液压抓斗造混凝土防渗墙在土坝加固工程中的应用

饶敏慧 孙小荣

（江西省新干县窑里水库管理局，江西 新干331314）

1 工程概况

窑里水库位于江西省新干县，水库总库容3 830万m3，设计灌溉面积3 413hm2，电站装机3 250kW，工程等级为Ⅲ等，是一座以灌溉为主，兼有发电、养殖等综合效益的中型水库。

大坝设有主坝和副坝，均为均质土坝；最大坝高35.8m，坝顶宽6m左右，坝顶长420.0m；副坝最大坝高21.07m，坝顶宽5.0～6.0m，坝顶长84.0m。

设计参数：坝体防渗采用混凝土防渗墙加固处理，混凝土防渗墙厚度0.4m，墙底深入强风化岩以下1m，抗压强度（28d）≥10MPa，渗透系数 K≤1×10-7cm/s，孔位允许偏差不得大于3cm，孔斜率不得大于0.4%。

2 液压抓斗造混凝土防渗墙施工工艺流程

液压抓斗造混凝土防渗墙在造孔前，先对工作平台进行处理，以达到平整、稳固；然后用经纬仪进行导向槽中线放样，做好混凝土导向墙及泥浆系统，架好液压开槽机造孔，造孔长度为6～7m，分I期、II期槽孔（相间设置）顺序施工。且每个槽孔按三抓施工工艺成槽，最后采用直管法浇筑塑性混凝土。I、II槽孔的搭接采用接头管法，管径为400mm，在浇筑I期槽孔之前将接头管下设于槽孔端。

施工工艺流程：施工准备→测量、放样→施工平台处理→导向墙施工→成槽机安装、调试→成槽钻进→清孔→验孔→接头管安装→水下混凝土浇筑→起拔接头管→Ⅱ槽孔施工。

3 液压抓斗造混凝土防渗墙施工方法

3.1 施工平台的开挖

本工程大坝顶宽6m左右，不能满足液压抓斗造防渗墙施工平台布置需11m左右的要求，施工中采用降低坝顶高程予以解决，采用挖掘机开挖并碾压密实，使其满足施工平台要求；在平台上构筑导向槽、排浆沟、倒渣平台、铺设抓斗及相应临建设施。

3.2 钢筋混凝土导墙施工

按测量放样的轴线由挖掘机开挖导墙槽，导墙槽开挖深度为1m，宽度为1.45m，混凝土导墙设置于导墙槽内两侧。本工程导墙采用现浇钢筋混凝土结构，C20混凝土，墙高1m，墙厚0.5m，混凝土导墙施工完成后，防渗墙导向槽净宽0.45m。

3.3 泥浆系统布置

根据就近原则，在左右岸施工平台上开挖两个泥浆池，用砂浆固结四壁和底部，可以直接盛放泥浆。采用高速制浆机，生产能力200m3/d，用泥浆泵通过φ75mm钢管送到施工部位，输浆管沿防渗墙轴线铺设，沿程每隔20m设接口放浆。

3.4 槽段开挖

本工程开挖设备采用金泰SG35、宝合SG30薄型液压抓斗各1台、QUY508液压履带起重机1台、泥浆搅拌机1台、泥浆输送泵1台。

造孔分I期、II期槽孔（相间设置）顺序进行，且每个槽孔按三抓施工工艺成槽，先挖主孔（两边孔），后挖副孔（中间孔），主、副孔长度均应小于抓斗的有效抓取长度；造孔过程中采用泥浆护壁。

槽孔在成槽前根据设计的防渗墙宽度配制成槽机的抓斗尺寸，以确保槽孔宽度满足设计要求。槽孔在成槽时成槽机要保持机身水平，抓斗下抓时要尽可能利用抓斗下抓进尺，尽量避免抓斗靠自由下落进尺，使抓斗两边的斗齿都吃在实土中或都抓在空洞中，确保抓斗在吃土阻力均衡的状态下挖槽，从而控制抓斗不偏斜，即孔斜率得以控制。槽孔深度的控制，现场派专人随时检查槽孔深度，并根据先导孔的地质复勘资料大致判别槽孔的岩面深度再预留30cm左右，采用每抓进尺10cm左右就出料的方法，由三方（业主、监理、施工）工程师现场检查出料情况确定岩面深度，经签证后再下抓不少于50cm。

3.5 清孔

造孔结束后，应按规定进行槽孔检验.签认后，方可进行清孔换浆。采用抓斗直接捞取法进行清孔，直至孔内浆液能达到以下指标为止。

槽孔清孔换浆结束后1h，应达到下列标准：

1）孔底淤积厚度不大于10cm；

2）使用黏土泥浆时，孔内泥浆密度不大于 1.3g／cm3；黏度不大于30s，含砂量不大于10%。3.6 槽孔检测

1）采用测绳和测饼测量孔深和孔底宽度，用尺量测近孔表面槽宽。利用槽孔内混凝土浇筑工程量（分高程）计标平均槽孔宽。

2）槽孔偏斜度是保证防渗墙连续性的重要因素，采用重锤法测量孔斜，控制槽孔偏斜度在设计允许范围内。

3）槽孔底淤积厚度（小于10cm）不增加为止。

4）用仪器检测槽内泥浆是否已达到规定要求。

4 塑性防渗墙混凝土的施工方法

槽孔混凝土浇筑必须在槽孔清淤以及槽孔尺寸、偏斜度均能达到设计要求后进行。

混凝土浇筑采用泥浆下“直升导管法”，浇筑导管采用内径φ250mm的无缝钢管。

4.1 导管及接头管的下设

在Ⅰ序孔浇筑前，为保证Ⅰ序孔与Ⅱ序孔的良好搭接，在Ⅰ序孔两端设φ500mm的接头管，下设过程中根据孔深合理配置接头管，确保接头管下至孔底。Ⅰ序孔导管与接头管的间距为1.5m，Ⅱ序孔与导管间距为1.0m，相邻两导管之间的间距不小于3.5m，导管下端距孔底15～25cm。

4.2 混凝土浇筑

在浇筑前，根据监理批复的配合比报告，将电子称设置好各种材料的加入量。混凝土采用1台JZ500型强制式混凝土搅拌机搅拌，由2台混凝土输送泵输送至漏斗，再经导管下至孔内。在浇筑过程中，每30min测量一次混凝土面深度，并及时填写灌筑记录。

在浇筑第一盘混凝土时要将隔离球放在漏斗下端，盖好漏斗塞，当泵送混凝土至漏斗满时打开漏斗塞，并迅速补充混凝土，使混凝土压着隔离球经导管下沉至孔底，使混凝土与泥浆隔离开来，隔离球脱离导管底部，导管内混凝土流入槽孔埋住导管底口。

开浇后随时在机口或孔口取样，测试混凝土的塌落度、扩散度试验。塌落度控制在18～22cm范围内，扩散度控制在34～40cm范围内。开浇后保证混凝土的连续供应，槽孔内混凝土面上升速度不得低于2m/h，浇筑时经常测量混凝土面的深度以严格控制导管埋入混凝土的深度在1.0～6m间及混凝土面高差不大于0.5m，浇筑最终高程不小于设计高程。

混凝土浇筑过程中，根据混凝土初凝时间指导起拔接头管，防止铸管现象的发生，同时又不能起拔太早，如果起拔太早，会由于混凝土没有初凝，强度低，起拔接头管将会导致混凝土塌落，从而不能形成接头孔。

5 混凝土墙段连接

I、II槽孔的搭接采用接头管法，管径500mm，在浇筑I期槽孔之前将接头管下设于槽孔端，按混凝土的初凝、终凝时间，适当地活动，提拔接头管，保证墙的连接质量。

1）防渗墙墙段分段连接缝的设置应报送监理人审批。

2）墙段连接采用接头管法施工时，应符合下列规定：

①接头管应能承受混凝土最大压力和起拔力；管壁应平整光滑，节间连接可靠；

②开始起拔时间应通过试验确定，起拔时应防止引起孔口坍塌。

6 施工质量控制措施

导向墙修筑的技术指标应满足下列规定：

①导向墙应平行于防渗墙中心线，其允许偏差为±1cm；

②导向墙顶面高程（整体）允许偏差±1cm；

③导向墙顶面高程（单幅）允许偏差±0.5cm；

④导向墙间净距允许偏差±0.5cm。

造孔应注意以下几点：

①防渗墙槽孔为垂直孔，为保证墙的连续性，槽孔垂直的偏斜应小于0.4%。

②应保证槽孔壁平整垂直，孔位中心允许偏差不大于3cm、孔斜率不大于0.4%；遇有含孤石、漂石的地层及基岩面倾斜度较大等特殊情况时，其孔斜率应控制在0.6%以内；对于Ⅰ、Ⅱ期槽孔接头套接孔的两次孔位中心任一深度的偏差值应不大于施工图纸规定墙厚的1／3，并应采取措施保证设计厚度。

③遇有大孤石或大量漏浆的特殊地段，应在确保安全的条件下，制定有效的处理措施（本工程造孔过程中未遇到孤石）。

④在造孔过程中，孔内泥浆面应始终保持在导墙顶以下30～50cm，严防塌孔。

⑤槽孔进入基岩面的嵌入深度应符合施工图纸规定。采用岩芯取样方法确定岩面分布高程，岩芯应妥善保存。

⑥在II期槽孔施工时，应分段刷洗槽段接头混凝土孔壁的泥皮，以达到刷子钻头上不再带有泥屑及槽底淤积层厚不再增加为准。

7 混凝土材料检验

1）水泥采用水泥等级：32.5级普通硅酸盐水泥，必须经化验合格后使用。应通过试验选定水泥品种，其细度、安定性和凝结时间等满足施工图纸规定的塑性混凝上性能要求。

2）卵石：采用一级配石子，粒径5～15mm的人工卵石，最大粒径不大于20mm，用量为1 600kg/m3，并控制超径小于5%，其含泥量不大于1%，饱和面干吸水率不大于1.50%。

3）砂子：采用中砂，砂子的细度模数2.68～3.0，超径小于5%，含泥量不大于1%，饱和面干吸水率不大于1.60%。

4）粉煤灰：应经磨细加工，其细度、烧失量及SO3离子含量应符合GDJl46-90有关规定。

5）水：水质应符合饮用水标准。

6）塌落度：18～22cm，扩散度控制在 34～40cm 范围内。水下混凝土配比如表1所示。

表1 水下混凝土配合比

8 墙体质量检测

8.1 混凝土防渗墙墙体表面平整度、墙体接缝与墙厚检验

混凝土墙体表面与墙体接缝质量检验采取开挖形式检验，开挖部位由江西省水利厅基本建设工程质量检测中心站委派的现场人员指定，主坝于桩号0+130、桩号0+400开挖二处，副坝于桩号0+043.2开挖一处，实际开挖长度大于等于8m，深度大于等于4m。从开挖显示，墙面混凝土表面平整密实，墙体搭接平顺，墙厚均大于等于40cm。混凝土墙体表面、墙体接缝与墙厚质量均能满足设计要求。

8.2 混凝土防渗墙墙体抗压强度、抗渗质量检验

混凝土防渗墙墙体抗压强度、抗渗质量检验采取钻孔取芯形式检验，取芯部位由江西省水利厅基本建设工程质量检测中心站委派的现场人员指定，主坝于桩号0+127、桩号0+315二部位，副坝于桩号0+022一部位进行钻孔取芯检验，检验结果见表2。

表2 混凝土防渗墙墙体抗压强度、抗渗质量检验成果表

检验结果能满足设计要求。

9 结束语

液压抓斗造混凝土防渗墙在我省土坝加固工程中的运用还属近年兴起的新工艺，它较其它造混凝土防渗墙工艺具有施工灵活、适应性强、进度快、质量相对可靠等优点，但还需在运用中加以总结，不断完善，使之能更好地为水利工程建设服务。