某水库主坝砼防渗墙施工技术控制

　　摘要：本文结合实例，对水库主坝砼防渗墙施工中的技术作了详细的探讨，保证了工程的质量，以供借鉴。
　　关键词：水库主坝；砼防渗墙；施工控制
　　
　　对某水库除险加固施工中，主坝坝体、坝基采用低弹模砼防渗墙体做防渗处理，防渗墙设计墙厚80cm，置于弱风化岩石上，嵌入弱风化基岩不小于0.5m。防渗墙沿坝轴线布置，防渗轴线全长266m，共分33个槽段。2#～32#槽段采用低弹模砼，1#和33#槽段为C15普通混凝土。平均墙深33.93m，最大孔深42.70m，最小孔深7.50m，造孔总进尺12437.60m，防渗总面积9054.90m2。
　　1工程地质条件
　　地层岩性为细粒斑状花岗岩，分布于整个坝区，岩石坚硬，抗风化能力较强。左坝头全风化带厚约4m，强风化带厚0.30～1.00m；两坝头弱风化带厚0.60～2.00m。据资料反映在桩号0+186部位的坝基开挖时，遇有一辉绿岩脉，宽约8m，走向与坝轴线方向近垂直。坝区未见有断层通过，两岸坝头节理较发育。坝壳填筑土有风化砂、砂壤土、砂砾石。心墙填筑土为含砾、砂粘土，局部为粉土质砂、粉质粘土，夹碎石和少量植物根系，很湿→饱和，可塑→硬塑。砾含量约为5%，砂含量约为30%，局部达40%。碎石含量7%，成分为硅质页岩、页岩和花岗岩，呈强风化，粒径一般为1～5cm。
　　2设计要求
　　2.1低弹模砼指标如下：28d抗压强度不小于6.5MPa，弹性模量为不大于2500MPa。28d抗拉强度不小于0.4MPa，极限水力坡降不小于150。
　　2.2防渗墙槽段连接采用骑缝孔处理，孔径219mm，孔深8.0m，孔底标高48.2m，用C15细骨料砼回填。
　　3砼防渗墙施工
　　3.1生产设施布置
　　3.1.1砼拌和系统
　　根据发包方提供的临时工程施工场地，将拌和站布置在大坝下游三角洲内，通过跨尾水渠的临时施工便桥，满足施工交通进料的需要。选用2台砼搅拌机，整个系统主要由卸料平台、砂石料场、装载机、砼配料机、砼搅拌机、砼泵、出料平台、水泥罐和膨润土仓库等组成。
　　砼运输：选用1台拖式砼泵，以保证砼输送的连续性。
　　3.1.2泥浆系统
　　制浆系统布置在大坝坝顶左侧的场地上，由制浆站、泥浆池、供浆管路和泥浆回收净化设施等组成。
　　(1)制浆站：主要由粘土料场、进料平台、制浆机、储浆池、供应管路、供水管路等组成，布置1台4m3卧式双轴搅拌机制浆。
　　(2)泥浆池：布置储浆池2座、沉淀池1座，为保证施工中有充足的泥浆供应，修筑浆池1只。旁边布设有供搅动泥浆用的1台6m3/min移动式空压机。
　　(3)供浆管路：在浆池部位架设泥浆泵供浆，由制浆站至施工槽孔的送浆管路全部采用150mm钢管铺设，管线总长约500m。
　　(4)泥浆的回收净化：钻机造孔和浇筑砼产生的泥浆，经过排浆沟、沉淀池，对泥浆进行回收处理，净化后利用。
　　(5)废渣、废浆处理：施工中的废浆经排污泵排放至业主指定弃浆场，废渣由车辆运到业主指定的弃渣堆料场。
　　3.1.3风、水、电系统
　　(1)供风系统
　　现场施工平台上布置1台10m3/min移动式空压机，用作槽段清孔吸渣;在大坝下游右侧的泥浆系统旁边布置1台6m3/min移动式空压机，用作储浆池的吹翻搅动。
　　(2)供水系统
　　大坝左岸上游侧库区内设置固定或浮动式水泵房1座，安装2台5寸多级离心式清水泵，抽水至建在大坝左岸山坡顶上的蓄水池，而后通过管道送至各施工用水点，以满足施工期间的用水。钻机用水采用直供水方式解决。
　　(3)供电系统
　　在变压器处用8m电杆架设低压线路至办公生活区域、生活区域、施工区域。线路架设时符合用电安全规范，施工用电和生活照明用电单独装表计量。安装的变压器容量为900kVA，基本上满足了用电需求，同时自备发电机1台。为了保证用电安全，主要电源开关全部采用空气开关，并配备触电保护装置。低压线至用电机械处用橡胶电缆连接。
　　3.2工程施工
　　3.2.1造孔
　　(1)单元槽段的划分
　　槽段划分色根据地质条件、墙体深度、施工方法等诸多因素及本工程的特点，槽段长度原则上按8m划分，共划分为33个槽段，考虑到实际情况1#槽段、33#槽段调整为10m和8m。
　　(2)砼导向槽和施工平台的制作
　　防渗墙顶高程56.2m，防渗墙轴线位于原坝顶下游侧。为满足防渗墙施工平台宽度的要求，先将坝体下游侧心墙及砂砾石拼宽至56.7m高程。接着开始制作导向槽，采用液压反铲挖掘机开挖一道深为1.2m，宽为1.6m的沟槽，通过人工修整，利用心墙土作为导向槽的底模和侧模，导向槽采用现浇钢筋砼连续板梁，高度1.5m。
　　导向槽完工后，进行施工平台的修建。施工平台总宽为16.0m，钻机行走平台设在防渗墙上游侧，宽度6.0m。钻机轨道平行于防渗墙的中心线，为防止施工过程中地基不均匀沉陷，轨枕间填充道渣碎石。下游侧施工平台行走重型机械设备、吊机以及修补钻头、出渣等，宽度为8.0m，采用现浇砼，砼下设置块石垫层。在施工平台前缘设排浆沟，将废浆通过排浆沟至回收泥浆池。排浆沟采用M7.5浆砌块石砌筑，M10砂浆抹面。
　　(3)泥浆制备及输送
　　泥浆具有稳定孔壁，悬浮岩屑，冲洗孔底和冷却钻头等作用。
　　根据主坝地层的实际情况，泥浆以原孔造浆为主，不足部分采用1台4m3泥浆搅拌机制浆。泥浆通过滤网流入储浆池，储浆池内的泥浆，经常用高压空气喷吹翻动，以保持泥浆的均匀性。往外输送泥浆时，先用高压空气翻吹30min后才放浆。泥浆的输送由泥浆泵通过150mm钢管从储浆池输送到各个槽段。正常生产时，抽样做比重、粘度、含砂量等试验，以便及时调整泥浆性能，泥浆应进行净化回收，重复使用，废浆及时清运。
　　泥浆性能指标：
　　造孔泥浆密度为1.1～1.2g/cm3，含砂量<5%，粘度18～25s；
　　清孔泥浆密度为1.1～1.15g/cm3，含砂量<5%，粘度18～20s；
　　清孔验收抽样泥浆(距孔底1.0m取样)密度≤1.3g/cm3，含砂量≤10%，粘度≤30s。
　　(4)钻机造孔
　　①造孔机械的选择
　　工程投入26台冲击式钻机造孔，造孔工艺主要选择钻劈法。由于本工程地质条件为粘土地层，用冲击式钻机造孔时，配空心长钻头，这种钻头能提高在粘土层、砂土层和壤土层等松软地层的钻进效率。该钻头切削力大、重心稳。通过在类似工程的施工实践表明，采用该施工工艺，能加快造孔速度，保证钻孔的垂直度，不易坍孔，其效率不逊于液压抓斗。同时也积极探索各种造孔工艺，以加快施工进度。
　　②孔位控制
　　在防渗墙轴线上，分别在左右岸山坡设置半永久性轴线控制点，在槽段的上下游两侧的槽板梁上口顶面，设置单孔中心点，并标明单孔的孔号和孔位，在施工槽段两侧的上游侧，设立防渗墙轴线临时基准桩，用以检查各孔的质量。
　　③冲击钻机造孔工艺
　　选用1.3～2.5t十字冲击钻头造孔，为保证终孔孔位不小于80cm，施工中及时进行补焊，主副孔的钻进，主要依靠钻头的冲击切削作用成孔，对于主、副孔之间小隔墙劈打，要将钻机移到小墙中心才能进行，劈打时适当控制冲程，做到轻打稳打。打付孔时在主孔内放入接渣笼，将劈打下来的砂石泥块，用卷扬机吊出槽孔外。在基岩中造孔时，根据岩石的风化程度，采用不同的造孔方法，遇风化较破碎岩石采用“轻打克取”法，遇较坚硬岩石，则用“重打冲击”法。
　　3.2.2基岩鉴定
　　槽段嵌入基岩的深度必须满足设计要求。造孔过程中，基岩面按下列方法确定。
　　(1)依照防渗墙中心线地质剖面图，当孔深接近预计基岩面时，即开始取样，然后根据岩样的性质确定基岩面;
　　(2)对照邻孔基岩面高程，并参考钻进情况确定基岩面;
　　(3)当上述方法难以确定基岩，或对基岩面发生怀疑时，采用岩芯钻机取岩样，加以确定和验证。
　　所有岩样均由设计院地质工程师、监理工程师和施工单位工程师现场鉴定并填写岩样鉴定表，业主单位参与验收。
　　3.2.3清孔换浆
　　造孔结束后，对造孔质量进行全面检查。经检查合格，方可进行清孔换浆。本工程清孔换浆选用内风管空气吸泥机清孔，一灌注水下砼的导管作为吸泥管，高压风管设在导管内。优点：清孔后不必提升拆除导管，只须拆除弯管部分，即可灌注水下砼，争取时间。
　　3.2.4低弹模砼质量控制
　　砼原材料质量：骨料采用一级配碎石，即5～25mm，规范要求超径含量不大于5%，逊径含量不大于10%。各种材料的配料偏差:水泥、掺和料、水为1%，砂、石为±2%。为了加强砼浇筑质量管理，本工程实行砼开浇证制度，所有原材料均在业主或监理的旁站下取样试验，做出施工级配调整单，经监理人员复核签字后才开浇。
　　3.2.5泥浆下砼浇筑
　　严格按照提供的施工配合比拌制低弹模砼，拌制砼施工中对袋装膨润土的质量进行检查，不要受潮结块，不与水同时掺加，将水泥、膨润土和砂石等搅拌均匀后再加水搅拌，防止膨润土结块和粘搅拌机，使拌和质量均匀。
　　砼浇筑采用“直升导管法”，导管内径为Φ230mm，壁厚4mm，导管布置间距根据实际情况，按规范要求进行，导管组装后，进行密闭承压试验。
　　砼从搅拌站出料后，用拖式砼泵直接输送到施工平台的储料斗里，通过储料斗的卸料槽流入导管。每个槽段槽口和机口取样，作抗压、抗渗、弹模、抗拉等试验，在砼浇筑过程中，有专人绘制指示图和浇筑曲线图，及时填写导管拆卸记录，测量砼面，核对导管埋入砼的深度，绝对防止导管“拔空”现象。
　　3.2.6墙段连接
　　根据以往砼防渗墙施工经验，经综合比较认为，本工程墙段连接采用套打法连接，更易保证接头质量。该接头方法工艺简单，不需专门的设备，形成的接缝可靠，适用于冲击钻机和墙体材料为低强度砼的条件。砼接头孔套打一般在一期槽段砼浇筑完毕24～36h后进行，在其两端主孔位置用冲击钻再套打一整钻，因砼强度较低，钻进不太困难，故操作中钻机工都勤放钢绳，勤抽砂，并经常检查造孔质量，保证造孔进度及质量。
　　3.2.7事故或特殊情况处理
　　(1)本工程未发现有导墙严重变形或底部坍塌现象，导墙制作质量稳定可靠。
　　(2)砼浇筑过程中未发生导管堵塞、拔空及埋管等事故。
　　4防渗墙骑缝孔施工情况
　　防渗墙骑缝孔设计要求孔深8.5m，孔底标高48.2m，孔径219mm，洗孔后，孔内用C15细骨料膨胀混凝土回填并振实。骑缝孔施工在防渗墙浇筑完成28d后进行，从取芯情况分析，部分孔在终孔前接缝已闭合，另外骑缝孔虽未在终孔前闭合，但有缝宽减小、夹泥减少的趋势，认为砼防渗墙接缝质量良好。
　　
　　参考文献：
　　[1]中国水利水电基础工程局.SL174-96水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范[S].