液压抓斗防渗墙的质量控制措施分析

成 雷，王全斌，李正宏

(1.山东省胶东调水局东营分局，山东 东营 257300；2.山东临沂水利水电建筑安装公司，山东 临沂 276003)

1 工程概况

峡山水库是山东省第一大水库，素有“齐鲁第一库”之称。水库主坝全长2680m，副坝长24300m，总库容14.05亿m3，灌区总土地面积26.2万hm2，人口133.9万。年供水量1.85亿m3。为解决水库的水量渗漏问题，考虑到水库地质条件，防渗要求和工期目标等因素，决定采用液压抓斗防渗墙的施工方法进行水库防渗处理。其防渗深度平均35m，墙体厚度为0.4m，总成墙面积约13.2万m2。

2 设备选择

液压抓斗技术，是利用高压输送管将30MPa的液压传送至地下数十米深度的抓斗斗体并控制其抓斗启闭工作，完成成槽造墙工作。本项目选用最新型的GB- 30型地下连续墙液压抓斗，该机械配有MDSG机械卷管系统，电子测斜及纠偏系统及CAPO计算机辅助功率选择等先进的系统，根据地质情况可以选配30cm、40cm、60cm等不同规格和类型的液压抓斗，满足本项目工期短、质量要求高等施工特点。

3 施工主要参数

见表1。

4 施工工艺流程

根据设计图纸确定防渗墙轴线和标高→按施工组织设计要求构筑防渗墙导墙和施工平台→在导墙上标注I、II期槽段位置→往某个I期槽灌注泥浆并做好开始施工的准备→按三抓完成一个槽段施工→清孔→验槽→下设接头管和孔内预埋件及浇筑导管→浇筑混凝土→按工程师指令起拔接头管和导管→判断混凝土上升面位置→结束混凝土浇筑→完成相邻另一个I期槽段施工→完成第一个II期槽段施工→直至完成防渗墙所有槽段的施工。防渗墙施工工艺流程图如图1所示。

表1 混凝土防渗墙工序质量标准表

图1 施工工艺流程图

5 施工质量控制

本工程项目防渗墙施工采用先对两端主孔进行抓挖，再对中间副孔进行抓挖至终孔成槽的三抓成槽法。

5.1 固壁泥浆

在进行抓斗抓挖作业时，为了便于施工，保证施工质量，需要用膨润土制作泥浆进行固壁，配置好的泥浆进行试验，要求失水率小、含沙量低、稳定性和静切力好的特性。在施工过程中若发生漏浆时(应根据漏浆部位不同采取相应的措施：当孔底漏浆时填粘土；孔口发生漏浆时，填粘土粉和锯末)，待泥浆面稳定之后再进行抓挖作业；若漏浆严重，应迅速将抓斗撤离漏浆部位；若漏浆面积较大，应立即采用预灌浓浆进行堵漏。

5.2 接头处理

I、II期槽段墙体接头之间的接缝夹泥厚度和渗径长度是影响接头部位防渗效果的直接因素，保证I、II期槽段之间墙体的有效连接的关键措施就是做好接头处理工作。综上考虑采用接头管法进行接头处理：在施工中进行II期槽混凝土灌注之前，将两个I期槽端头部位的泥皮刷干净，将接头管下设到I期槽段的两头，当混凝土初凝后，再将接头管拔出。

5.3 混凝土灌注

混凝土水下灌注时采用导管法，由于混凝土比重远远大于水的比重，因此混凝土在水下进行灌注时不会与泥浆发生混浆问题。首次灌注时，从最深的导管开始，按照先深后浅的顺序依次灌注，直到槽底混凝土面浇平后再全槽均衡上升。混凝土灌注要快速、连续、均匀，使混凝土在短时间内充满漏斗，并用导注塞堵住管口；之后混凝土满管下落，推出管内的泥浆柱到孔底，将孔底迅速充满并能将导管管脚埋住。为了使导管外部的泥水不进入导管内，避免发生断桩施工问题，需要在初灌时，将导管深入混凝土内不低于0.4m长度。正常灌注时，控制好混凝土的输送速度，使混凝土面匀速上升，上升速度不小于2m/h，相邻导管间混凝土面高差控制在0.5m以内，导管埋入混凝土的深度应控制在1～6m之间。当孔口溢出混凝土浆液时停止混凝土的灌注，立即将浇筑导管拔出，对灌注机具进行清洗后进行下一槽孔的灌注作业。

5.4 槽壁坍塌处理

槽壁坍塌是在混凝土灌注过程中常见的施工问题，应根据具体情况采取相应的处理措施，一般出现在两个部位：一是开始灌注不久就发生槽壁坍塌，这时混凝土的灌注量很小，应立即停止灌注，待槽壁稳定后，用抓斗重新进行抓挖成槽、清孔后重新进行混凝土的灌注；二是在灌注接近结束的时候发生槽壁坍塌，这时需要立即停止灌注，详细记录槽壁坍塌的部位，用抓斗对坍塌面进行抽渣清孔，直到孔内泥浆的性能指标达到清孔的要求后再继续灌注至设计标高。待墙体混凝土达到一定设计强度后，用取芯机在墙顶进行钻孔，然后用灌注的方法对坍塌部位进行灌浆补强。

6 施工质量检测

6.1 造孔

(1)槽孔孔深。施工完成后槽孔的实际深度，一般情况下，槽孔深度不得小于设计孔深。槽孔孔深应在槽孔清孔换浆后1h内立即测量。

(2)孔斜率。防渗墙槽孔是由一个个主孔和副孔相连通组成的，孔斜是指某一个主孔或副孔的孔底或该孔某一深度的中心位置相对于孔口中心位置的水平偏斜距离与孔深的比值。槽孔的孔斜率是槽孔建造质量的主要控制因素，更是决定墙段是否可靠连接的重要因素。用测量悬吊钻抓工具钢丝绳的偏斜值重锤法测孔斜率，且不得大于0.4%，其计算公式如下：

K=(X/h1+X/h2)/100

(1)

式中，K—孔斜率；X—钢丝绳垂直于导向槽轴线方向的偏移值；h1—桅杆顶端至导向槽混凝土面的高差(一般为16m)；h2—钻头从导向槽混凝土面深入槽孔内的深度。

(3)孔位中心偏差。孔位是指组成槽孔的各单孔的孔口中心位置，孔位在不同方向上都应满足这两个标准。检测方法是将钻具自由垂吊于孔口处，检测吊挂钢丝绳或钻具中心位置与防渗墙轴线线的位置。

(4)槽孔宽度。由于造孔钻具的尺寸决定了槽孔的宽度，所以造孔钻具的尺寸应满足防渗墙设计厚度要求。

6.2 清孔

(1)接头刷洗。二期槽孔成槽后，需要对槽孔两端的一期墙段端面进行刷洗，将粘附其上的泥皮和残留土层刷洗干净。刷洗和检查同时进行，直至钢丝刷上不再带有泥屑，孔底淤积不再增加，方可认为刷洗合格。

(2)孔底淤积。指槽孔底部沉积的泥渣，用厚度表示。孔底淤积不大于10cm，其测量方法是：先用测针测量孔深H1，再用测饼测量孔深H2，两者之差ΔH=H1-H2，即为孔底淤积厚度。

(3)清孔孔内泥浆密度、粘土及含砂量。造孔泥浆的功用是支撑孔壁、悬浮、携带钻渣、堵漏防塌和冷却钻具，其密度和黏度较大，含砂量也大，不利于水下混凝土浇筑。因此，混凝土浇筑前需要进行清孔换浆。清孔换浆后的浆液标准见表2。

需要注意测试泥浆的标本取样位置应为距孔底0.5～1.0m处，因为此处的泥浆密度、黏度和含砂量最大。

6.3 混凝土灌注

(1)导管埋深。水下混凝土浇筑时，导管底部埋入混凝土面以下的深度。导管埋入的过深或过浅都很容易发生事故。

埋管深度的计算公式：H3=H-H1-H2

(2)

式中，H3—导管埋入深度；H—导管总长；H1—导墙面以上的导管及漏斗总长；H2—导墙面以下至混凝土面以上的导管长度。

(2)混凝土上升速度。水下混凝土浇筑时，混凝土面在槽孔中上升的速度，是通过一段时间内测量混凝土面上升的距离得出。测得的混凝土上升速度不得小于2m/h。

(3)导管布置。导管布置按照SL174- 96《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》中5.4.2规定：槽孔内使用两套以上导管时，间距不得>3.5m。一期槽端的导管距孔端或接头管宜为1.0～1.5m，二期槽端的导管距孔端宜为1.0m。当槽底高差>25cm时，导管应布置在其控制范围的最低处。

(4)混凝土抗压强度、抗渗等级、弹性模量等。在防渗墙孔口进行取样，每一个单元取一组抗压试块，每三个单元取一组抗渗试块，室内养护28h后进行抗压、抗渗试验，检测结果是否符合要求。

7 结语

实践证明，采用液压抓斗地下防渗墙技术进行水库防渗，充分体现出分槽施工速度快、开挖深度大、成槽垂直精度高、能适应各种平面多边形要求等施工优点，但是该机械对施工场地要求较高，技术人员水平要求较高，机械工时费较高，在小型水库除险加固工程中性价比相对较低，是一项在大中型水库防渗工程中值得推广的水利施工工艺方法。

[1] 颜红勤, 马详中. 射水法混凝土防渗墙在坝基防渗中的应用[J]. 水利建设与管理, 2014, 34(02): 15- 17.

[2] 成雷. 水泥土搅拌桩截渗墙在明渠工程中的应用[J]. 东北水利水电, 2016, 34(08): 19- 21.

[3] 杨福强. 混凝土防渗墙技术在某水电站上下游围堰上的应用[J]. 人民珠江, 2009, 30(01): 39- 41.

[4] 盖益民, 尹健梅, 严磊, 等. 沙湾水电站一期围堰防渗墙施工技术[J]. 中国农村水利水电, 2008(04): 120- 122.

[5] 成雷. 浅析胶东调水工程中暗渠施工的质量控制要点[J]. 水利建设与管理, 2016, 36(09): 44- 47.

[6] 韩守都, 余华英. 二塘沟水库坝基混凝土防渗墙设计施工的技术难点和对策[J]. 水利规划与设计, 2015(01): 46- 48.

[7] 傅国华, 苏萌, 颜景栋, 等. 混凝土地下防渗墙施工工艺探讨[J]. 水利规划与设计, 2003(02): 58- 62.

[8] 李星高, 王启核. 薄壁抓斗混凝土防渗墙施工方法及质量控制[J]. 水利技术监督, 2010, 18(02): 17- 19.

[9] 常继才. 水库塑性混凝土防渗墙的施工技术[J]. 水利技术监督, 2014, 22(02): 67- 69.