水利工程論文-薄壁抓斗法混凝土防滲墻技術(shù)在濱田水庫的應(yīng)用.doc

水利工程論文-薄壁抓斗法混凝土防滲墻技術(shù)在濱田水庫的應(yīng)用摘要：混凝土防滲墻技術(shù)已廣泛用于病險水庫土石壩的防滲加固，本文通過該技術(shù)在江西省鄱陽縣濱田水庫除險加固工程中的應(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，而且提高了工程施工速度，一臺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除險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。水庫主壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程53.2m，壩頂長723m，壩頂寬5m，最大壩高26m。水庫在多年運(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，被水利部列為病險庫。濱田水庫除險加固工程對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，全長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、布置施工平臺抓斗施工平臺設(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。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、序槽段開挖長度同為7.5m，每個槽段分為兩個主孔及一個副孔，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)識孔位，將抓斗對正孔位后進(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土拌制，泥漿配合比為水1000kg、膨潤土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、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，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，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測量一次混凝土面，每2h測量一次導(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，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小時后，視混凝土強(qiáng)度進(jìn)行二期槽段造孔時，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出現(xiàn)局部坍塌和大面積坍塌，當(dāng)出現(xiàn)局部坍塌時加大泥漿密度，出現(xiàn)大面積塌孔時用優(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，同時在相應(yīng)地段減小了槽段開挖長度。槽段成槽開挖過程中，有時會出現(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)漏漿及時補(bǔ)充；（4）對漏失嚴(yán)重的地層用速凝水泥等特殊材料處理，必要時還應(yīng)對槽孔進(jìn)行回填。3.2、導(dǎo)管堵塞成墻灌注混凝土過程中有時會出導(dǎo)管堵塞，針對導(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，同時還要核對混凝土面高程及導(dǎo)管長度，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、控制好抓接頭的時間抓接頭時間太短混凝土沒有凝固，時間太長混凝土強(qiáng)度太高，抓接頭適宜的時間為墻體澆筑后12小時，最遲不超過24小時，抓斗抓取時斗體一側(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，同時嚴(yán)重影響造孔成槽進(jìn)度，撐握好抓接頭的時間是成槽進(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1m3自卸汽車運(yùn)輸混凝土，1臺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