砂卵砾石地层防渗墙施工质量与超挖超填控制措施

砂卵砾石地层防渗墙施工质量与超挖超填控制措施

谢国章马玉罡高照坤

（中国水利水电第十四工程局有限公司，云南  昆明  650041）

【摘  要】随着水利水电工程建设的快速发展，防渗墙施工技术因其施工简便、结构可靠、防渗效果良好，且造价可控，而成为水利水电工程覆盖层防渗处理首选技术。为了保证混凝土防渗墙施工质量，应当根据不同地基基础条件，进行生产性试验，以确定合适的成墙工艺及设备，采取有效措施控制槽段塌孔以减少超挖超填，从而确保施工质量，降低资源浪费。

【关键词】砂卵砾石地层；防渗墙施工；槽段长度；旋挖钻机；成槽

1 工程概况

本文以西北地区某大型水利工程倒虹吸施工为例，H倒虹吸导流采用两期两段的分期导流方式，围堰为分期土石围堰，挡水水位为450.2m，堰顶高程为451.0m，最大高度为3.0m，堰顶宽度为10m，上、下游坡比均为1:1.5。基础地层为砂卵砾石地层，围堰防渗型式采用塑性混凝土防渗墙型式，防渗墙厚度0.6m，最大深度20m，围堰上游采用块石护坡防冲，护坡厚度为50cm。

倒虹管床地基为冲洪积卵砾石层，地基承载力较高；渗透系数平均值1.51×l0-1cm/s（99.36m/d)，渗透系数极高，基坑开挖存在渗透稳定问题尤其突出。给防渗施工造成较大的难度和较高的要求。

2 生产性试验

2.1 生产性试验内容

（1）对拟采用防渗墙施工方案进行可行性、效果的可靠性验证。

（2）对提出并拟采用的施工工艺、施工方法进行实践。

（3）检验所使用的膨润土材料造浆的性能情况。

（4）通过现场混凝土浇筑情况，验证已经取得的混凝土配合比。

（5）验证导墙、固壁材料、造孔、成槽、清孔、钢筋笼吊装方案、混凝土配合比等技术参数及原则。

（6）根据实际的地质条件，选择合适的成槽工艺，为生产施工选择合理的设备及配套机具。

（7）根据现场混凝土浇筑量，确定混凝土的超浇筑系数。

2.2 试验施工方法

（1）固壁泥浆配合比与拌制工艺试验

从原始固壁泥浆配合比开始，水不变，膨润土粉先按土2kg级增加或减少，再按+1kg级增加或减少，分散剂按0.05kg级加减，增粘剂按0.005kg级加减。通过实验对比，得到5组最佳水土粉比，分散剂比，增粘剂比例。

（2）挖槽设备、工艺及挖槽工效试验

1）1#试验槽段：槽段长6.6m，共布置5个槽孔，其中1#、3#、5#槽孔为主孔，使用ZZ-6A冲击钻机造孔完成后进行副孔施工；2#、4#槽孔为副孔，使用SG40A液压连续墙抓斗进行施工。

2）2#试验槽段：槽段长6.6m，共布置5个槽孔，其中1#、3#、5#槽孔为主孔，使用SR360R旋挖钻机造孔完成后进行副孔施工；2#、4#槽孔为副孔，使用SG40A液压连续墙抓斗进行施工。

3）3#试验槽段：槽段长6.6m，共布置5个槽孔，其中1#、3#、5#槽孔为主孔，使用SR360R旋挖钻机造孔完成后进行副孔施工；2#、4#槽孔为副孔，使用SG40A液压连续墙抓斗进行施工。

4）4#试验槽段：槽段长6.0m，共布置5个槽孔，其中1#、3#、5#槽孔为主孔，使用ZZ-6A冲击钻机造孔完成后进行副孔施工；2#、4#槽孔为副孔，使用SG40A液压连续墙抓斗进行施工。

5）5#试验槽段：槽段长6.0 m，共布置5个槽孔，其中1#、3#、5#槽孔为主孔，使用SR360R旋挖钻机造孔完成后进行副孔施工；2#、4#槽孔为副孔，使用SG40A液压连续墙抓斗进行施工。

6）6#试验槽段：槽段长6.0m，共布置5个槽孔，其中1#、3#、5#槽孔为主孔，使用SR360R旋挖钻机造孔完成后进行副孔施工；2#、4#槽孔为副孔，使用SG40A液压连续墙抓斗进行施工。

（3）清孔试验

成槽后清孔采用泥浆净化器清孔，首次清孔验收合格后，间隔1h，再进行孔底沉渣厚度检测，如合格可进入混凝土浇筑工序。如不合格，则采用气举反循环法进行二次清孔。

（4）混凝土浇筑工艺、充盈系数试验

① 浇筑导管的选择：选用插销连接的混凝士浇筑导管。使用前进行导管连接检验，检验导管的垂直度导管进行水压试验，进行密封性检验：对导管进行内圆度检验；对导管进行可靠性的强度检验。

隔水栓：对柱塞法、球塞法二种进行试验，寻求最适宜本工程的隔水方法。

导管的起拨：寻求混凝土导管埋深与起拨力的定量关系。

② 测定槽内混凝土面高度及浇筑导管内混凝土面高度，寻求混凝土浇筑强度、导管下料速度、槽内混凝土面上升均匀性的某种关系。

③ 测定混凝土浇筑实际工程量，同设计工程量进行对比，寻求混凝土浇筑充盈率及超填量。

3 根据试验调整确定施工方法与设备配置

3.1 施工方法

围堰填筑完成后，分段进行防渗墙的施工，采用冲击钻或旋挖钻及抓斗的“三钻两抓法”成槽，成槽后采用“抓取法”清孔，采用膨润土泥浆或黏土浆护壁，确保孔壁稳定，履带吊或汽车吊下设钢筋笼、安装导管。混凝土经罐车自拌合站运送至施工区域，搭设溜槽入仓，采用泥浆下直升导管法浇筑混凝土，最后采用“接头管法”进行槽段连接。

3.2 优化与调整

本次试验中：导墙填筑、槽段划分、钢筋笼加工及安装、泥浆固壁、混凝土浇筑均严格按试验要求施工，根据在造孔成槽、接头孔刷洗进行了调整优化。

其具体工艺如下：

（1）造孔成槽设备的调整

 原试验槽段计划主孔采用冲击钻ZZ-6A或旋挖钻SR360R。施工中ZZ-6A钻机施工时发现施工进度极其缓慢，历时3个班次，单孔进度仅为8m。且使用冲击重锤冲击该类地层对相邻部位其它槽段成槽时增加塌槽风险及概率。经过参建各方现场见证后，决定调整为采用旋挖钻机钻主孔，液压抓斗施工副孔的施工工艺。

（2）接头孔刷洗工艺的调整

原方案中，因一、二期槽段连接方式采用接头管法，二期槽段只需使用冲击钻机施工中间的主孔，然后采用抓斗施工副孔。但在施工时发现一期槽段浇筑时虽使用了接头管，二期槽段施工时，槽内相邻部位有混凝土块体，直接用接头刷刷洗，在使用挖槽机施工时，成槽难度加大。

鉴于上述情况：现场首先用旋挖钻机在接头套接孔处重新扫孔。待整个槽段成槽后，再用吊车牵引接头刷对接头孔孔壁刷洗，达到清孔质量要求。

4 槽段超挖超填控制措施

（1）使用纯抓法与钻抓法对超填的影响

通过试验过程分析：严格按照“三钻两抓法”施工工艺对控制超填有一定效果，使用旋挖钻施工引孔，再用液压抓斗抓取成槽。

（2）导墙间距的影响

鉴于导向槽宽度使成槽机械抓斗摆动幅度偏大增大操作难度及安全风险，也有可能影响成槽质量的问题，防渗墙导墙内侧宽度控制在比抓斗宽度宽出5cm-10cm。

（3）护壁泥浆粘度的影响

根据现场泥浆粘度测定，按照规范要求，苏氏漏斗18s达到标准要求，测试结果为基本达到要求，泥浆粘度需加大，否则起不到良好的护壁作用。

（4）地质情况的影响

现场成槽时，由于砂卵砾石地层原因，挖出较多大粒径卵石，粒径普遍在20cm以上，部分甚至达到40cm以上。砂卵石级配不均匀，架空严重，导致成槽施工时局部塌孔以及孤石抓取或扰动后脱落形成小空腔体导致混凝土浇筑方量偏大。

砂卵砾石地层表层长期受水流冲刷，卵石间没有黏合介质增大其孔隙率，降低其整体性。机械施工导致槽内浆液内部产生紊流会增大塌槽风险。该部位塌槽后，顶部施工平台易造成悬空，增大施工平台塌陷风险及概率；因此，砂卵砾石地层防渗墙施工需保证顶部导向槽的设计施工质量。

（5）槽段宽度划分

通过6.6m和6.0m两种不同槽段划分长度的试验对比，砂卵砾石地层施工槽段划分按照6.0m控制为宜。

5 结论

从本工程的施工过程来看，采用“三钻两抓法”在砂卵砾石地层进行混凝土防渗墙成槽效果较好，施工过程中需保证膨润土泥浆和黏土浆护壁粘度要求。因此在类似地质条件较差的砂卵砾石类基础混凝土防渗墙施工中，采取以上措施，可对控制施工质量，提高施工效率，节约资源成本投入有较为有效的效果。

参考文献：

［1］武毅，水利水电工程中防渗处理施工技术探究[J].工业b，2015(60):162

［2］曹艳，水利工程施工中防渗技术的应用探究[J].工程技术:文摘版，2015(2):112

［3］杨杰，聂义泊，关于水利工程施工中防渗技术的探究[J].文摘版:工程技术，2015(18):84

作者简介：谢国章(1983)，男，湖南长沙人，工程师、一级建造师，主要从事水利水电项目管理工作。