復(fù)雜地質(zhì)條件下混凝土防滲墻施工質(zhì)量控制

夏成元，卜偉，鄒亮

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川成都610072)

1 工程概況

魯基廠(鄧子山一級)水電站位于云南省普渡河下游河段的祿勸縣則黑鄉(xiāng)小河口村下游約1.5 km處，電站距祿勸縣100 km，距昆明公路里程177 km，是《昆明市普渡河干流(岔河～金沙江匯口)水能規(guī)劃》中推薦的八級開發(fā)方案中的第六級水電站。

該電站工程水庫校核洪水位高程1 089.37 m，正常蓄水位高程1 090 m，設(shè)計總庫容0.094 1億m3，該工程等別屬Ⅲ等，工程規(guī)模為中型。首部樞紐建筑物從左至右依次為:左岸混凝土重力壩、沖沙泄洪底孔、泄水閘、右岸混凝土重力壩和右岸土石壩連接段，大壩前緣總長235 m。

壩址兩岸為不對稱“V”型谷，左岸臨河分布有寬約50 m的礫卵石低漫灘地，右河床為主河道，寬約25 m，上部多為崩坡積層覆蓋。壩址區(qū)出露的地層有震旦系、寒武系和第四系松散堆積層。上部含泥砂礫卵石滲透性屬中等～強(qiáng)透水，基巖相對隔水層埋深較大，壩基滲漏及滲透穩(wěn)定問題較突出。壩址區(qū)分布有兩條分支斷層(F1、F2)，破碎帶寬3～5 m，基巖以碎裂狀的頁巖、砂質(zhì)頁巖為主。受普渡河斷裂帶影響，節(jié)理、裂隙發(fā)育。

為解決壩基滲漏及壩肩繞滲問題，壩基采用單排懸掛式混凝土防滲墻防滲，混凝土壩段內(nèi)墻厚度為0.8 m，墻體最大深度為46 m，成墻面積約8 000m2;土壩段厚度1.2m，墻體最大深度28m，成墻面積1 725 m2。

2 防滲墻施工特點(diǎn)

根據(jù)地層特點(diǎn)和現(xiàn)場實際情況，該工程防滲墻具有以下特點(diǎn):

(1)與閘基振沖碎石樁同時施工，存在一定干擾因素;

(2)汛期施工，河床水位變化大，對槽孔穩(wěn)定有較大影響;

(3)地質(zhì)條件復(fù)雜，地層結(jié)構(gòu)變化大，存在松散、架空塊石層，造孔中漏漿現(xiàn)象嚴(yán)重;

(4)還可能存在墻底沉渣淤積太厚、墻身夾泥，一期和二期之間接頭滲漏水等影響防滲墻施工質(zhì)量的其它因素。

3 施工工藝流程

該工程防滲墻槽孔分兩期施工。槽孔施工采用傳統(tǒng)的“鉆劈法”，先采用沖擊鉆機(jī)鉆進(jìn)主孔，然后劈副孔，采用泥漿固壁、抽砂桶除渣和清孔，泥漿下直升導(dǎo)管法澆筑混凝土。一、二期槽孔搭接采用“套接法”。防滲墻施工程序見圖1。

4 關(guān)鍵工序施工方法及質(zhì)量控制

4.1 特殊地層條件下的造孔技術(shù)措施

4.1.1 孔斜的預(yù)防及處理措施

由于該工程地層結(jié)構(gòu)變化大，部分地層中含有大量的松散塊石，架空現(xiàn)象嚴(yán)重，在鉆孔過程中極易發(fā)生孔斜現(xiàn)象，遇到該情況時，在漂石邊緣造孔采用勤提鉆、輕打的方法成孔，如效果不明顯，則回填強(qiáng)度較高的碎石，重新沖擊孔段，將回填碎石和探頭石一起沖擊破碎，取得了良好效果。

施工中發(fā)現(xiàn)孔斜超標(biāo)時，可在鉆頭上加焊耐磨塊，在孔口捆綁方木進(jìn)行強(qiáng)制性修孔。當(dāng)孔斜超標(biāo)較多、修孔不明顯時，填石塊至孔斜的高程，重新造孔。當(dāng)遇大孤石嚴(yán)重影響孔斜時，采用爆破進(jìn)行處理。

圖1 防滲墻施工工藝流程圖

4.1.2 塊石密集層和架空層的處理

對于大塊石或孤石含量多且分布較密集的范圍，劃片區(qū)先采用鉆孔預(yù)爆的方式對直徑大的塊石進(jìn)行分解后再繼續(xù)鉆進(jìn)，個別部位則采取水下鉆孔或聚能爆破的方式處理漂石。通過以上兩種方式的運(yùn)用，在該工程施工中節(jié)約了大量人工，縮短了施工周期，取得了較好的效果。

對于施工過程中遇到架空層時，采取迅速投入現(xiàn)場預(yù)先儲備的粘土球與砂礫石摻和料至一定高度，然后用鉆機(jī)進(jìn)行不排渣鉆進(jìn)，反復(fù)多次沖擊進(jìn)行處理。同時，鉆進(jìn)中要注意觀察，不可冒進(jìn)處理。

4.1.3 漏失地層的處理

在施工過程中，特別是一期混凝土防滲墻施工過程中遇到漏漿情況較多，地層松散，大空隙、架空層是漏漿的主要原因。為防止泥漿發(fā)生大量漏失，在施工現(xiàn)場預(yù)先準(zhǔn)備了足夠數(shù)量的粘土、水泥、鋸末、膨脹粉等堵漏材料。發(fā)生漏失時，按照以下方法和原則進(jìn)行了處理:

①在一般漏失地層中造孔時，適當(dāng)提高泥漿粘度，向孔內(nèi)間斷投入粘土，并隨時注意漿面變化，及時補(bǔ)充泥漿。

②在強(qiáng)漏失地層中造孔時，向槽孔內(nèi)分層(0.5～1 m)投入粘土、鋸末、水泥或膨脹粉等堵漏材料，用重鑿沖擊擠密改變地層結(jié)構(gòu)以改善漏失情況，而后再行鉆進(jìn)。

③堵漏要及時，一旦發(fā)現(xiàn)槽內(nèi)漿面快速下降，發(fā)生漏漿時應(yīng)立即停止鉆進(jìn)，及時進(jìn)行處理，以防槽內(nèi)漿液大量漏失后發(fā)生更嚴(yán)重的事故。

④在槽孔上部開孔時，要控制鉆進(jìn)速度，進(jìn)尺不要過快。主要擠壓孔壁，以利保持上部孔口的穩(wěn)定。

⑤舍棄不符合泥漿指標(biāo)的泥漿，嚴(yán)格控制回收泥漿的質(zhì)量，確?？變?nèi)泥漿的技術(shù)指標(biāo)符合造孔要求。

⑥造孔完成后，做好后續(xù)工序的銜接和統(tǒng)籌安排，盡快澆筑混凝土，以減少槽孔空置時間。

⑦盡量控制孔口清水的使用量，以免稀釋泥漿。

4.1.4 塌孔的處理

該工程復(fù)雜的地質(zhì)條件決定了沖擊鉆成孔必然會出現(xiàn)很多問題，塌孔現(xiàn)象在成孔過程中時有發(fā)生，個別槽孔在成孔后還出現(xiàn)了大面積塌孔，導(dǎo)致測量孔深時與設(shè)計孔深相差較大，處理方法是在成槽后并經(jīng)檢測判斷是塌孔時，采取回填粘土，重新鉆進(jìn)，成槽后盡快澆筑混凝土的措施。雖因塌孔致澆筑方量增大，但槽孔質(zhì)量得到了保證。

在造孔過程中或槽孔完成后應(yīng)注意觀察槽孔內(nèi)的泥漿液面，塌孔的前期征兆往往會出現(xiàn)冒氣泡，漿位突然升高，此時就應(yīng)停止造孔，檢查判斷是否可能塌孔，早發(fā)現(xiàn)，早處理，可以將出現(xiàn)重大事故的概率降到最低。

4.2 清孔和孔底淤積控制

槽孔鉆掘完成后，泥漿中的鉆渣都沉淀在槽底，沉渣如果埋置在防滲墻底部，將影響接觸部位的防滲能力，在高水頭作用下將可能產(chǎn)生集中滲流;沉渣過多還會增大墻體的沉陷變形，沉渣在泥漿中會不斷沉積在混凝土表面，甚至?xí)牖炷羶?nèi)，形成墻體中的薄弱部分，沉積在混凝土表面的沉渣會降低混凝土的流動性，使混凝土表面不良部分加厚。

在該工程施工過程中，前期主要采取抽筒抽砂的方法進(jìn)行清渣，該法操作簡便，但效率低，泥漿損耗較大，操作過程中應(yīng)多上下提動抽筒，將孔底沉渣攪動，再將砂抽至干凈為止。但由于此方法清渣的局限性，清孔時間不僅長，而且還不易達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，后逐步改為氣舉反循環(huán)法清孔，這種方法清孔結(jié)束后1 h，在距孔底0.5～1 m處，通過對槽孔內(nèi)的泥漿進(jìn)行取樣檢查，結(jié)果完全達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 接頭孔的處理

各單元墻段由接頭連接整體，墻段間的接縫是薄弱環(huán)節(jié)，如果施工質(zhì)量不好，有可能在某些接頭縫處產(chǎn)生集中滲漏，嚴(yán)重者會引起墻后地基土的流失，造成塌陷。

在該工程施工中采用的是鉆鑿法連接，這是國內(nèi)廣泛采用的一種接頭方法，其優(yōu)點(diǎn)在于工藝簡單，不需要專門的設(shè)備，形成的接縫可靠;缺點(diǎn)是損耗10%左右的墻體材料和部分工時。

鉆鑿法的施工質(zhì)量主要取決于以下兩個方面:一是接頭孔的造孔質(zhì)量，接頭孔的空間位置要盡量與一期槽孔原主孔的位置保持一致;二是二期槽孔施工時清孔泥漿對一期槽孔端面的刷洗質(zhì)量，如果泥漿黏度太小，懸浮力差，含砂量過多，沉積的泥沙會擠到端頭接縫;如果刷洗不完全，則會形成接縫夾泥，所以，在施工中采用優(yōu)質(zhì)泥漿，接頭刷洗次數(shù)足夠才能保證形成連續(xù)的墻壁體。

4.4 混凝土澆筑

4.4.1 導(dǎo)管的選擇和下設(shè)

(1)在槽孔澆筑之前，應(yīng)根據(jù)槽孔的深度，認(rèn)真合理地進(jìn)行澆筑用導(dǎo)管的搭配，一般要求所選用的導(dǎo)管內(nèi)壁應(yīng)光滑圓順，內(nèi)徑一致且接口嚴(yán)密。

(2)在導(dǎo)管下設(shè)時，應(yīng)根據(jù)澆筑槽段的長度，對導(dǎo)管下設(shè)的套數(shù)及導(dǎo)管在槽孔內(nèi)下設(shè)的位置做出準(zhǔn)確的判斷。當(dāng)槽孔內(nèi)使用兩套以上導(dǎo)管時，中心距不得大于4 m，當(dāng)采用一級配混凝土澆筑時，導(dǎo)管中心距也不得大于5 m。槽端的導(dǎo)管距孔端或接頭管宜為1～1.5 m，二期槽端的導(dǎo)管距孔端宜為1 m。當(dāng)槽底高差大于25 cm時，導(dǎo)管應(yīng)布置在其控制范圍的最低處。在導(dǎo)管的下設(shè)過程中，應(yīng)按一短一長的要求下設(shè)，在漏斗下及底管上應(yīng)主要下設(shè)長度為0.5～1 m的澆筑導(dǎo)管，避免在澆筑過程中當(dāng)澆筑無法進(jìn)行時，能夠在保證導(dǎo)管埋深的前提下進(jìn)行導(dǎo)管的拆除。同時，在導(dǎo)管的下設(shè)過程中，應(yīng)該認(rèn)真檢查每根下設(shè)導(dǎo)管的密封性能，查看導(dǎo)管的接頭處是否都有橡膠圈密封防水，做好每根下設(shè)導(dǎo)管的編號工作并進(jìn)行記錄，便于澆筑過程中控制導(dǎo)管的拆除速度。導(dǎo)管下設(shè)結(jié)束后，導(dǎo)管距孔底的距離應(yīng)控制在15～25 cm范圍內(nèi)。

4.4.2 澆筑用混凝土的質(zhì)量控制

澆筑開始時，應(yīng)根據(jù)澆筑槽段長度、澆筑槽段各孔孔深情況及槽孔淤積情況，在澆筑開始時，向澆筑槽孔內(nèi)注入一定量的砂漿，沖散或稀釋導(dǎo)管底部的淤積。澆筑用的混凝土應(yīng)具有良好的和易性、塌落度及擴(kuò)散度，且嚴(yán)格按照混凝土配合比進(jìn)行澆筑用混凝土的拌制。當(dāng)在夏季或者雨季進(jìn)行澆筑時，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，由試驗室人員對混凝土配合比進(jìn)行適當(dāng)?shù)母模员苊庠跐仓^程中出現(xiàn)堵管等事故?；炷猎谌肟讜r的塌落度應(yīng)保證在180～220 mm，擴(kuò)散度應(yīng)保證在340～400 mm，同時塌落度保持在150 mm以上的時間應(yīng)不小于1 h。

4.4.3 澆筑過程中的質(zhì)量控制

在澆筑過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制各導(dǎo)管混凝土的入孔速度，至少每隔30 min測量一次孔內(nèi)混凝土面的深度，每隔2 h測量一次導(dǎo)管內(nèi)混凝土面的深度，以保證將各導(dǎo)管的混凝土面高差控制在50 cm以內(nèi)，避免因混凝土澆筑時高差過大、墻體出現(xiàn)局部夾泥的質(zhì)量問題。槽孔澆筑時，必須控制好導(dǎo)管的拆卸速度和埋設(shè)深度，且混凝土的初存量應(yīng)滿足首批混凝土入孔后導(dǎo)管埋入混凝土中的深度不小于1 m，并不宜大于6 m，避免導(dǎo)管提脫，防止墻體混凝土出現(xiàn)骨料集中和斷墻的現(xiàn)象。在槽孔接近澆筑結(jié)束的時候，應(yīng)增加導(dǎo)管提升的頻率，使得墻體上部的混凝土更加密實，同時，在槽段的澆筑過程中，槽孔孔口應(yīng)設(shè)置蓋板，避免混凝土散落在槽孔內(nèi)，導(dǎo)致孔內(nèi)蓋重過大，給混凝土澆筑帶來困難。

5 結(jié)語

(1)魯基廠水電站壩基混凝土防滲墻完工后，采用了局部范圍墻體開挖、鉆孔取混凝土芯樣并做注水試驗等方法進(jìn)行墻體質(zhì)量檢查，檢查結(jié)果均滿足設(shè)計技術(shù)要求。該水電站于2010年竣工投產(chǎn)，壩址區(qū)埋設(shè)的滲流監(jiān)測儀器讀數(shù)表明，壩基滲流量完全控制在設(shè)計允許范圍之內(nèi)。實踐檢驗證明該工程的混凝土防滲墻質(zhì)量控制和防滲效果良好。

(2)魯基廠水電站壩址區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，防滲墻施工難度大，特別是一期混凝土防滲墻施工過程中出現(xiàn)的問題更多，不僅遇到的地質(zhì)條件復(fù)雜多變，使造孔過程中出現(xiàn)了大范圍塌孔、嚴(yán)重漏失、槽孔偏斜等特殊情況，且還存在與振沖施工相互干擾、施工場地受限，先進(jìn)的施工機(jī)械設(shè)備(如抓斗)無法使用等客觀條件的限制，但通過前期周密策劃和精心組織，各種技術(shù)難題均得到有效解決，影響防滲墻質(zhì)量的干擾因素也被逐一排除，按照業(yè)主要求的工期目標(biāo)圓滿地完成了防滲墻施工，在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和管理等方面取得了較好的成績，可為今后類似復(fù)雜地層的混凝土防滲墻施工提供一定參考。