深：（1） 在混凝土后槽孔反漿停止、混凝土面上升4～5 m 后無法下降時(shí)上下抖動(dòng)拆除導(dǎo)管；（2） 拆除導(dǎo)管前，根據(jù)灌注量數(shù)據(jù)與上升高度數(shù)據(jù)推算液面高度，見圖3。

圖3 澆筑導(dǎo)管燮制示意圖

對(duì)于澆筑完畢的混凝土防滲體面，應(yīng)用高壓風(fēng)槍同時(shí)配合人工手段，將表面的廢渣等異物清理干凈。在干燥、干凈的表面上，人工涂刷冷底子油。當(dāng)涂刷的油完全干燥后（至少12 h），在表面涂抹厚瀝青瑪蹄脂，涂抹厚度為1～2 cm。當(dāng)厚瀝青瑪蹄脂的用量較小時(shí)，使用人工方式進(jìn)行拌制；當(dāng)其用量較大時(shí)，使用拌和站進(jìn)行拌制。每次僅拌制使用的量，避免浪費(fèi)。

2 施工測(cè)試

2.1 試驗(yàn)工程介紹

測(cè)試設(shè)計(jì)技術(shù)的施工能力，試驗(yàn)工程是一個(gè)水電站建設(shè)工程，其大壩設(shè)計(jì)參數(shù)具體如下：大壩正常蓄水位為1 452.2 m，壩頂高程達(dá)到1 458.2 m，死水位為1 438.2 m。試驗(yàn)大壩的地層地貌比較復(fù)雜，其橫斷面呈現(xiàn)不對(duì)稱的U 型，并且河谷兩岸的山體也比較雄厚，具有超過300 m 的高差。同時(shí)該地區(qū)的地層巖性也十分復(fù)雜，主要巖石有花崗閃長(zhǎng)巖、花崗巖、閃長(zhǎng)巖，覆蓋層較厚，導(dǎo)致防滲墻的修建難度較大。通過該工程對(duì)設(shè)計(jì)的施工技術(shù)進(jìn)行測(cè)試，能夠更加凸顯設(shè)計(jì)技術(shù)的實(shí)用性與優(yōu)勢(shì)。在施工中，使用的基礎(chǔ)處理機(jī)具設(shè)備包括砂石泵、混凝土加熱拌和系統(tǒng)、高速制漿機(jī)等，使用的測(cè)量設(shè)備包括排污泵、經(jīng)緯儀、全站儀、水準(zhǔn)儀等，使用的其他設(shè)備包括柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組、汽車起重機(jī)、裝載機(jī)等。槽段的劃分：一期槽段共分為14 個(gè)，劃分的槽長(zhǎng)為5.0 m；二期槽段共分為12 個(gè)，劃分的槽長(zhǎng)為8.0 m。按照設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行施工，完成防滲墻的構(gòu)建后，對(duì)質(zhì)量檢查孔進(jìn)行布設(shè)，共布設(shè)了9 個(gè)檢查孔，對(duì)其實(shí)施鉆孔取芯以及壓水試驗(yàn)。

2.2 鉆孔取芯測(cè)試

首先對(duì)取芯的物理性質(zhì)進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)巖心樣堅(jiān)硬，不存在蜂窩麻面現(xiàn)象。截取試件的一半實(shí)施燮內(nèi)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

根據(jù)表1 可知，巖心樣的抗壓強(qiáng)度均大于48 Mpa，大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度。巖心樣抗壓強(qiáng)度最低等級(jí)為118%，整體抗壓強(qiáng)度等級(jí)較高，說明設(shè)計(jì)的施工技術(shù)構(gòu)建的防滲墻的抗壓強(qiáng)度較大。應(yīng)用另一半試件進(jìn)行抗凍性試驗(yàn)，觀察各試件的質(zhì)量損失率與抗凍等級(jí)，測(cè)試結(jié)果具體見表2。

表2 各試件的質(zhì)量損失率與抗凍等級(jí)測(cè)試結(jié)果

根據(jù)表2 的測(cè)試結(jié)果，所有試件的抗凍等級(jí)均≥F100，說明通過設(shè)計(jì)的施工技術(shù)建造的防滲墻的抗凍性很強(qiáng)。

2.3 壓水試驗(yàn)

對(duì)鉆取巖芯后遺留的孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)，測(cè)試各試件處防滲墻的透水率，測(cè)試結(jié)果見圖4。

圖4 各試件處防滲墻的透水率測(cè)試結(jié)果

根據(jù)圖4 的透水率測(cè)試結(jié)果，各試件處防滲墻的透水率整體低于30 Lu，說明構(gòu)建的防滲墻的透水率較低。

3 結(jié)論

在各種水利建筑工程中，防滲墻是一個(gè)重要的施工項(xiàng)目，設(shè)計(jì)一種混凝土防滲墻施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了混凝土防滲墻各施工環(huán)節(jié)的詳細(xì)設(shè)計(jì)，取得了一定研究成果。對(duì)于混凝土防滲墻施工技術(shù)的發(fā)展有一定參考意義。