摘要：混凝土防滲墻是覆蓋層地基和土石壩(圍堰)工程的主要防滲措施。自1998年長(zhǎng)江三峽工程二期圍堰混凝土防滲墻取得成功以后,我國(guó)的防滲墻技術(shù)總體上達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平,近年來(lái)并不斷有新的發(fā)展。
關(guān)鍵詞：混凝土防滲墻 技術(shù) 進(jìn)展
收稿日期; 2006 - 12 - 22 作者簡(jiǎn)介:夏可風(fēng)(1943 - ) ,男,教授級(jí)高級(jí)工程師,從事專業(yè)41年。
1 概述
我國(guó)的水利水電工程采用混凝土防滲墻技術(shù)始于上世紀(jì)50年代。1958年湖北省明山水庫(kù)創(chuàng)造了預(yù)制連鎖管柱樁防滲墻。同年在山東省青島月子口水庫(kù)用這種辦法在砂礫石地基中首次建成了深20m、有效厚度43cm的樁柱式混凝土防滲墻。1959年在北京市密云水庫(kù)砂礫石地基中創(chuàng)造出一套用鉆劈法建造深44m、厚80 f 的槽孔型混凝土防滲墻的新方法,取得了巨大成功。
目前混凝土防滲墻已是覆蓋層地基和土石壩(圍堰)工程的主要防滲措施,并且擴(kuò)展到其他領(lǐng)域,近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)防滲墻技術(shù)不斷向深度、難度和廣度發(fā)展,取得新的進(jìn)展。
2 防滲墻技術(shù)進(jìn)展
2. 1 工程規(guī)模增大,施工難度提高
(1)工程規(guī)模大 河北黃壁莊水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程副壩混凝土防滲墻長(zhǎng)度4860m、防滲面積27. 1萬(wàn)m2、澆筑混凝土28. 4萬(wàn)m3。所在地層為多層結(jié)構(gòu),砂層、卵石層和基巖溶蝕是造孔施工的主要困難。該工程是我國(guó)工程量最大的混凝土防滲墻,經(jīng)過4年施工于2003年完成。
四川獅子坪水電站,壩基覆蓋層主要為含漂卵礫石,深90～102m,混凝土防滲墻墻厚1. 2m,最大墻深101. 8m,這是已完成的最深的混凝土防滲墻,它標(biāo)志著我國(guó)混凝土防滲墻的施工能力已經(jīng)跨過百m深的水平。
(2)施工強(qiáng)度高 施工強(qiáng)度最高的是金沙江向家壩水利樞紐一期圍堰混凝土防滲墻,該防滲墻面積近5. 2萬(wàn)m2 ,厚0. 8m,最大深度81. 8m,地層主要為砂卵礫石,要求5個(gè)月完成,組織了137臺(tái)沖擊鉆機(jī)、6臺(tái)抓斗和1臺(tái)液壓銑槽機(jī)同時(shí)施工,最大施工強(qiáng)度達(dá)到造孔1. 6萬(wàn)m2 /月,成墻2. 4萬(wàn)m2 /月。
(3)施工條件困難 四川冶勒水電站壩基覆蓋層主要為弱膠結(jié)卵礫石層,深度超過420m,壩基及岸坡混凝土防滲墻分上下兩段建造,上段在地面施工,下段在專門開挖的隧洞中施工,隧洞的頂部即上下兩墻的連接處進(jìn)行水泥灌漿。防滲墻總深度140m,防滲面積5. 5萬(wàn)m2 ,其中下墻最大深度達(dá)到84. 85m,墻厚1.0m,為國(guó)內(nèi)在隧洞中建成的防滲墻的最大深度,工程于2004年建成,現(xiàn)在運(yùn)行良好。
(4)綜合難度大 長(zhǎng)江三峽二期上游圍堰是綜合難度最大的代表性工程。二期上游圍堰長(zhǎng)1439. 59m,高82. 5m,堰基為水下拋填卵石、原始砂卵石層、粉細(xì)砂層、風(fēng)化花崗巖體等,架空卵石、不穩(wěn)定粉細(xì)砂、風(fēng)化花崗巖中的塊球體,以及河槽側(cè)面基巖陡坡等不利地質(zhì)條件給施工帶來(lái)了極大的困難。圍堰防滲曾咨詢國(guó)外著名承包商,提出采用2道混凝土防滲墻和5排高噴防滲墻,工期要2個(gè)枯水期。我國(guó)設(shè)計(jì)和施工單位聯(lián)合攻關(guān),實(shí)際采用1道塑性混凝土防滲墻,河床深處局部2 道防滲墻,最大墻深73. 5m,成墻面積4. 1萬(wàn)m2 ,墻下基巖通過預(yù)埋灌漿管進(jìn)行帷幕灌漿。
三峽二期圍堰在我國(guó)首次引進(jìn)了最先進(jìn)的液壓銑槽機(jī),配合抓斗、沖擊鉆機(jī),自1997年11月至次年5月完成。完成后基坑滲水量?jī)H為設(shè)計(jì)的1 /20。該項(xiàng)目獲得國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
2. 2 施工方法不斷改進(jìn)
(1)傳統(tǒng)沖擊鉆機(jī)不斷改進(jìn) 傳統(tǒng)的鋼繩沖擊鉆機(jī)引進(jìn)50年來(lái),由于它具有能夠適應(yīng)各種地層、操作維修簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),至今仍被廣泛使用,而且不斷地改進(jìn)。主要的改進(jìn)之處有:增加反循環(huán)出渣系統(tǒng),變使用抽筒間斷出渣為使用泥漿反循環(huán)連續(xù)出渣,加大電機(jī)功率,改進(jìn)鉆頭形式,增大鉆頭重量,鉆頭重量由以往的1. 5 t增加到3～5 t;改進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu),延長(zhǎng)易損零配件壽命,提高機(jī)械的綜合性能。由于這些改進(jìn),增加了鉆機(jī)的沖擊功和耐用性,鉆孔工效顯著提高。
(2)先進(jìn)施工設(shè)備獲得推廣應(yīng)用 抓斗挖槽機(jī)和液壓銑槽機(jī)逐漸推廣應(yīng)用。特別是抓斗,由于其對(duì)地層的適應(yīng)性較廣,可以配備重鑿( 8～12 t)對(duì)堅(jiān)硬地層進(jìn)行沖鑿,工效高而設(shè)備價(jià)格適中,因此在許多工程中成為主力施工設(shè)備。鉆抓法和純抓法也成為應(yīng)用越來(lái)越多的施工方法。
液壓銑槽機(jī)工效高,造孔質(zhì)量好。冶勒水電站壩基隧洞中施工的防滲墻采用了高度僅為5. 2 m的低凈空液壓銑槽機(jī),在粉質(zhì)土、砂卵石和膠結(jié)巖中造孔平均工效達(dá)到68m2 /d,施工工效為同時(shí)施工的沖擊反循環(huán)鉆機(jī)的20倍。其主要缺點(diǎn)是設(shè)備價(jià)格昂貴,可適用的地層在我國(guó)西南地區(qū)不多。
(3)采用先進(jìn)的清孔技術(shù) 清孔是混凝土防滲墻施工的關(guān)鍵工序,以往由于清孔不徹底而導(dǎo)致防滲墻質(zhì)量缺陷的情況屢有發(fā)生。現(xiàn)在除了沖擊反循環(huán)鉆機(jī)可以采用泵吸反循環(huán)清孔外,氣舉反循環(huán)也較多地應(yīng)用到工程中。四川田灣河仁宗海水電站82. 5m深混凝土防滲墻采用氣舉反循環(huán)進(jìn)行清孔施工,獲得良好效果。
(4)墻段接頭技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先 墻段接頭技術(shù)取得了關(guān)鍵性的突破,中國(guó)水利水電基礎(chǔ)工程局科研所研制的專利“拔管技術(shù)”首次在黑龍江尼爾基水庫(kù)壩基4萬(wàn)余m2 的防滲墻工程中, 112 個(gè)一期槽孔、222 個(gè)接頭孔全部采用拔管法施工,墻厚80cm,最大深度39. 75m, 100%獲得成功,為加快該工程的進(jìn)度作出了巨大貢獻(xiàn)。此后在其他工程中,拔管深度不斷加大,直至達(dá)到93. 5m (四川獅子坪水電站,接頭管直徑1. 0m) ,為深墻和高強(qiáng)度的混凝土防滲墻施工提供了有力的技術(shù)支持。
我國(guó)小浪底水利樞紐主壩二期防滲墻由法國(guó)地基公司施工,該項(xiàng)目采用橫向低強(qiáng)混凝土接頭和液壓銑槽機(jī)造孔,砂卵石地層,防滲墻最大深度70. 3m,厚1. 2m,長(zhǎng)151m,僅93d就完成了全墻5101m2 的施工任務(wù)。由于該工程價(jià)格高、投入大,至今沒有國(guó)內(nèi)承包商打破記錄。
(5)人工挖孔成墻 盡管各種造孔機(jī)械競(jìng)相改進(jìn),但在某些特定的條件下原始的人工挖孔成墻仍有優(yōu)勢(shì)。陜西黑松林水庫(kù)壩基防滲加固工程混凝土防滲墻部分墻段(長(zhǎng)42m,最大深度30. 5m)采用人工挖槽方式施工,主要地層為黃土和砂卵石層,基巖為砂巖,未進(jìn)行支護(hù)。施工表明在砂卵石和基巖的人工開挖工效高于沖擊鉆機(jī)工效。還有一些條件適宜的工程也采用過這種造孔方式,施工順利。
(6)混凝土或砂漿薄防滲墻 由于堤防和小型水庫(kù)防滲的需求,薄型混凝土防滲墻、砂漿防滲墻近10年來(lái)獲得了巨大的發(fā)展。這種防滲墻采用薄型抓斗、射水成槽機(jī)、鋸槽機(jī)或鏈斗式挖槽機(jī)在堤壩或地基中挖掘槽孔(或連續(xù)的溝槽) ,然后澆筑塑性混凝土或混凝土而成。不同的挖槽機(jī)械,適用的地層不同,可施工的防滲墻厚度和深度也不同。一般的薄型防滲墻厚度為20～40cm,深度20～40m。此法在挖掘連續(xù)的溝槽以后,也可以進(jìn)行垂直鋪塑(防滲膜)形成地基防滲結(jié)構(gòu)。
砂漿防滲墻通常是在地層中擠入成槽器具,通過它向地層注入漿液或砂漿,凝固后形成連續(xù)的防滲墻體。成墻深度一般在18m 以內(nèi),墻體厚度在7. 5 ～15cm之間。適用地層為砂性土和粒徑較小的砂礫石層。這類方法主要有振動(dòng)板樁墻法、振動(dòng)切槽法、振動(dòng)沉模法。
2. 3 墻體材料
近期以來(lái),防滲墻墻體材料呈現(xiàn)多樣化。塑性混凝土、普通混凝土、高強(qiáng)混凝土和鋼筋混凝土都有應(yīng)用。
由于結(jié)構(gòu)受力的需要,小浪底水利樞紐壩基防滲墻采用了強(qiáng)度等級(jí)35MPa的高強(qiáng)混凝土,冶勒水電站壩基防滲墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到C90 40,是我國(guó)水工混凝土防滲墻材料強(qiáng)度最高的。高強(qiáng)混凝土防滲墻施工的困難主要在于墻段連接,一般來(lái)說必須采用技術(shù)或設(shè)備要求較高的拔管法或銑削法施工。
塑性混凝土已廣泛應(yīng)用到圍堰、堤防和小型水利工程中。長(zhǎng)江三峽工程二期圍堰防滲墻全部采用了塑性混凝土和“柔性材料”(一種風(fēng)化砂砂漿) 。圍堰施工時(shí)塑性混凝土機(jī)口取樣試驗(yàn)R28 = 5. 04MPa, E =1. 284GPa, K = 2. 5 ×10 - 8 cm / s。經(jīng)過4年多運(yùn)行,拆除的墻體取樣試驗(yàn)成果R = 11. 4MPa, E = 5. 052GPa,K = 3. 2 ×10 - 10 cm / s。可以看出塑性混凝土后期強(qiáng)度、抗?jié)B性能增長(zhǎng)較多,這與其他試驗(yàn)研究和觀測(cè)成果也是一致的,塑性混凝土不僅可以用于臨時(shí)工程、小型工程,完全也可以用于永久性工程和大型工程。我國(guó)的塑性混凝土水泥用量一般為140～320kg/m3 ,國(guó)外通常少于100 kg/m3。
自凝灰漿由水泥、水、膨潤(rùn)土加入緩凝劑和分散劑配制而成,在防滲墻槽孔挖掘過程中不斷將這種漿液注入槽孔中起護(hù)壁作用,在槽孔開挖完成以后,護(hù)壁漿液自行凝固成為防滲墻體。固化灰漿防滲墻則是使用普通泥漿護(hù)壁造孔,槽孔完成后將槽內(nèi)泥漿置換或在泥漿中添加混合料,形成固化灰漿凝固成墻。
自凝灰漿和固化灰漿防滲墻作為一種快速和廉價(jià)的防滲技術(shù),在我國(guó)大亞灣核電站、長(zhǎng)江三峽三期圍堰和一些大型深基坑防水幕施工中被采用,施工速度快,防滲效果好。其中南水北調(diào)中線一期穿黃工程北岸豎井外圍擋水帷幕固化灰漿防滲墻深71. 6m,是國(guó)內(nèi)外最深的。
2. 4 護(hù)壁泥漿技術(shù)
由于工程所在地粘土資源的困難、環(huán)保的要求和膨潤(rùn)土泥漿的質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì),近10年來(lái),防滲墻造孔護(hù)壁材料越來(lái)越普遍地采用了商品膨潤(rùn)土泥漿,這是我國(guó)混凝土防滲墻施工技術(shù)水平提高的重要標(biāo)志之一。
泥漿的處理劑不斷有新產(chǎn)品推出,MMH正電膠即是其中的一種,以正電膠為主處理劑配制的泥漿稱為正電膠漿液。不久前田灣河水電站混凝土防滲墻工程在松散粉細(xì)砂等易坍孔擴(kuò)孔的地層中,使用正電膠泥漿造孔,不僅泥漿性能大大改善,有效地抑制了地層坍塌,同時(shí)節(jié)約了大量的膨潤(rùn)土。
國(guó)外采用了一種新型的環(huán)保泥漿(超級(jí)泥漿) ,我國(guó)也進(jìn)行了試驗(yàn)性應(yīng)用。這種泥漿以高分子聚合物聚丙烯酰胺與水調(diào)制而成,是一種無(wú)土泥漿,它不與造孔產(chǎn)生的泥渣發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng),濾出的渣土可及時(shí)分離運(yùn)走,泥漿循環(huán)使用,不產(chǎn)生大量的廢漿。目前這種泥漿材料尚未實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,大面積推廣尚需時(shí)日。
基于環(huán)保和降低成本的考慮,泥漿凈化和循環(huán)使用已經(jīng)成為施工的基本要求。
2. 5 墻下帷幕灌漿
由于防滲墻的施工深度有限,或者防滲墻下面的基巖透水性大,所以在許多工程中采用了防滲墻下接帷幕灌漿的防滲結(jié)構(gòu)形式。冶勒水電站壩基防滲墻部分地段下設(shè)3排孔的帷幕灌漿,其中2排孔通過防滲墻內(nèi)預(yù)埋灌漿管進(jìn)行,灌漿管平均埋設(shè)深度66m,最大78m,墻下灌漿深度最大57. 5m。第3排孔在防滲墻下游施工,鉆灌深度75. 5～119. 5m。新疆下坂地水庫(kù)壩基主要為冰積和沖洪積覆蓋層,最大深度149m,設(shè)計(jì)采用上墻下幕垂直防滲方案,墻深85m,墻下帷幕由5排孔組成, 1排孔灌漿通過在混凝土防滲墻內(nèi)埋管進(jìn)行,其他4排孔分別在防滲墻前后的覆蓋層中鉆灌。下坂地現(xiàn)場(chǎng)帷幕灌漿試驗(yàn)深度達(dá)到150m,采用孔口封閉灌漿法,這是我國(guó)最深的覆蓋層灌漿的記錄。下坂地工程現(xiàn)正在施工中。
2. 6 深基坑地連墻技術(shù)
水工混凝土防滲墻技術(shù)為其它建筑領(lǐng)域的深基坑施工創(chuàng)造了有利的條件。潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江公路大橋是我國(guó)公路橋梁建設(shè)史上規(guī)模最大、標(biāo)準(zhǔn)最高、技術(shù)最復(fù)雜的特大型橋梁工程, 其南汊懸索橋主跨徑長(zhǎng)達(dá)1490m,位居中國(guó)第一、世界第三,南汊橋北錨碇要承受6. 8萬(wàn)t的主纜拉力,被譽(yù)為“神州第一錨”,是大橋的關(guān)鍵部分,它要建設(shè)在一個(gè)江心洲的軟弱淤泥及松疏粉細(xì)砂層上,并且穿過軟弱地層坐落和深入到基巖。要開挖一個(gè)世界罕見、國(guó)內(nèi)第一的特大深基坑,中國(guó)的建橋?qū)＜以鵀橹M(jìn)行了長(zhǎng)期的研究,比較了多種施工方案,最后選定水工混凝土防滲墻施工方法,僅用了5個(gè)月的時(shí)間完成了長(zhǎng)69m,寬50m,厚1. 2m,平均深56. 5m的大型地下連續(xù)墻。潤(rùn)揚(yáng)大橋北錨碇地連墻還擁有我國(guó)最重的鋼筋籠( 99. 4 t) 、最深的V型鋼板接頭(53. 2m) 、嵌入堅(jiān)硬基巖最深(花崗巖7. 1m)等多個(gè)單項(xiàng)全國(guó)第一。潤(rùn)揚(yáng)大橋北錨碇地連墻的設(shè)計(jì)水平和施工質(zhì)量受到了交通部領(lǐng)導(dǎo)和國(guó)內(nèi)外專家的高度評(píng)價(jià)。此后利用類似技術(shù)還施工了武漢陽(yáng)邏長(zhǎng)江公路大橋南錨碇地連墻、廣州黃埔大橋南汊橋北錨碇地連墻、南水北調(diào)穿黃隧洞南北岸工作井等工程,它們的有些技術(shù)指標(biāo)超過了潤(rùn)揚(yáng)大橋。
與一般水工混凝土防滲墻不同,深基坑地連墻由于同時(shí)具有承重、擋土、防滲的功能,施工后其墻內(nèi)土體要開挖掉,因此在混凝土強(qiáng)度、鋼筋籠設(shè)置、墻間接縫等方面要求更高。上述工程的建成標(biāo)志著我國(guó)的深基坑技術(shù)已經(jīng)達(dá)到很高的水平。
2. 7 防滲墻的質(zhì)量檢查和事故
防滲墻工程是隱蔽工程,工程質(zhì)量主要依靠施工過程(工序)質(zhì)量來(lái)保證?；炷练罎B墻墻體質(zhì)量檢查基本的方法仍是抽樣進(jìn)行鉆孔取芯、注水試驗(yàn),或墻頂開挖觀察等。隨著物探技術(shù)的發(fā)展和成熟,聲波透射等也越來(lái)越多地應(yīng)用到工程上。聲波透射可以通過鉆孔進(jìn)行,也可以專門預(yù)埋測(cè)試管進(jìn)行,還可以利用預(yù)埋的灌漿管進(jìn)行。
防滲墻施工一般來(lái)說是很安全的,但情況不明或處置不當(dāng)也可能釀成重大事故,特別是在病險(xiǎn)水庫(kù)處理時(shí)尤應(yīng)謹(jǐn)慎。近年來(lái)有一些工程在壩體混凝土防滲墻施工時(shí)發(fā)生了重大事故,導(dǎo)致了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重拖延工期。比較典型的是河北省某水庫(kù)副壩混凝土防滲墻施工中多次發(fā)生槽孔坍塌、壩體塌坑、壩體塌陷,其中最嚴(yán)重的一次塌坑面積46. 2m ×53. 5m,影響范圍127m ×79. 5m,最大塌陷深度12. 1m,一次流失壩體土體積3900m3。分析事故的原因,一是地質(zhì)條件復(fù)雜,壩基卵石層存在強(qiáng)滲漏帶,基巖上部有溶隙、溶槽、溶洞等集中滲漏通道;其次是施工工藝不適當(dāng),護(hù)壁泥漿質(zhì)量不好,堵漏措施不力等。
事故能控制在施工過程中還是幸運(yùn)的,更有甚者如四川某工程的圍堰防滲墻由于片面追求低價(jià)中標(biāo)等諸多原因,造成質(zhì)量低劣,竣工后基坑抽水時(shí)多處發(fā)生滲透破壞,從而不得不進(jìn)行全面“補(bǔ)強(qiáng)”,實(shí)際是重建一道面積為6萬(wàn)多m2 新防滲墻,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,這可能是國(guó)內(nèi)外防滲墻歷史上最為嚴(yán)重的事故和教訓(xùn)。
3 工程實(shí)例
3. 1 工程概況
某地下變電站地連墻工程全部為地下結(jié)構(gòu),基坑開挖深度33. 4m,地下主體結(jié)構(gòu)采用框架剪力墻結(jié)構(gòu),基坑維護(hù)采用圓形地下連續(xù)墻。地連墻施工為本次輸變電工程中的重要環(huán)節(jié),地連墻外徑130m,周長(zhǎng)408. 41m,墻厚1. 20m。地連墻選用液壓雙輪銑與抓斗聯(lián)合成槽施工,槽段連接采用工字鋼接頭。
該項(xiàng)工程由中國(guó)水電基礎(chǔ)局有限公司承建,于2006年1月18日正式成墻施工, 7月13日地下連續(xù)墻竣工,成槽18060. 62m3 ,澆水下混凝土16909. 61m3。
3. 2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件
根據(jù)前期勘探孔資料,地連墻施工范圍內(nèi)地基土層自上而下大致分為三個(gè)層段:
(1)人工填土 多為建筑地基,由碎磚、木樁、混凝土基礎(chǔ)及一部分塘泥組成,松散,厚度一般在3. 0～5. 0m;
(2)粘土層 該層上部為粉質(zhì)粘土,飽和,可塑,局部夾少量薄層粉土,厚度0. 4～2. 4m,錐尖阻力一般為0. 66MPa;中部為淤泥質(zhì)粘土,飽和,流塑,局部夾粉土、粉砂,為上海地區(qū)典型的軟土層,厚度9. 4 ～17.6m,錐尖阻力一般為0. 55MPa;下部為粉質(zhì)粘土,很濕,軟塑,夾砂質(zhì)粘土,厚度6. 3～13. 0m,錐尖阻力一般為0. 72～0. 98MPa;
(3)砂層 該層為粉砂,飽和,中密～密實(shí),夾少量粘性土,含云母,厚度6. 2～11. 6m,錐尖阻力一般為19. 28MPa。砂層下部為粉質(zhì)粘土,平均層厚14. 76m。本工程基坑面積大,開挖深,基坑圍護(hù)所在的粉質(zhì)粘土與粉砂互層、砂性土可能對(duì)基坑產(chǎn)生流砂、管涌、坑底突涌以及承壓水沿地連墻、抗拔樁側(cè)壁滲透。
現(xiàn)場(chǎng)地基淺層地下水屬潛水類型,補(bǔ)給來(lái)源主要為降水、地表徑流,水位動(dòng)態(tài)為氣象型。
3. 3 地連墻施工
3. 3. 1 施工工藝流程 見圖1。
3. 3. 2 槽段劃分 圓形地連墻外徑130m, 周長(zhǎng)408. 41m。分六個(gè)區(qū)施工,其中A、C、E三個(gè)區(qū)設(shè)有“T”型槽段,單元槽分Ⅰ、Ⅱ期施工, Ⅰ期槽40個(gè), Ⅱ期槽37個(gè),槽段劃分情況見圖2。
3. 3. 3 成槽方法
(1)使用抓斗抓取上部人工填土、粉質(zhì)粘土和砂質(zhì)粉土層,施工Ⅰ期槽孔時(shí),抓斗分三抓成槽;施工Ⅱ期槽孔時(shí),采用三抓或一抓成槽。
(2)抓斗抓至砂層后,使用液壓銑銑削下部砂層至孔底,施工方法與抓斗相同,施工Ⅰ期槽孔時(shí),分三銑成槽;施工Ⅱ期槽孔時(shí),采用三銑或一銑成槽。
(3)成槽質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)及措施
1)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)
槽孔長(zhǎng)度允許誤差: ±3cm;
槽孔寬度: ≥1. 2m,允許偏差±2cm;
槽口位置偏差: ≤3cm;
成槽偏斜率: ≤1 /600 (1. 67‰) ;
墻頂中心線允許偏差: ±2cm;
2)質(zhì)量控制措施 導(dǎo)墻施工時(shí)準(zhǔn)確定位,確保槽孔口位置的準(zhǔn)確。抓斗開槽時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)槽孔偏差控制斗體下放位置,將斗體中心線對(duì)正槽孔中心線,緩慢下放斗體抓取地層,以此保證槽孔垂直。液壓銑的銑削導(dǎo)架上配備有測(cè)斜儀,隨時(shí)可以監(jiān)測(cè)成槽的偏斜情況,從而指導(dǎo)操作手調(diào)整施工,控制成槽偏斜率在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)。
成槽達(dá)到設(shè)計(jì)深度后,進(jìn)行槽孔驗(yàn)收,驗(yàn)收項(xiàng)目包括槽孔深度、寬度和偏斜情況。采用超聲波測(cè)井儀進(jìn)行測(cè)量。該儀器可同時(shí)測(cè)繪X軸和Y軸兩個(gè)方向的孔形,并打印地連墻槽形圖譜,對(duì)圖譜進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,可以直接指導(dǎo)下一步施工。
3. 3. 4 墻段連接方法 本工程墻段連接采用工字鋼法。在Ⅰ期槽鋼筋籠的兩端焊接工字鋼作為墻段接頭,鋼筋籠及工字鋼下設(shè)安裝后,開始澆筑混凝土,同時(shí),隨著混凝土面的上升在槽孔兩側(cè)的空腔內(nèi)填碎石,要求碎石頂面高出混凝土面一定高度。Ⅱ期槽成槽后,下設(shè)鋼筋籠,澆筑混凝土,從而實(shí)現(xiàn)墻段連接。
3. 3. 5 固壁泥漿及清孔換漿方法 地連墻槽孔施工時(shí),采用膨潤(rùn)土泥漿進(jìn)行護(hù)壁。膨潤(rùn)土選用山東濰坊鈣基二級(jí)膨潤(rùn)土。
槽孔終孔驗(yàn)收合格后,采用液壓銑及泥漿凈化系統(tǒng)聯(lián)合進(jìn)行清孔換漿。經(jīng)凈化后的泥漿流回到槽孔內(nèi),如此循環(huán)往復(fù),直至回漿達(dá)到混凝土澆筑前槽內(nèi)泥漿的標(biāo)準(zhǔn)。
清孔換漿過程控制措施及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn):
1) 嚴(yán)格控制新制泥漿性能,調(diào)整配合比,滿足槽孔穩(wěn)定和固壁要求;
2) 循環(huán)泥漿性能檢測(cè),質(zhì)量未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的泥漿應(yīng)及時(shí)改善,措施包括調(diào)整材料用量、加入高質(zhì)量的泥漿混合。
清孔換漿工作結(jié)束后1h,進(jìn)行檢查,合格標(biāo)準(zhǔn)為:孔底淤積厚度≤10cm;密度≤1. 18 g/m3 ; 1006型漏斗粘度19～25 s。
3. 3. 6 混凝土澆筑 混凝土澆筑施工要點(diǎn):
(1)采用泥漿下直升導(dǎo)管法澆筑,各套澆筑導(dǎo)管同時(shí)開澆。導(dǎo)管距孔底15～25cm左右,跑球法開澆;
(2)槽孔澆筑導(dǎo)管距孔端1. 0～1. 5m,中心距不大于4. 0m,根據(jù)本工程槽孔劃分情況,布置一套或兩套混凝土澆筑導(dǎo)管;
(3)各導(dǎo)管均勻進(jìn)料,混凝土面高差不大于0. 5m,導(dǎo)管埋深宜控制在2 ～8m,不得小于1m,不宜超過10m;
(4)澆筑過程中每隔1～2h檢測(cè)槽口熟料的坍落度,要求熟料入倉(cāng)時(shí)坍落度18～22cm;
(5)澆筑過程中,每間隔30min或每澆筑2～3車混凝土后測(cè)一次槽內(nèi)混凝土面。在現(xiàn)場(chǎng)繪制澆筑圖,以此作為拆卸導(dǎo)管的依據(jù)。在開澆和終澆階段應(yīng)縮短測(cè)量混凝土上升面的間隔時(shí)間。
(6)混凝土面平均上升速度不得小于2m /h,終澆高程不低于% 3. 0m;
(7)混凝土開澆時(shí),應(yīng)保證混凝土供應(yīng)連續(xù)。若出現(xiàn)中斷后,必須在40min內(nèi)恢復(fù)。
4 結(jié)束語(yǔ)
(1)隨著我國(guó)水利水電和整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展,混凝土防滲墻應(yīng)用越來(lái)越廣泛,施工技術(shù)快速進(jìn)步, 1998年完成的三峽二期圍堰混凝土防滲墻標(biāo)志著我國(guó)的防滲墻技術(shù)總體上已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
(2)我國(guó)西部地區(qū)還有不少工程位于深厚覆蓋層地基上,需要建造深度大于100m的混凝土防滲墻,更深更厚墻體材料更優(yōu)的地連墻在其他建筑領(lǐng)域也有需求,圍堰工程的混凝土防滲墻要求盡可能地高強(qiáng)度快速施工,這些都給混凝土防滲墻技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
(3)大型高效的防滲墻施工設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率仍然不高,需要工程機(jī)械和相關(guān)單位協(xié)力攻關(guān)取得突破。同時(shí)國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)環(huán)境抑制了防滲墻工程價(jià)格,使得許多工程施工無(wú)法采用先進(jìn)設(shè)備和先進(jìn)技術(shù),有的甚至進(jìn)行常規(guī)生產(chǎn)都有困難。一些大型混凝土防滲墻創(chuàng)造的高強(qiáng)度施工記錄也多是加大施工密度,依靠人海戰(zhàn)術(shù)(當(dāng)然需要嚴(yán)格高效的管理) 。這種局面需要改變。
(4)防滲墻技術(shù)是成熟的,工程質(zhì)量是可靠的,但對(duì)施工隊(duì)伍及其管理者的素質(zhì)要求也較高,忽視這一點(diǎn)也會(huì)造成災(zāi)難性的后果。
