張榮貴

摘要：超薄混凝土防滲墻在以上基礎(chǔ)上還有著施工周期短、見效快、造價(jià)低等明顯優(yōu)勢，并同樣能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件下的正常施工，可以從根本上解決壩體或壩基的滲漏問題，具有推廣應(yīng)用的價(jià)值。關(guān)鍵詞：防滲墻；施工；技術(shù)1 工程概況本文中提及的水庫是一座大(I)型注入式水庫，壩體為均質(zhì)土壩，壩長15km,壩頂寬6m，最大壩高18m，總庫容1．8×10 8m3。該水庫由于存在壩體浸潤線逸出點(diǎn)偏高、裂縫、淺層滑坡及壩基軟弱陽地址液化等與水的滲流作用密切相關(guān)的病險(xiǎn)情，被列為重點(diǎn)病險(xiǎn)水庫，致使多年來一直未能蓄水至設(shè)計(jì)水位，水庫應(yīng)有的效益不能亢分發(fā)揮，累計(jì)造成的經(jīng)濟(jì)損失十分巨大，直接影響了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。為盡早解除該水庫病險(xiǎn)情，充分發(fā)揮水庫灌溉效益，必須對該水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固處理。壩體混凝上防滲墻工程是水庫除險(xiǎn)加固處理的重要措施之一?？紤]到除險(xiǎn)加固工程時(shí)間的緊迫性和經(jīng)濟(jì)的合理性，此次防滲加固處理設(shè)計(jì)采用了超薄混凝土防滲墻方案。設(shè)汁墻厚250-300mm，墻體深入壩基上層或截穿砂層并深入其下土層2m。最大深度為24.5m，防滲墻總長1800m，截水面積26000m2，防滲墻體采用c5塑性混凝土，抗?jié)B標(biāo)號W6，膠凝材料為525,高抗硫酸鹽水泥。由于防滲墻設(shè)計(jì)墻體厚度最大僅為300mm，加之工期緊迫等因素，這都是常規(guī)混凝土防滲墻施工工藝所無法實(shí)現(xiàn)的。為了滿足工程需要，在引進(jìn)目前國際上最為先進(jìn)的成槽設(shè)備液壓抓斗的基礎(chǔ)上，改制了規(guī)格與設(shè)計(jì)墻體厚度一致的斗體，從而可以采用液壓抓斗這種先進(jìn)的成槽設(shè)備進(jìn)行超薄混凝土防滲墻施工，施上效率大幅度提高，有效縮短了施工周期，降低了工程造價(jià)，提早發(fā)揮了工程效益。2 施工方法水庫混凝土防滲墻工程設(shè)計(jì)防滲墻軸線與壩軸線基本一致，防滲墻施工在壩體頂部進(jìn)行。其施工特點(diǎn)是：壩頂最大寬度僅為6m，液壓抓斗進(jìn)行成槽作業(yè)時(shí)，壩面交通即刻中斷，其它各種配套施工設(shè)備(吊車、混凝土運(yùn)輸車、鉆機(jī)車等)只能自一個(gè)方向(跟隨抓斗之后并跨越已挖槽段)進(jìn)入現(xiàn)場作業(yè)，相互問干擾很大。因此，結(jié)合現(xiàn)場條件、施工工藝和工期要求合理安排施工方法非常重要。2．1 施工準(zhǔn)備根據(jù)壩體土質(zhì)在浸潤線以上呈堅(jiān)硬硬塑態(tài)，以及碾壓干密度達(dá)到16．96～18kN ／m3(局部干密度為14.6～15.6kN m3 )的具體情況，結(jié)合液壓抓斗成槽速度較快的特點(diǎn)，未專門建造施工導(dǎo)向槽，而是充分利用液壓抓斗自身良好的三級導(dǎo)向系統(tǒng)，在人工開挖出的寬0.3～0．4m、深度為0.5m的導(dǎo)槽內(nèi)直接進(jìn)行挖槽施工。從實(shí)施的效果來看是完全可行的，除局部地段槽口坍塌較為嚴(yán)重外，絕大部分槽口只有輕微坍塌，完全能夠保證施工的正常進(jìn)行，不但節(jié)省了時(shí)間，而且減少了不必要的開支。2.2 槽段劃分槽段長度的劃分要考慮混凝土澆筑強(qiáng)度和盡量減少墻段接頭的原則。根據(jù)地層條件和施工方法,將一、二期槽段長度分別劃分為10m和8m，這樣既有利于抓斗優(yōu)勢的發(fā)揮，又能充分利用3套澆筑導(dǎo)管的效用,總體減少了墻段接縫，提高了施工效率。2．3 施工機(jī)具成槽機(jī)具為HC-60型液壓抓斗，配備改制的250mm和300mm兩種規(guī)格的薄型斗體。該設(shè)備因具有獨(dú)特的三級導(dǎo)向系統(tǒng)和斗體可360°任意旋轉(zhuǎn)的良好性能，使得其具備了更大的靈活性和可操作性，為施工帶來了很大方便；另外，在較堅(jiān)硬的地層中配備XY 2型回轉(zhuǎn)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，配合液壓抓斗成槽。2．4 成槽工藝(1)直挖成槽：根據(jù)壩體補(bǔ)充勘探資料，在工程伊始將成槽方案初步確定為液壓抓斗直挖成槽，先施工一期槽段，再施工二期槽段形成連續(xù)墻體。在每一槽段中先抓單數(shù)孔(主孔)，后抓偶數(shù)孔(副孔)。每孔長度與抓斗張開寬度(2.5m)基本相同。此種方法在壩體的正常地段是完全可行的，平均工效可達(dá)到200m 2d。但施工中期發(fā)現(xiàn)，在防滲墻施工的大部分地段內(nèi)曾進(jìn)行過高壓旋噴灌漿處理，液壓抓斗直挖成槽較為困難，工效大幅降低為90m2 /d左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足施工進(jìn)度要求，必須采取有效措施加以解決。(2)“多鉆一抓”成槽：液壓抓斗成槽工效明顯降低的原因．初步分析是由于施工段經(jīng)高壓旋噴灌漿處理或壩體相對致密、堅(jiān)硬，以及薄型斗體重量較輕所造成的。首先采取的措施就是“兩鉆一抓”的方法。鉆孔采用XY一2型回轉(zhuǎn)鉆機(jī)、泥漿固壁、全斷面鉆進(jìn)的工藝，鉆孔直徑與墻體厚度一致(250～300mrn)，鉆孔中心距2.5m，但實(shí)施后效果并不明顯。隨后，逐步將鉆孔中心距加密直至0.5～O.6m，工效才提高到了250m2／d左右，確保了工程按期完工。從施工情況來看，4臺回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)配合一臺液壓抓斗是較為合理的。“多鉆一抓”的成槽工藝是首次應(yīng)用于超薄混凝土防滲墻施工，實(shí)踐證明能夠較好地解決堅(jiān)硬、復(fù)雜地層施工效率低的實(shí)際問題。不失為一種高效優(yōu)質(zhì)的施工方法，為今后類似問題的處理提供了良好借鑒。2．5 墻段連接與接頭刷洗相鄰槽段的連接處是混凝土防滲墻工程的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，結(jié)合本工程地層特點(diǎn)、施工方法和場地條件等實(shí)際情況，確定采用套打一鉆的接頭工藝，這主要需控制好一期槽段端孔和接頭孔的孔斜率，以避免墻段連接出現(xiàn)偏差?？仔甭室话憧刂圃?0%以內(nèi)。為減少施工過程中各道工序之間的相互干擾，保證作業(yè)的正常、連續(xù)進(jìn)行，接頭刷洗沒有采用常規(guī)的重錘刷洗法，而是結(jié)合液壓抓斗成槽的特性，自制了特種鋼絲刷，將其安裝在抓斗的斗齒上，利用斗體的自重和抓斗提升、下放的靈活性刷洗接頭孔混凝土壁上的泥皮，取得了事半功倍的良好效果。2．6 混凝土澆筑泥漿下混凝土澆筑采用常規(guī)的直升導(dǎo)管法。施工初期，混凝土輸送采用自卸翻斗車運(yùn)輸至槽段處對口進(jìn)入導(dǎo)管漏斗。此法由于受場地條件影響太大，施工非常困難，之后改用在壩后適當(dāng)部位安置混凝土泵，直接將混凝土輸送至導(dǎo)管漏斗內(nèi)進(jìn)行澆筑的方法，既避免了場地條件的限制和工序間的影響，保證了混凝土澆筑的連續(xù)性，又減少了混凝土在運(yùn)輸過程中的離析現(xiàn)象，提高了混凝土的澆筑質(zhì)量。3 施工質(zhì)量檢查3．1 成槽檢驗(yàn)本工程共完成181個(gè)單元槽段，經(jīng)施工過程的嚴(yán)格控制和工序檢驗(yàn)，槽孔深度和寬度、偏斜率、孔底淤積厚度、泥漿比重、接頭刷洗等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，單元工程合格率100% ，優(yōu)良率75% 。3．2 混凝土澆筑過程檢驗(yàn)混凝上拌和嚴(yán)格按配合比配料，坍落度控制在18～22cm之間，混凝上運(yùn)輸至目的經(jīng)混凝土泵二次攪拌后直接輸送到澆筑導(dǎo)管內(nèi)，保證了混凝土的和易性和均一性；導(dǎo)管間距控制均符合規(guī)范要求；導(dǎo)管底口埋人混凝土深度一般為2～5m，混凝土澆筑順暢，上升速度均>2m／h，一般為4～5m／h；混凝土終澆高程符合設(shè)計(jì)要求。3．3 混凝土性能檢驗(yàn)混凝土取樣采取出倉口、人槽口隨機(jī)取樣。按要求抗壓強(qiáng)度取樣41組，滲透系數(shù)取樣15組。檢測結(jié)果表明：所有混凝土試塊抗壓強(qiáng)度均>5MPa，最小值為5.3MPa，平均抗壓強(qiáng)度為6.25MPa；抗?jié)B標(biāo)號均>W6，合格率100% 。抗壓強(qiáng)度和抗?jié)B系數(shù)均滿足設(shè)計(jì)要求。4 超薄混凝±防滲墻施工技術(shù)的主要特點(diǎn)4．1 施工效率高，工程造價(jià)低水庫大壩混凝土防滲墻工程于2001年9月初正式開工，由于采用了超薄墻設(shè)計(jì)和液壓抓斗直挖成槽和“多鉆一抓”的先進(jìn)施工技術(shù)，僅歷時(shí)4個(gè)月時(shí)間即全面完成了常規(guī)工藝需一年以上時(shí)間才能完成的、截水面積達(dá)26000m2的混凝土防滲墻施工任務(wù)，大大縮短了施工周期，平均工效達(dá)到250 -300m2 ／d，并創(chuàng)下了單日完成混凝土防滲墻面積690m2的最高記錄。與常規(guī)混凝土防滲墻籬工工藝相比，施工效率提高4～5倍，而工程造價(jià)降低了6O %以上，并且墻體抗?jié)B性能良好，真正實(shí)現(xiàn)了“優(yōu)質(zhì)、高效、低耗”的工程目標(biāo)。4．2 工程效果明顯，經(jīng)濟(jì)效益顯著水庫大壩混凝土防滲墻工程采用了先進(jìn)的超薄混凝土防滲墻施工技術(shù)，加之配套了混凝土輸送泵進(jìn)行泥漿下混凝土澆筑工藝。使得整體混凝土防滲墻施工工藝更加科學(xué)、先進(jìn)、合理、施工過程連續(xù)、流暢，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求，確保了工程質(zhì)量。該項(xiàng)工程在2002年7月單位工程驗(yàn)收和2003年5月通過一年多蓄水考驗(yàn)后的竣工驗(yàn)收后，均被評為優(yōu)良工程。大壩混凝土防滲墻工程完成以后，工程效果立刻顯現(xiàn)：壩體背水面潮濕現(xiàn)象消失，壩后大面積沼澤洼地逐漸干枯，說明混凝土防滲墻已經(jīng)有效堵截了壩體滲透水流，降低了壩體浸潤線，這對防止土體滑坡、保證大壩安全穩(wěn)定具有重要作用。另一方面,水庫當(dāng)年首次蓄水至1.75×108 m3，并逐步達(dá)到設(shè)計(jì)庫容，水庫應(yīng)用效益開始充分發(fā)揮，確保了水庫“當(dāng)年治理，當(dāng)年受益”的目標(biāo)真正得以實(shí)現(xiàn)。4．3 施工技術(shù)先進(jìn)，推廣意義深遠(yuǎn)水庫壩體混凝土防滲墻是云南第一例趟薄混凝土防滲墻工程，其采用的施工方法具有技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理和優(yōu)質(zhì)高效的特點(diǎn)，有著廣闊的推廣應(yīng)用前景。邊遠(yuǎn)、貧困且水資源極為缺乏的地區(qū)，在眾多已建的水庫當(dāng)中，有相當(dāng)一部分由于水庫修建時(shí)期的施工技術(shù)水平落后(有的甚至是“三邊”工程)，加上年久失修，大多都存在著不同程度的病險(xiǎn)情(主要是滲漏穩(wěn)定問題)，這對水庫的安全運(yùn)行和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展造成了嚴(yán)重影響，及時(shí)進(jìn)行防滲加固處理顯得非常必要。但由于受到施工技術(shù)條件的限制，加之邊遠(yuǎn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平落后，使得大多數(shù)水庫的滲漏穩(wěn)定問題至今不能得到有效根治，應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)效益不能充分發(fā)揮，有些甚至造成嚴(yán)重危害。因此，在目前條件下，如何以最經(jīng)濟(jì)、最有效的方法盡早解決水庫滲漏穩(wěn)定問題已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。超薄混凝土防滲墻施工技術(shù)在水庫大壩混凝土防滲墻工程中的成功應(yīng)用，為今后病險(xiǎn)庫的治理及其它水利工程的壩基處理提供了良好的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)保證，必將會有廣闊的市場前景，無疑會帶來更加顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。5 結(jié)束語混凝土防滲墻是對第四紀(jì)砂礫卵石層及土石壩進(jìn)行垂直防滲處理的一門新技術(shù)，其具有耐久性強(qiáng)、防滲性能可靠的顯著特點(diǎn)。采用液壓抓斗進(jìn)行超薄混凝土防滲墻成槽施工的高效性，結(jié)合工程具體情況，將“多鉆一抓”技術(shù)應(yīng)用于超薄防滲墻施工中，能解決工程中的實(shí)際問題，工程效果和經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。