水利工程論文-薄壁抓斗法混凝土防滲墻技術(shù)在濱田水庫(kù)的應(yīng)用摘要：混凝土防滲墻技術(shù)已廣泛用于病險(xiǎn)水庫(kù)土石壩的防滲加固，本文通過該技術(shù)在江西省鄱陽縣濱田水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用，介紹了薄壁液壓抓斗法混凝土防滲墻的施工技術(shù)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：薄壁液壓抓斗導(dǎo)墻泥漿護(hù)壁塑性混凝土防滲墻薄壁液壓抓斗法新的防滲墻施工技術(shù)出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代，此項(xiàng)技術(shù)適用于堅(jiān)硬的土壤與砂礫石中成槽，成槽深度可達(dá)60米，此項(xiàng)技術(shù)不僅降低了工程造價(jià)，而且提高了工程施工速度，一臺(tái)液壓抓斗成槽平均工效為125m2/d，此項(xiàng)技術(shù)已在江西省鄱陽縣濱田水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中得到了推廣運(yùn)用。1、工程概況江西省鄱陽縣濱田水庫(kù)于1960年4月建成投入使用，是一座以灌溉、防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的大（二）型水庫(kù)。水庫(kù)主壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程53.2m，壩頂長(zhǎng)723m，壩頂寬5m，最大壩高26m。水庫(kù)在多年運(yùn)行后主壩存在壩身滲流穩(wěn)定、壩坡穩(wěn)定、壩基滲漏和壩肩繞壩滲漏等問題，嚴(yán)重威脅壩體安全和正常效益的發(fā)揮，被水利部列為病險(xiǎn)庫(kù)。濱田水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程對(duì)主壩壩體防滲選用了薄壁抓斗塑性混凝土防滲墻技術(shù)進(jìn)行加固處理，由中國(guó)水利水電第六工程局承建。防滲墻軸線位于壩軸線上游0.5m處，范圍0+0000+723樁號(hào)，全長(zhǎng)723m，孔口高層53.2m，墻體有效厚度0.35m，進(jìn)入基巖2.5-6.2m，墻頂高程51.5m。塑性混凝土防滲墻深29m左右。本工程完成混凝土防滲墻19010m2，共耗時(shí)148d。壩址區(qū)出露的地層巖性為前震旦系板溪群第二段淺變質(zhì)巖及第四系松散堆積層。壩址區(qū)構(gòu)造形跡主要表現(xiàn)為斷層和裂隙。地層概況由上而下為：629m厚的黏性壤土；河床巖石表面呈全風(fēng)化為其厚度約為2.95.2m，強(qiáng)風(fēng)化帶巖石厚度約為3.18.5m，弱風(fēng)化巖石厚度約7.513.0m，下伏微新巖石。塑性混凝土防滲墻設(shè)計(jì)物理力學(xué)指標(biāo)為：滲透系數(shù)K5.010-7cm/s；墻體厚度t=0.35m；抗壓強(qiáng)度3MpaR28d5Mpa；彈性變形模量300MpaE28d1000Mpa；允許滲透比降J80。2、混凝土防滲墻成墻技術(shù)要點(diǎn)2.1、造孔成槽2.1.1、布置施工平臺(tái)抓斗施工平臺(tái)設(shè)置在防滲墻軸線下游側(cè)，原壩頂寬度只有5m不能滿足抓斗施工所需8m寬的施工平臺(tái)的要求。經(jīng)業(yè)主同意將壩頂高程降低1m至52.2m并將防滲墻軸線向上游平移1.75m，另外將降壩的土料填筑到壩體下游側(cè)，以保證抓斗施工平臺(tái)的寬度。在防滲墻軸線的下游側(cè)設(shè)置平行壩軸線的排渣排水溝，斷面尺寸4040cm，再按40m間距修建垂直防滲墻軸線的排渣排水溝，將廢渣廢水排至下游壩腳，所有廢渣運(yùn)至棄渣場(chǎng)。2.1.2、修筑導(dǎo)向槽導(dǎo)向槽是在地層表面沿地下連繼防滲墻軸線方向設(shè)置的臨時(shí)構(gòu)筑物。導(dǎo)向槽起著標(biāo)定防滲墻位置、成槽導(dǎo)向、鎖固槽口；保持泥漿液面；槽孔上部孔壁保護(hù)、外部荷載支撐的作用。導(dǎo)向槽的穩(wěn)定是混凝土防滲墻安全施工的關(guān)鍵。本工程導(dǎo)向槽兩側(cè)墻體采用倒L型斷面，現(xiàn)澆C10混凝土構(gòu)筑，槽內(nèi)凈寬45cm，頂面高于施工場(chǎng)地10cm以阻止地表水流入。其結(jié)構(gòu)見下圖：2.1.3、抓斗成槽土石壩防滲墻開槽施工工藝主要鋸槽法和挖掘法。鋸槽法主要有往履射流式開槽、鏈斗式開槽、液壓式開槽；挖掘法主要有沖擊鉆法、抓斗法、沖抓結(jié)合法。根據(jù)本工程地質(zhì)條件及生產(chǎn)性試驗(yàn)確定采用挖掘法中抓斗法，并制定了“三抓法”的施工方案，即采用KH-180液壓抓斗機(jī)先抓取槽段的主孔再抓取中間的副孔成槽。2.1.3.1、槽段劃分槽段劃分為、序槽段，根據(jù)設(shè)備及地質(zhì)條件確定、序槽段開挖長(zhǎng)度同為7.5m，每個(gè)槽段分為兩個(gè)主孔及一個(gè)副孔，先施工序槽段，后施工序槽段。2.1.3.2、槽段成槽槽段成槽采用“三抓法”，在導(dǎo)向槽上放樣標(biāo)識(shí)孔位，將抓斗對(duì)正孔位后進(jìn)行垂直造孔。首先施工槽段兩端2.8m的主孔，主孔完成后再抓中部1.9m的副孔。主、副孔完工即該施工槽段成槽完工，經(jīng)監(jiān)理確定巖層巖性，并最終確定該施工槽段成槽深度。2.2、護(hù)壁泥漿泥漿在造孔成槽過程中起固壁、懸浮、攜渣、冷卻鉆具和潤(rùn)滑的作用，成墻后還可增加墻體的抗?jié)B性能，本工程泥漿采用膨潤(rùn)土拌制，泥漿配合比為水1000kg、膨潤(rùn)土50kg、Na2CO31kg；固壁泥漿性能指標(biāo)密度1.1g/cm3如漏斗粘度25s、含砂量3%。新制泥漿經(jīng)過24h膨化后，利用供漿管輸送至槽孔內(nèi)使用，成槽及槽段澆筑過程中回收的泥漿，經(jīng)凈化后可重復(fù)使用。槽孔孔口泥漿面在成槽過程中保持在導(dǎo)向槽頂面以下3050cm范圍內(nèi)。2.3、防滲墻體灌筑混凝土防滲墻是在泥漿下灌筑混凝土，本工程是采用剛性導(dǎo)管法進(jìn)行墻壁體灌注，混凝土豎向順導(dǎo)管下落，利用導(dǎo)管隔離泥漿，使其不與混凝土接觸，導(dǎo)管內(nèi)混凝土依靠自重壓擠下部管口的混凝土，并在已灌入的混凝土體內(nèi)流動(dòng)、擴(kuò)散上升，最終置換出泥漿，保證混凝土的整體性。2.3.1、清孔換漿槽段終孔驗(yàn)收合格后進(jìn)行清孔，清孔采用抓斗抓取淤泥，利用下設(shè)潛水排污泵抽漿，并及時(shí)用新鮮泥漿補(bǔ)充。清孔換漿結(jié)束1h后，達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)：孔底淤積厚度不大于10cm；泥漿參數(shù)為：槽內(nèi)泥漿比重不大于1.1g/cm3，粘度不大于35s，含砂量不大于3%。清孔換漿工作可以結(jié)束。槽段清孔換漿結(jié)束前將鋼絲刷子安裝在抓斗斗體上，緊貼一、二期混凝土結(jié)合面，分段上下反復(fù)提動(dòng)，達(dá)到刷子上不帶泥屑，孔底淤積不再增加，即接頭面清洗合格。2.3.2、槽段混凝土灌注2.3.2.1、清孔換漿結(jié)束后，下設(shè)混凝土灌注導(dǎo)管，導(dǎo)管內(nèi)徑為200mm。一期槽段長(zhǎng)度為7.5m，下設(shè)三套導(dǎo)管，兩側(cè)導(dǎo)管距槽端11.5m；二期槽段由于套抓接頭，槽段長(zhǎng)度為8.2m，下設(shè)三套導(dǎo)管，兩側(cè)導(dǎo)管距孔端1.0m；同時(shí)，槽段內(nèi)導(dǎo)管間距不大于3.5m。導(dǎo)管底部距槽孔底板不大于25cm，當(dāng)槽底高差大于25cm時(shí)將導(dǎo)管置于控制范圍的最低處。2.3.2.2、灌注前導(dǎo)管內(nèi)置入可浮起的隔離塞球，灌注時(shí)先注入水泥砂漿，隨即注入足夠的混凝土，擠出塞球并埋住導(dǎo)管底端，避免混凝土與泥漿混合。2.3.2.3、灌注過程中每30min測(cè)量一次混凝土面，每2h測(cè)量一次導(dǎo)管內(nèi)混凝土面，根據(jù)混凝土面上升情況，決定導(dǎo)管的提升長(zhǎng)度。導(dǎo)管在混凝土內(nèi)的埋深最小不得小于1.0m，最大不得大于6.0m，在保證埋深的前提下，隨著混凝土面的上升，用吊車提升導(dǎo)管，并將頂部的部分導(dǎo)管拆除。2.3.2.4、槽孔內(nèi)混凝土面上升至槽口時(shí)，采用泥漿泵抽出濃漿，并提升導(dǎo)管，減小埋深，增加混凝土的沖擊力，直至混凝土頂面超出設(shè)計(jì)墻頂標(biāo)高0.5m，即可停止?jié)仓纬鰧?dǎo)管。2.4、槽段接頭處理相鄰槽段的銜接部分即為接頭，本工程采用鉆鑿法進(jìn)行接頭連接，即一期槽段澆筑完畢后12小時(shí)后，視混凝土強(qiáng)度進(jìn)行二期槽段造孔時(shí)，將一期槽段混凝土套抓35cm，以保證接頭質(zhì)量。3、混凝土防滲墻成墻技術(shù)應(yīng)用常出現(xiàn)的問題3.1、坍塌、漏漿槽段在成槽過中會(huì)出現(xiàn)局部坍塌和大面積坍塌，當(dāng)出現(xiàn)局部坍塌時(shí)加大泥漿密度，出現(xiàn)大面積塌孔時(shí)用優(yōu)質(zhì)粘土（摻入20%水泥）回填到坍塌處以上12m，待沉積密實(shí)后再進(jìn)行施工，同時(shí)在相應(yīng)地段減小了槽段開挖長(zhǎng)度。槽段成槽開挖過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)的漏漿現(xiàn)象，出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象常采用處理措施有（1）平拋粘土，加大泥漿比重或拋入鋸末進(jìn)行堵漏；（2）松散地層，造孔應(yīng)循序漸進(jìn)，預(yù)防在先，穩(wěn)中求快；（3）證泥漿供應(yīng)強(qiáng)度和質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)漏漿及時(shí)補(bǔ)充；（4）對(duì)漏失嚴(yán)重的地層用速凝水泥等特殊材料處理，必要時(shí)還應(yīng)對(duì)槽孔進(jìn)行回填。3.2、導(dǎo)管堵塞成墻灌注混凝土過程中有時(shí)會(huì)出導(dǎo)管堵塞，針對(duì)導(dǎo)管堵塞采用搗、頓方法疏通，如果無效將導(dǎo)管全部拔出、沖洗、并重新下設(shè)，用泥漿泵抽凈導(dǎo)管內(nèi)泥漿后繼續(xù)澆筑，同時(shí)還要核對(duì)混凝土面高程及導(dǎo)管長(zhǎng)度，確認(rèn)導(dǎo)管的埋入深度。4、混凝土防滲墻成墻技術(shù)應(yīng)用應(yīng)注的問題4.1、控制好抓接頭的時(shí)間抓接頭時(shí)間太短混凝土沒有凝固，時(shí)間太長(zhǎng)混凝土強(qiáng)度太高，抓接頭適宜的時(shí)間為墻體澆筑后12小時(shí)，最遲不超過24小時(shí)，抓斗抓取時(shí)斗體一側(cè)為混凝土另一側(cè)為土，斗體受力分布不均勻，容易造成槽孔沿軸線方向偏移，導(dǎo)致接頭質(zhì)量無法保證，同時(shí)嚴(yán)重影響造孔成槽進(jìn)度，撐握好抓接頭的時(shí)間是成槽進(jìn)度快慢的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。4.2、吊裝設(shè)備的配置和保養(yǎng)本工程的混凝土運(yùn)輸采用3臺(tái)1m3自卸汽車運(yùn)輸混凝土，1臺(tái)12t吊車吊臥罐的較為經(jīng)濟(jì)的設(shè)備組合。吊車配置偏少，在施工中吊車一旦出現(xiàn)機(jī)械