吉音水庫槽孔混凝土防滲墻工程施工設計

趙平

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅 蘭州 730400）

1 工程概述

吉音水庫是新疆和田地區(qū)于田縣境內(nèi)的一項大型水利工程建設項目，其位于克里雅河干流吾格也克河與支流流烏什開布隆達亞河交匯口的800 m處，水庫庫區(qū)面積為6 375 km2，水庫總容量設計為0．82億m3。吉音水庫壩體采用混凝土面板堆石壩，最大壩高125 m，壩長489 m，壩頂寬10 m，年發(fā)電量為1．058億kW·h，可灌溉克里雅河灌區(qū)的4．67萬hm2（70萬畝）農(nóng)田，可提供給于田縣境內(nèi)及周邊群眾生活用水，是克里雅河流域最大的一項綜合性水利工程。水庫的壩體分為上下游蓋重區(qū)、砼面板、墊層區(qū)、過渡料區(qū)和堆石料區(qū)。吉音水庫槽孔混凝土防滲墻工程位于上游蓋重區(qū)的坡腳趾板處，砂礫石基礎段，樁號為 0+107．669～0+370．883，壩軸線長 263．214 mm，槽孔防滲墻設計厚度為0．80 m，成墻深度為6～33．5 m。主要工程量防滲墻C25混凝土共3 919 m3。

2 槽孔混凝土防滲墻施工組織流程

槽孔混凝土防滲墻工程施工需要專業(yè)的工程施工隊進行作業(yè)，沿導向槽分槽段施工，采用抓斗成槽的方法，使用水下導管法澆筑混凝土，施工場地需設置泥漿池、泥漿沉淀池、黏土或膨潤土堆放地，配備泥漿泵及輸送管道等相關的輔助設施。防滲墻在開挖完成后及時進行施工，在溫度高的季節(jié)，水泥容易凝固，需提高工作強度，夏季日工作強度需31～35 m3。混凝土防滲墻施工流程按照工程設計執(zhí)行，包括場地的選擇、施工設備的安裝、測量放線、泥漿制備、平臺砼施工、泥漿固壁、鉆孔成槽、孔槽檢測、泥漿入槽、澆筑防滲墻砼、鉆孔取芯檢查和抽排泥漿等流程，整個施工流程可概括為施工前階段、施工中階段和施工后階段。

3 混凝土防滲墻施工準備

3.1 防滲墻工程布置

防滲墻施工前，先熟悉施工圖紙和有關的防滲墻施工技術規(guī)范，認真掌握技術要領，根據(jù)施工場地的地形情況及相關合同規(guī)定，對場地規(guī)劃布置，并掌握原材料的儲備情況。大壩防滲墻工程布置如下：①制漿站布置在防滲墻軸線上游左岸30 m以外較開闊位置。②儲漿池、沉淀池、棄漿池布置在防滲墻軸線上游10 m以外。③沖擊鉆或抓斗成槽機布置在防滲墻軸線的上游沿防滲墻軸線一字排開。④防滲墻軸線上游場地需修建施工道路和排漿溝；在防滲墻軸線上游的臨河處安裝水泵抽水，保障施工用水。⑤混凝土攪拌和砂石骨料的堆置、運輸都需要攪拌車和攪拌設備。

3.2 防滲墻工程的準備

在防滲墻施工前期，混凝土攪拌站設備、制漿站準備、施工導軌、鉆機、供水供電設備等各類施工設備安裝調(diào)試完成，黏土材料運輸?shù)轿唬R時設備安裝完成，施工前期工作準備就緒。防滲墻工程施工的準備工作包括以下方面：①按照施工規(guī)定和施工強度配制1套生產(chǎn)能力為30 m3/h的JS750型混凝土攪拌站。②自建占地面積為400 m2的制漿站，其中料場占地100 m2，兩個小泥漿池各占地150 m2，每個泥漿池中安裝1臺高速制漿機和1臺泥漿泵。③采用集中供漿，漿液通過泥漿泵的供漿管直接輸送到每個施工機組前，在槽段上下游每隔20 m設置泥漿管進行供漿。④沿壩軸設置的導向槽在槽孔的兩側放置兩個倒“L”導墻，根據(jù)地質調(diào)價和槽深等因素確定導墻的尺寸。導墻是鋼筋混凝土臨時構筑物，起到支承施工機械、防止槽壁頂坍塌等作用。根據(jù)施工的地質條件，導墻設計成“” 字形，使用現(xiàn)澆C15混凝土，鋼筋型號配置如下：主筋為12 mm@200 mm，副筋為8 mm@200 mm。導墻制作環(huán)節(jié)：測量定位、土方開挖、鋼筋骨架、砼澆水泥和拆除模板支撐。施工過程中可采用人工或者機械一次按導墻尺寸開挖成型，為了防止坍塌或者變形等現(xiàn)象的發(fā)生，可加橫向木支撐，支撐的間距為1～2 m，提高防滲墻的穩(wěn)定性和牢固性。⑤上游硬化施工平臺，并在施工平臺周圍修建水渠，下游導向槽外鋪卵石，并安裝軌道。軌道安裝后可用吊車將鉆機吊至施工位置。⑥施工用水可從水庫中或者水庫上游抽取，在鉆機施工平臺上游鋪設水管，在每個施工機組附近預留一個出水開關或安裝一個水龍頭，供沖漿加水用。根據(jù)施工用電要求選用5根70 mm2的主電纜連接到每個施工平臺的配電箱，再通過配電箱通往施工機組。

3.3 槽段劃分

根據(jù)建筑施工技術的要求，精確測量設定防滲墻的位置，依據(jù)工程勘探資料提供的詳細地質情況，使用機械、人工將槽孔長度確定為5．0～8．0 m，每個槽段又分為7個孔（4個主孔、3個副孔），主孔長度為0．8 m，每個副孔長度為1．0 m，各槽段分Ⅰ序、Ⅱ序進行（如圖1所示）。

圖1 槽段劃分示意圖

3.4 造孔成槽

采用沖擊鉆造孔成槽，也可采用抓斗成槽機造槽孔，每個施工機配置兩臺沖擊鉆同時施工。造孔施工中，先造主孔，然后再造副孔。孔內(nèi)泥漿液面應保持在導墻頂下50 cm左右，泥漿液面過低時應及時補救，防止導向槽底部坍塌[1]。在孔中填入一定數(shù)量的紅黏土或膨潤土，既可當做造漿材料，也可當做堵漏材料。造孔過程中為防止孔出現(xiàn)嚴重的偏差，每鑿進1 m的孔洞時要測量一次偏差值，如果出現(xiàn)嚴重偏差要及時采取補救措施。保持孔壁平穩(wěn)和造孔速度不減慢，同時定期檢測孔內(nèi)泥漿的性能指標，使孔內(nèi)泥漿黏度≤30 Pa·s，比重≤1．3 g/cm3，砂量≤10%，否則會影響造孔的速度和槽壁的穩(wěn)定性。造孔到基巖面要進行鑒定，每個主孔在基巖造孔過程中取3份巖石樣本以備檢測，巖石樣本按照實驗室檢測要求裝袋貼標簽。

3.5 清孔換漿

通常清孔換漿采取撈砂筒撈渣法，具體步驟如下：首是粗撈，鉆機從槽孔中撈取顆粒較大的巖屑、泥塊和大塊泥漿，其次是封閉作業(yè)平臺上的黏土袋，將伴有黏土的泥漿回流到槽孔中，將混雜的漿液排到沉淀池中過濾，然后再次使用，撈渣時鉆機移動距離不超過30 cm，直到孔內(nèi)泥漿指標達到參考標準值為止。

3.6 混凝土澆筑

修建防滲墻的C25混凝土凝固時間短、凝固強度大，可在生產(chǎn)區(qū)集中攪拌。根據(jù)混凝土抗?jié)B要求，要現(xiàn)場經(jīng)過多次取樣試驗，獲取強度和抗?jié)B參數(shù)的關系曲線，對參數(shù)進行科學分析，確定混凝土配置比例，同時按照確定的配置比例拌制混凝土，使用強制式攪拌機拌制，采用先進的PL1200配料機配料，選用混凝土罐車快速完成運輸，確保混凝土的質量。完成槽孔清孔換漿之后進行檢驗，確保清孔換漿合格，然后采用水下直升導管法向槽孔內(nèi)進行混凝土澆筑，選用直徑為250～300 mm的鋼管作為導管，每節(jié)鋼管之間用卡扣連接，為防止漏漿，每節(jié)管的連接處用密封圈密封。為了增加導管移動的靈活度，可配置長短不同的鋼管，以便調(diào)整導管底口到孔底的距離。開澆前在導管中放入隔離球塞，對孔底部的平衡度進行測試，如槽孔底部平整，便同時向多個管內(nèi)注入泥漿；如槽孔底部不平整，則向較深的導管開澆，待每根管內(nèi)的混凝土面保持在一個平整面上的時候同時開澆，開澆前往導管中先注入砂漿，再注入混凝土[2]。每澆筑30 min混凝土后停止測量1次混凝土面的深度，以防槽孔中的混凝土橫向流動，當出現(xiàn)導管中的混凝土面深度相差較大時需要及時補填，同時記錄澆筑的混凝土方量。導管在混凝土中的深度要大于1 m，小于6 m，孔口封住，以防雜物散落在孔中影響混凝土質量。為確保澆入槽孔中的混凝土質量達到相應的標準，施工中要定期檢混凝土的坍落度、擴散度及和易性。混凝土澆筑至墻頂面時，混凝土澆筑面要高出墻頂面0．5 m左右，控制好防滲墻混凝土頂面不能過高，否則不符合建筑設計標準。

4 槽段連接

槽段連接普遍采用鉆鑿法。接頭孔的施工在Ⅰ期槽孔澆筑結束的48 h后進行，清孔換漿要在Ⅱ期槽孔澆筑結束后按照施工規(guī)范進行且保證清洗質量[3]。吉音防滲墻的高度為25 m左右，在施工中可將防滲墻施工平臺分為4個臺階，并在每個臺階的銜接處留2個槽孔，長度約10 m，根據(jù)實際情況不同，每個臺階邊緣預留的長度不同，上下部邊緣到第一個端頭孔的距離不同。上下部Ⅰ期槽孔施工完畢后，將臺階土體挖平到下部Ⅰ期槽孔的平臺高度，重新施工導向槽，然后將兩個槽孔合攏。

5 驗收與清理

槽孔混凝土防滲墻工程施工完工后要根據(jù)圖紙設計的規(guī)范要求和建筑工程建設相關的質量標準進行驗收，抽樣將對混凝土塊的抗壓、抗?jié)B進行試驗，如對工程質量存有質疑時，現(xiàn)場抽取一個槽段鉆芯取樣檢驗。相關部門和人員在工程質量驗收結束后要及時清理施工現(xiàn)場，拆除槽段上部高出設計高程的導墻，整個拆除過程要細心，按照施工步驟進行，防止破壞防滲墻。完工后拆除導墻，防止雨水滲入，將防滲墻的頂部改造成半橢圓形，用泥漿抹光，不能出現(xiàn)裂縫或者裂紋，防治雨水滲透到墻內(nèi)破壞墻體。然后拆除泥漿池、倒?jié){平臺、軌道、河卵石等輔助建筑物，使防滲墻符合建筑設計要求。

6 施工技術措施

6.1 坍塌的處理

在防滲墻體內(nèi)施工過程中，沖擊鉆打孔開槽，鉆機上下移動，槽段內(nèi)泥漿翻滾，沖蝕導墻底部的土層，可能造成槽壁淘刷和坍塌，導墻架空，如果不及時處理或者處理不當會使導墻斷裂，影響槽孔的成型[4]。此時，應該停止鉆孔并用黏土回填夯實，如果效果不好，可選擇混凝土回填夯實。如混泥土不能有效夯實墻體的坍塌和填補裂縫，需要“工”字鋼或者倒“L”導墻加深導墻，保證鉆機持續(xù)工作。

6.2 塌孔的處理

砂卵礫石層施工中發(fā)生塌孔現(xiàn)象，可通過添加黏合劑增加泥漿的黏度，并調(diào)整槽段的長度，解決漏漿和塌孔的問題，如果在不良地層鉆孔出現(xiàn)較大范圍塌孔，可將黏土填入孔中直到出渣量與鉆孔進尺相應為止。

6.3 孔斜的處理

在成槽施工過程中，孔斜糾錯處理成為影響施工進度的一項技術難題。針對鉆孔斜度偏大的問題，結合以往的施工經(jīng)驗，根據(jù)地層構造情況，采取相應的鉆孔設備、技術，提高施工人員的作業(yè)能力和處理經(jīng)驗，掌握先進的施工技術，完善相關的操作規(guī)程，減少孔斜事故的發(fā)生。

6.4 卡鉆的處理

卡鉆是鉆孔施工中經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象，需要及時處理，保證施工進度。施工中鉆頭磨損主要在河卵石地層施工中出現(xiàn)，此時解決的辦法就是對鉆頭及時補焊，以便減少成本實現(xiàn)再利用，但是補焊過的鉆頭直徑比原來大，在施工過程中很容易卡鉆[5]。對此，施工中要保證漿液的質量，防止槽孔坍塌，在磚頭鉆過一遍的基巖層，再使用舊鉆頭反復鉆探幾遍，而后使用補焊后的鉆頭反復鉆，如果直接使用補焊后的鉆頭，由于已鉆成的孔徑往往小于補焊后的鉆直徑，很容易造成卡鉆。鉆頭出現(xiàn)卡鉆時將擴孔器用鋼絲繩下到孔底套住鉆頭，然后扎碎孔器范圍內(nèi)的巖石，使鉆頭能夠上下活動。

6.5 孤石的處理

孤石是施工鉆擊過程中經(jīng)常遇到的現(xiàn)象，它影響到工程的進度，通常需要用空心鉆或十字鉆強行鉆擊，如果孤石體積較大且位于墻體成槽區(qū)內(nèi)時，則增加了鉆擊的難度，甚至會使鉆機損壞，從而增加成本[6]。為此，采用爆破方式炸碎孤石，再用鉆擊完成造孔，可減輕鉆擊的難度。導管始終要保持在混凝土面以下60 cm，在混凝土澆筑的過程中要及時測量建筑高度，然后根據(jù)高度抽拔導管，在第一層混凝土澆筑時要連續(xù)下料將導管底口覆蓋，不可出現(xiàn)間斷造成斷層帶，每澆灌一定數(shù)量的混凝土后要上下抽動導管，以免導管黏連在混凝土中抽不出來。施工過程中要及時清理槽段上鋪槽口周圍的雜物，防止雜物掉入孔內(nèi)泥漿中影響混凝土的質量。

6.6 施工控制

施工過程中要強化檢測和控制措施，保證施工符合建筑規(guī)范，保證建筑質量，檢測內(nèi)容包括以下方面：①造孔成槽檢測。檢測成行槽孔的垂直度及深度，液壓抓斗由于裝有糾偏監(jiān)控儀表，操作時可隨時控制偏差。②泥漿質量檢測。檢測泥漿比重、含砂率及黏度是否符合設計規(guī)范。③水下混凝土澆筑檢測。水下混凝土要快速完成澆筑，使混凝土快速凝固，對此澆筑過程中應嚴格控制速度和質量。

7 施工安全措施

建筑施工的安全重于泰山。對此，在操作抓斗式槽機時，要嚴格按照規(guī)程操作，防止機械在運行過程中發(fā)生傾斜或者翻側事故。當遇到塌孔時，應及時處理，避免大面積塌孔，甚至破壞導向槽；當遇到鉆頭損壞時，應及時進行焊接，保證補焊質量；當澆筑遇到堵管時，應及時疏通導管。