水利工程中防滲墻施工技術(shù)與質(zhì)量控制研究

蔣 琪

（廣東水電二局股份有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

水電工程是我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的主要內(nèi)容之一，為社會提供了充足的水電資源。在工程項目建設(shè)的過程中，防滲墻是重要的組成部分之一，主要用于堤防、閘壩以及大壩等建筑物的防沖墻或截水墻，消除因滲漏破壞造成的管涌、流土和壩基滲漏等安全隱患，因此，保證防滲墻施工有序、規(guī)范地進(jìn)行意義重大。

1 項目概況

下水庫大壩防滲范圍包括左壩肩樁號壩0-043.05 至右壩肩樁號壩0+893.2，采用C25W6 混凝土防滲墻，深至弱風(fēng)化層0.5 m。防滲墻最大設(shè)計深度約27.0 m。按照6 m 槽劃分，共有156 條槽，其中，左岸1~25 槽，河床段26~124 槽，右岸125~156 槽。根據(jù)超前先導(dǎo)孔取芯鑒定情況顯示，右岸河床段大部分槽段深度較大，較原設(shè)計防滲墻深度較多，根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)條件，為滿足現(xiàn)場施工的進(jìn)度及質(zhì)量要求，各方商定再81#~124#（0+438.55~壩0+726.55）槽段增加一臺液壓抓斗、一臺雙輪銑槽機(jī)保證質(zhì)量加快施工進(jìn)度。

2 基本施工技術(shù)

砼防滲墻施工順序如下：首先，施工Ⅰ序槽，再進(jìn)行Ⅱ序槽施工，槽段之間采用套銑法施工。如圖1 所示。

圖1 砼防滲墻分序圖

銑槽機(jī)施工防滲墻范圍樁號壩0+438.55~壩0+726.55。由于目前已有部分槽段已完成施工，根據(jù)實際情況調(diào)整，Ⅰ序槽槽段長6.0m~6.8m，Ⅱ序槽槽段長度2.8m，按上述槽段長度劃分，共59 個槽段。

2.1 場地處理技術(shù)

由于銑槽機(jī)施工平臺在回填基礎(chǔ)上，底部坐落在洪沖積層上，為保證雙輪銑槽機(jī)的施工，須對防滲墻施工場地進(jìn)行硬化，道路硬化沿地連墻軸線四周布置，寬度10m，厚度0.3m，混凝土強(qiáng)度等級C30，布置單層Φ16@200mm×200mm 鋼筋網(wǎng)片。篩分系統(tǒng)場地硬化面積12m×4m，厚度0.3m，混凝土強(qiáng)度等級C25，布置單層Φ16@200mm×200mm 鋼筋網(wǎng)片；泥粉倉庫硬化面積17m×12m、厚度為0.1m，混凝土強(qiáng)度等級C25。施工場地除部分混凝土硬化外，其余均采用石渣鋪填壓實，石渣厚度0.5m，寬度6.0m。

2.2 導(dǎo)墻施工技術(shù)

確定防滲墻的中心軸線尺寸，并以此為依據(jù)，繪制開挖邊線，檢查邊線無誤后，挖掘機(jī)延開挖邊線開挖。該工程開挖深度1.5 m，然后開始支模板，邊支邊澆灌混凝土。所有鋼筋全部在鋼筋廠加工完成，檢查合格后，通過Z50L輪式裝載機(jī)運(yùn)輸至施工工作面，嚴(yán)格按照施工圖紙的排距、間距，綁扎安裝。挖機(jī)導(dǎo)槽開挖后，由工作人員修理槽底，保證槽底基本水平，以方便模板支撐。該工程模板采用鋼模，支模間距為50 cm，模板支撐、固定選用木支撐。導(dǎo)墻施工是混凝土防滲墻施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其主要作用為成槽導(dǎo)向、控制標(biāo)高、槽段、防止槽口坍塌及承重作用，根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況，設(shè)計導(dǎo)墻形式如圖2 所示[1]。

圖2 防滲墻導(dǎo)墻

導(dǎo)墻混凝土澆注采用拌合樓攪拌，混凝土運(yùn)輸車運(yùn)至工地，采用直接入倉的方式。墻體拆模后對局部變形墻體進(jìn)行修整，以方便抓斗斗體進(jìn)出槽孔。因?qū)υ诨靥顓^(qū)域，底部又至于洪沖積層上，銑槽機(jī)本身較重，為保證成槽施工中銑槽機(jī)施工質(zhì)量，保障安全，對已完成的導(dǎo)墻內(nèi)部采用Φ20 cm 的圓木進(jìn)行對撐。

2.3 泥漿制備技術(shù)

單個槽段最大體積約250 m3，泥漿循環(huán)池容量考慮滿足兩幅槽段所需泥漿量。設(shè)置12m×25m×2.0m 泥漿池；該工程防滲墻采用下列材料配制護(hù)壁泥漿：新泥漿采用性能指標(biāo)優(yōu)良的膨潤土、外加劑和自來水作原材料。泥漿配合比經(jīng)試驗驗證后，按照性能指標(biāo)配制。結(jié)合類似工程淤泥地層泥漿護(hù)壁施工經(jīng)驗，泥漿密度1.03~1.1，膨潤土、外加劑、水的配合比根據(jù)具體試驗配比確定。其性能指標(biāo)見表1。泥漿攪拌前，先將水加至攪拌筒1/3 后開動攪拌機(jī)，在定量水箱不斷地加水，同時加入膨潤土，攪拌3 min 后，加入外加劑液繼續(xù)攪拌。攪拌好的泥漿應(yīng)靜置24 h 后使用。

表1 泥漿性能指標(biāo)

2.4 成槽施工技術(shù)

計劃配備1 臺液壓抓斗式成槽機(jī)和1 臺雙輪銑施工，巖層以上采用液壓抓斗成槽，成槽速度為6m/h；進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化及強(qiáng)度較高的巖層后，采用雙輪銑進(jìn)行成槽，包括以下3 步：①土層成槽施工。在開挖過程中，需要向槽內(nèi)持續(xù)注入漿液，泥漿面與導(dǎo)墻頂面相距30cm，同時又要在地下水位以上50cm。對泥漿的質(zhì)量進(jìn)行動態(tài)監(jiān)管，發(fā)現(xiàn)泥漿指標(biāo)與施工需求不符就應(yīng)該及時進(jìn)行調(diào)整。雨天時，補(bǔ)充地下水后水位會上升且地面徑流也會對土質(zhì)產(chǎn)生影響，降雨較強(qiáng)時應(yīng)暫停開挖并且對已經(jīng)完成或尚未完成的槽口采取封閉保護(hù)措施。檢查槽內(nèi)泥漿面情況，若液面高度或漿液濃度出現(xiàn)明顯變化，就應(yīng)及時檢查時槽內(nèi)是否受到地下水或地表水的影響，發(fā)現(xiàn)原因及時處理糾正。②巖層成槽施工。巖層采用雙輪銑成槽施工，雙輪銑采用切割輪內(nèi)的切齒切削巖石，并使其與膨潤土懸浮液相混合，利用切齒可以將巖石碴土切割成70mm~80mm 或更小的碎塊，利用緊挨切割輪的離心泵將碎塊懸浮液一同抽吸出開挖槽[2]。③砂礫石層、孤石施工。河床段原地層上部為5m 左右的洪沖積層，部分槽段存在孤石的情況，銑槽機(jī)成槽效率較低，施工難度較大，對這類地層，通過沖擊鉆機(jī)配合施工，沖擊鉆機(jī)鑿除孤石后再進(jìn)行銑槽機(jī)施工。要求為垂直度不大于1/300H；槽深允許誤差為+100mm；施工時槽內(nèi)泥漿面應(yīng)高于地下水位0.5m 以上且不低于導(dǎo)墻頂面0.3m。

2.5 套銑接頭技術(shù)

地連墻接頭形式采用“銑接法”，即在2 個I 序槽中間進(jìn)行II 序槽成槽施工時，銑掉I 序槽端頭的部分混凝土，II 序槽混凝土澆筑后與I 序槽混凝土結(jié)合形成一道水密性較好的接頭[3]。一、二期槽段通過雙輪銑槽機(jī)旋轉(zhuǎn)的銑輪，以銑輪上的合金齒將先行形成的一期槽段接縫面砼銑削成鋸齒狀，起到類似于新舊砼施工縫中所應(yīng)用到的鑿毛作用，使后澆筑的二期槽段砼與一期槽段砼在接縫處形成良好的咬合作用，是目前世界上最先進(jìn)的一種地連墻接頭形式。如圖3 所示。

圖3 套銑接頭施工示意圖

2.6 二次清孔技術(shù)

如果槽內(nèi)下設(shè)預(yù)埋件太多，不能在4 h 內(nèi)開澆混凝土，就在混凝土開澆前就必須進(jìn)行二次清孔，二次清孔采用循環(huán)法，使孔底淤積厚度不大于設(shè)計要求，將送漿管下入槽內(nèi)，送漿管底口距離孔底50 cm~100 cm，啟動泥漿泵，通過泥漿泵將泥漿源源不斷地送入槽底，同時將下部密度較大的泥漿沖至上部。在清孔的同時，在槽段上部不斷抽走翻上來的漿液，通過泥漿凈化系統(tǒng)處理抽上來的泥漿，補(bǔ)充泥漿的數(shù)量以槽內(nèi)泥漿各項性能指標(biāo)符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為止。

2.7 墻體混凝土澆注技術(shù)

防滲墻混凝土采用強(qiáng)度C25 混凝土澆筑，混凝土塌落度180 mm ~220 mm，緩凝時間為6 h~8 h。

經(jīng)過研究，采用直升導(dǎo)管法在泥漿下澆筑混凝土。使用直徑為220 mm 的導(dǎo)管進(jìn)行操作，受槽段長度的限制，單槽澆筑必須使用兩套導(dǎo)管才能完成施工作業(yè)。槽孔中導(dǎo)管間距離控制在4 m 以內(nèi)，導(dǎo)管中心與槽端位置距離控制為1 m~1.5 m，如果該距離不利于現(xiàn)場施工，可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，如果孔底高差過大（＞25 cm），為保證導(dǎo)管設(shè)置的有效性，應(yīng)將導(dǎo)管置于區(qū)域最低位置。澆筑前，使導(dǎo)管的口底與槽底間距保持在15 cm~25 cm，每個導(dǎo)管中都應(yīng)放置木制的可上浮球塞，初澆階段儲料斗的容量選定1.5 m3。當(dāng)混凝土澆筑時，須先準(zhǔn)備好相應(yīng)的材料和輔助設(shè)備，對導(dǎo)管進(jìn)行操作前檢查，確認(rèn)可供操作后先在導(dǎo)管中加入一定量的水泥砂漿，確保導(dǎo)管中的隔離球塞在脫離導(dǎo)管的同時，導(dǎo)管能夠完全埋到底部的混凝土中，如果槽孔底部高低懸殊明顯，則優(yōu)先在最低或較低的區(qū)域開始澆筑。

墻體澆筑的基本施工工藝要求：必須確保導(dǎo)管完全埋入混凝土中且埋入深度在1 m~6 m，太淺或太深均會影響施工操作；混凝土面的上升速度必須控制在2 m/h 以上，保證混凝土凝固的效果且現(xiàn)場必須觀測和控制混凝土表面，保證混凝土面處于均勻上升的狀態(tài)；為充分掌握和控制澆筑情況，應(yīng)對混凝土面進(jìn)行定時測量，測量頻率為20 min/次~30 min/次，做好測量記錄，并及時制作澆筑指示材料，對澆筑的放量進(jìn)行核實；槽孔口處應(yīng)采取遮蔽措施，避免雜物、異物落入槽孔內(nèi)，澆筑時須對混凝土材料進(jìn)行二次檢查，確認(rèn)合格后才可以注入槽孔中，澆筑完畢后必須保證澆筑上平面與導(dǎo)墻頂部在統(tǒng)一水平面上。在整個澆筑過程中，除了要做好觀測、測量和相關(guān)記錄工作外，還要以100 m3的范圍為單位進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試，至少制作單位體積范圍內(nèi)試件1 組，每組試件不少于3 個，各個槽段單元同時制作·組試件用于抗壓試驗，每三個槽段制作一組（每個槽段至少1 個）抗?jié)B試件，每十個槽段制作1 組（至少4 個）彈性模量試件。各組試件取樣均采取隨機(jī)模式。

3 防滲墻施工重點(diǎn)與應(yīng)對措施

3.1 槽壁穩(wěn)定

采用優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁，并提高泥漿液面高度，使形成的泥皮達(dá)到有效護(hù)壁要求。提高泥漿密度，提高泥漿液面：根據(jù)以往的施工經(jīng)驗，泥漿對提高地下墻槽壁的穩(wěn)定性起到了重要的作用，所以在合理的范圍內(nèi)提高泥漿的密度，將提高槽壁的穩(wěn)定性，同時在施工過程中一定要保持泥漿液面的高度，通過控制泥漿漿液與地下水的壓力差來保持槽壁穩(wěn)定，在成槽過程中安排專人看守，對泥漿液面進(jìn)行全程監(jiān)控。加強(qiáng)施工過程管理：在成槽開挖過程中，禁止在槽段周邊堆放土方、鋼筋等重物。

3.2 垂直度控制

雙輪銑和成槽機(jī)自身均帶有垂直度檢測及糾偏裝置。根據(jù)安裝在銑體上的探頭，駕駛員觀測和分析電腦中顯示的方向動態(tài)信息，根據(jù)偏斜的情況和操作的需要啟動液壓推板，對地下墻的垂直精度進(jìn)行糾偏。X軸方向糾偏可通過調(diào)整兩個銑輪的轉(zhuǎn)速及兩側(cè)4 塊側(cè)糾偏板，保證X軸向槽段的垂直度。Y軸方向糾偏，通過調(diào)整前后4 塊糾偏板及銑輪的擺動角度，保證槽壁垂直度。

4 施工質(zhì)量管控

4.1 工序時間控制

成槽：抓斗土層8m/h，全風(fēng)化巖層4m/h~6m/h；雙輪銑強(qiáng)風(fēng)化巖層1m/h~3m/h，弱風(fēng)化巖層0.6m/h~1.5m/h；鋼筋籠加工：I 序槽1 幅/1 天，II 序槽2 幅/1 天；刷壁1~2h；清孔換漿1~2h；鋼筋籠吊裝對接1~3h；混凝土澆筑臺和導(dǎo)管安裝1~2h；混凝土澆筑：I 序槽5~6h，II 序槽2~3h。計劃銑槽機(jī)施工開始，根據(jù)施工功效，I 序槽1 槽/1~1.5天；II 序槽1 槽/1 天，大約需要60 天。

4.2 成墻質(zhì)量檢查

混凝土防滲墻成墻后，將全套施工資料報監(jiān)理單位審核并由監(jiān)理工程師根據(jù)施工資料指定檢查的具體方案。

檢查的方法主要包括隨機(jī)取樣法、鉆孔取芯法、鉆孔注水法以及芯樣實驗室力學(xué)試驗檢查等。必要時由其他第三方質(zhì)量檢測單位采用探地雷達(dá)、斷面CT 掃描等方法進(jìn)行檢測。檢查在防滲墻成墻28 d 以后進(jìn)行?；炷脸鰴C(jī)口或槽口取樣試驗數(shù)量與常規(guī)混凝土試驗要求相同。鉆孔為沿軸線平均每40 m 左右一孔；檢查孔孔深不小于防滲墻設(shè)計深度或按監(jiān)理工程師指定的深度，檢查孔直徑不小于110 mm。每孔均做壓（注）水試驗，鉆孔全孔取芯，每孔取3 組試樣進(jìn)行。在實驗室內(nèi)進(jìn)行力學(xué)試驗，試驗的具體內(nèi)容經(jīng)設(shè)計要求或監(jiān)理工程師設(shè)定。指標(biāo)要求如下：混凝土力學(xué)強(qiáng)度、抗?jié)B性能符合設(shè)計要求，90%以上檢驗合格，剩余不合格的受檢品，其力學(xué)強(qiáng)度及抗?jié)B性能不能低于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的70%且不合格試件不能來自于相鄰的槽段，試件鉆孔注水試驗中滲透系數(shù)為K＜1×10-6cm/s。鉆孔檢查以后采用機(jī)械壓漿的辦法進(jìn)行孔洞封填，封孔所用水泥砂漿中泥沙比為1 ∶1.3。經(jīng)試驗和檢查發(fā)現(xiàn)不合格且必須處理的部分，根據(jù)監(jiān)理工程師的意見進(jìn)行處理，直到合格。

5 結(jié)語

在水利水電建筑工程中，采用混凝土防滲墻技術(shù)在防滲效果、質(zhì)量等方面有明顯的優(yōu)勢，但是對施工的連續(xù)性以及各道工序之間的銜接效果有很高的要求。在具體施工中，需要結(jié)合水利水電建筑工程的特點(diǎn)，嚴(yán)格控制每道工序的質(zhì)量，才能提升混凝土防滲墻技術(shù)的應(yīng)用效果，更好地保證水利水電建筑工程的防滲性能。