色爾古水電站混凝土防滲墻的施工及質(zhì)量控制

任明武

（葛洲壩集團(tuán)項目管理有限公司，湖北 宜昌 443000）

0 引言

混凝土防滲墻在水利水電工程施工中應(yīng)用非常廣泛，它是對閘壩等水工建筑物的松散透水地基進(jìn)行垂直防滲處理的主要措施之一，其施工質(zhì)量直接關(guān)系到工程基礎(chǔ)的防滲質(zhì)量，對保證地基的滲透穩(wěn)定和閘壩安全、充分發(fā)揮工程效益具有重要作用，因而必須嚴(yán)格保證防滲墻的施工質(zhì)量。本文結(jié)合色爾古水電站工程實際，對混凝土防滲墻的施工及質(zhì)量控制方法進(jìn)行了小結(jié)。

1 工程概況

四川省色爾古水電站首部樞紐工程基礎(chǔ)防滲由全封閉式混凝土防滲墻和帷幕灌漿組成，布置在閘前鋪蓋及左岸混凝土擋水壩下部，防滲墻設(shè)計厚度0.8 m，底部深入基巖1 m以上，最大槽孔深度36.5 m，軸線總長134.40 m，共劃分為20個槽段，一期4個槽段，二期16個槽段，總工程量2759.75 m2。閘壩地基地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬砂卵礫石層，孤石、漂石含量高，為強(qiáng)透水性。

2 防滲墻施工

2.1 防滲墻施工平臺及導(dǎo)向槽布置

防滲墻施工平臺由鉆機(jī)平臺、導(dǎo)向槽和倒?jié){平臺組成。導(dǎo)向槽是標(biāo)定防滲墻位置的基準(zhǔn)，對槽孔開挖起導(dǎo)向作用并鎖固槽口，保持泥漿壓力，防止坍塌和阻止廢漿臟水倒流入槽，為安置導(dǎo)管和埋設(shè)儀表等作定位及支承。導(dǎo)向槽利用反鏟沿防滲墻軸線挖出上部覆蓋層后立模澆筑混凝土，導(dǎo)向槽凈寬100 cm，為矩形槽，鉆機(jī)平臺側(cè)導(dǎo)向槽配置4根φ16 mm鋼筋。導(dǎo)向墻修筑的技術(shù)要求為:①整體墻頂高程允許偏差±1 cm；②單幅墻頂高程允許偏差±0.5 cm；③墻間凈距允許偏差±0.5 cm；④內(nèi)墻垂直度允許偏差≤0.2%。導(dǎo)向槽的中心線即是防滲墻的設(shè)計中心線，要求最大偏差小于3 cm。同時施工平臺需布置沖漿溝、排渣溝、集污坑。施工平臺剖面見圖1。

圖1 混凝土防滲墻施工平臺剖面 （單位除注明外，cm）

2.2 防滲墻施工工藝

混凝土防滲墻施工工藝流程見圖2。

圖2 混凝土防滲墻施工工藝流程

2.3 泥漿制備

泥漿的質(zhì)量直接關(guān)系到防滲墻造孔時的固壁效果，如果泥漿質(zhì)量不符合要求，很可能會引起塌槽事故，因而制備泥漿所用黏土必須按規(guī)范要求選取，本工程所用黏土為從都江堰采購的優(yōu)質(zhì)黏土，質(zhì)量滿足要求，所制泥漿性能符合DL/T 5199—2004《水電水利工程混凝土防滲墻施工規(guī)范》中的有關(guān)要求。

2.4 防滲墻造孔

2.4.1 造孔設(shè)備

根據(jù)本工程地層漂石、大孤石含量比較高以及滲透性強(qiáng)等特點，選用了CZ-30型沖擊鉆機(jī)造孔，該設(shè)備便于操作和維護(hù)，并已在同類型工程施工中得到很好的應(yīng)用。

2.4.2 造孔方法

防滲墻造孔采用 “鉆劈法”。施工按照先Ⅰ期槽、后Ⅱ期槽的順序進(jìn)行，待相臨的Ⅰ期槽孔施工完成后再施工Ⅱ期槽孔。同一槽孔遵循先主孔鉆進(jìn)、后劈打副孔成槽的原則，在主孔未終孔時不得劈打副孔。奇數(shù)孔為主孔，偶數(shù)孔為副孔。施工中當(dāng)主孔鉆至設(shè)計深度后再劈打副孔，最后打 “小墻”，形成槽孔。

由于槽孔兩端的主孔的垂直度將直接影響與Ⅱ期槽段的連接，影響整個防滲墻施工的連續(xù)性，而中部的主孔也將影響到劈打副孔的垂直度，因此鉆進(jìn)主孔時要求孔位必須準(zhǔn)確，垂直度必須符合規(guī)范要求。槽孔到達(dá)設(shè)計深度后，由現(xiàn)場工程師進(jìn)行確認(rèn)，經(jīng)批準(zhǔn)后終孔。

副孔采用 “劈打法”，由于與副孔相鄰的均為已經(jīng)鉆進(jìn)的主孔，有兩個自由面，因此成孔速度較快。副孔全部終孔后，需要 “找”主、副孔間的 “小墻”。最終造出符合要求的規(guī)整槽孔。典型槽段布孔劃分見圖3。

圖3 典型槽段內(nèi)主副孔的劃分 （單位:m）

2.5 混凝土防滲墻質(zhì)量控制措施

（1）混凝土防滲墻接頭孔采用套打一鉆的鉆鑿套接法施工，在Ⅰ期槽混凝土澆筑完畢且具有一定強(qiáng)度后 （≥24 h），經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理工程師驗收后進(jìn)行。

（2）施工過程中要嚴(yán)格控制孔形，包括孔位、孔寬、孔深和孔斜等?？仔蔚臋z查與驗收一般采用測量的辦法，即先確定設(shè)計軸線及主、副孔中心位置，然后根據(jù)實際鉆孔的中心位置量出其偏差。采用SET2110全站儀進(jìn)行現(xiàn)場放樣定位；采用 “重錘法”監(jiān)控孔斜率；采用專用測繩測量孔深；通過鉆頭測量孔寬。

（3）槽孔質(zhì)量要求及控制措施。①各單孔開孔中心線位置在設(shè)計防滲墻中心線上、下游方向的誤差不得大于3 cm。②槽孔應(yīng)平整垂直，防止偏斜?？孜辉试S偏差不得大于3 cm；槽孔兩端主孔孔斜率不得大于0.2%，其余槽孔孔斜率不得大于0.4%，遇含孤石、漂石地層以及基巖面傾斜度較大等特殊情況時，孔斜率控制在0.6%以內(nèi)，相鄰孔不得異向；整個槽孔孔壁要求平整，無梅花孔、探頭石和波浪形小墻等。③Ⅰ、Ⅱ期槽孔接頭套接孔的兩次孔位中心在任一深度的偏差值均不得大于1/3墻厚，并采取措施保證設(shè)計墻厚。④Ⅰ期槽孔兩端主孔經(jīng)檢查合格后，方可鉆劈副孔。經(jīng)檢查槽孔中任意高程水平斷面上均無梅花孔、探頭石和波浪形小墻等，施工質(zhì)量符合設(shè)計和規(guī)范要求。槽孔終孔后，報告現(xiàn)場質(zhì)檢工程師會同監(jiān)理、業(yè)主進(jìn)行孔位、孔深及孔形的全面檢查驗收，合格后進(jìn)行清孔換漿。

（4）基巖鑒定。兩岸邊防滲墻深入弱風(fēng)化基巖面以下1 m。為了掌握地層巖性及防滲墻底線高程，沿防滲墻軸線布設(shè)先導(dǎo)孔，鉆取芯樣進(jìn)行鑒定，并描繪出地質(zhì)剖面圖，以指導(dǎo)施工。

2.6 防滲墻清孔

（1）清孔采用抽筒換漿法，在清孔的同時不斷向孔內(nèi)補(bǔ)充新鮮泥漿，另外，Ⅱ期槽的接頭孔采用鋼絲刷子鉆頭上下刷洗孔壁，直至刷子鉆頭上不帶泥屑、孔底淤積不再增加后，經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理工程師檢查驗收達(dá)到設(shè)計要求時終止。

（2）清孔換漿結(jié)束后1 h，如果孔底淤積厚度≤10 cm，泥漿樣取自孔底以上0.5 m處，泥漿密度≤1.10 g/cm3，馬氏漏斗粘度≤30 s，含砂量≤10%，即各項清孔指標(biāo)滿足規(guī)范要求時，則清孔驗收合格，此時由監(jiān)理工程師簽發(fā)清孔驗收合格證，然后方可進(jìn)行下道工序的施工。

2.7 特殊情況處理

（1）漏漿、塌孔、滲水處理。施工中應(yīng)儲備足夠的堵漏材料以備用。在造孔過程中，遇漏漿、塌孔等事故時，采用改善泥漿性能，加大泥漿密度，向孔內(nèi)加入黏土、鋸末及水泥等措施，確?？妆诜€(wěn)定和槽孔安全。在部分漏漿、塌孔比較嚴(yán)重的槽段，在泥漿中加入少量水泥效果很好；因本工程地層透水性強(qiáng)，部分槽段在造孔施工時沿河流方向滲水特別嚴(yán)重，若處理不好極易引起塌槽事故，為此，在滲水嚴(yán)重的槽段，在防滲墻上游側(cè)采用了固結(jié)灌漿措施，既有效阻止了滲水，也防止了槽孔塌孔，確保了防滲墻的施工進(jìn)度。

（2）掉鉆、埋鉆處理。在防滲墻施工中經(jīng)常會發(fā)生掉鉆、埋鉆等孔內(nèi)事故，施工過程中出現(xiàn)掉鉆或埋鉆時，立即組織人員分析事故發(fā)生的原因，采取 “繩套法”、“打撈法”或 “埋鉆移位處理法”等方式進(jìn)行處理，充分保證工程施工的順利進(jìn)行。

（3）砂層處理。鉆進(jìn)中遇砂質(zhì)地層時，嚴(yán)格控制抽渣次數(shù)和時間，加大泥漿密度，向孔內(nèi)投入大量的黏土和塊碎石，反復(fù)沖擊加固孔壁。

（4）漂、孤石處理。造孔過程中，遇漂石、孤石以及風(fēng)化巖塊等影響鉆進(jìn)工效時，在確?？妆诎踩那疤嵯拢捎每變?nèi)定向聚能爆破，在漂、孤石比較富集的部位采用鉆孔預(yù)爆等來提高鉆進(jìn)工效。

2.8 混凝土原材料質(zhì)量控制

2.8.1 混凝土配合比參數(shù)選定

嚴(yán)格按照設(shè)計下發(fā)的 《混凝土防滲墻施工技術(shù)要求》中第6.2條，對混凝土施工配合比進(jìn)行了設(shè)計，在多方論證的同時，采用不同廠家、不同品種的P.O32.5水泥設(shè)計了多個配合比，并通過配合比試驗確定最終的施工配合比 （見表1）。

在配制前，分批進(jìn)行了原材料性能檢測，并于使用前5 d報經(jīng)監(jiān)理人批準(zhǔn)。經(jīng)施工期間的隨機(jī)取樣檢驗，以及對防滲墻的取芯試驗結(jié)果表明，色爾古水電站首部樞紐工程防滲墻的混凝土施工配合比的各項指標(biāo)均滿足設(shè)計和現(xiàn)行規(guī)程規(guī)范要求。

2.8.2 混凝土施工物理特性要求

混凝土入孔時的坍落度為18～22 cm；擴(kuò)散度為34～40 cm；坍落度保持15 cm以上的時間不少于1 h；混凝土的初凝時間不少于6 h，終凝時間不宜大于24 h。

2.9 防滲墻墻體混凝土澆筑施工及質(zhì)量控制

防滲墻混凝土統(tǒng)一由拌和系統(tǒng)按施工配合比拌制，用6 m3專用罐車運輸，混凝土的拌和、運輸要保證能連續(xù)澆筑，若因故中斷，中斷時間不得超過30 min。

澆筑混凝土采用泥漿下直升導(dǎo)管法，混凝土澆筑導(dǎo)管的下設(shè)間距必須符合設(shè)計及DL/T 5199—2004《水電水利工程混凝土防滲墻施工規(guī)范》要求。在槽孔清孔驗收合格后下設(shè)澆筑導(dǎo)管，導(dǎo)管采用法蘭盤連接，管徑φ220 mm，導(dǎo)管定期進(jìn)行密閉承壓試驗檢測。Ⅰ期槽孔兩端的導(dǎo)管距孔端小于1.5 m，Ⅱ期槽孔兩端的導(dǎo)管距孔端1.0 m，導(dǎo)管間距不得大于3.5 m，當(dāng)孔底高差大于0.25 m時，導(dǎo)管中心放置在該導(dǎo)管控制范圍內(nèi)的最低處?；炷翝仓懊總€導(dǎo)管均下入隔離球塞，開始澆筑時先在導(dǎo)管內(nèi)注入適量的水泥砂漿，并準(zhǔn)備好足夠數(shù)量的混凝土，以使隔離球塞被擠出后能將導(dǎo)管底端埋入混凝土中一定深度 （1～6 m）。

混凝土澆筑施工工藝及質(zhì)量控制措施為:

（1）混凝土運輸及澆筑強(qiáng)度應(yīng)不小于最大計劃澆筑強(qiáng)度的1.5倍。采用直升導(dǎo)管法澆筑防滲墻水下混凝土，混凝土用攪拌車運至槽孔口分料斗，由分料斗分料入槽澆筑。在澆筑過程中，控制各料斗均勻下料，并根據(jù)混凝土上升速度起拔導(dǎo)管?；炷帘仨氝B續(xù)澆筑，槽孔內(nèi)混凝土上升速度宜控制在3～7 m/h，并連續(xù)上升至墻頂高程，相應(yīng)導(dǎo)管埋深為2～6 m，相鄰導(dǎo)管底高差不大于4 m。

（2）槽孔內(nèi)混凝土面應(yīng)均勻上升，其高差要求控制在0.5 m以內(nèi)。每30 min測量一次混凝土面高程，每2 h測定一次導(dǎo)管內(nèi)混凝土深度，并及時填繪混凝土澆筑指示圖，以便核對澆筑量；在開始和結(jié)尾階段適當(dāng)增加測量次數(shù)。防滲墻混凝土終澆頂高程應(yīng)高于設(shè)計墻頂50 cm。

表1 混凝土防滲墻施工配合比

（3）澆筑混凝土?xí)r，孔口設(shè)置蓋板，防止混凝土散落在槽孔內(nèi)。槽孔底部高低不平時，從低處澆起。不符合質(zhì)量要求的混凝土嚴(yán)禁澆入槽孔內(nèi)，同時應(yīng)防止入管的混凝土將空氣壓入導(dǎo)管內(nèi)。

（4）在混凝土澆筑時將根據(jù)監(jiān)理人的指示在機(jī)口或槽口入口處隨機(jī)取樣，檢驗混凝土的物理力學(xué)性能。

（5）澆筑混凝土?xí)r，如發(fā)生質(zhì)量事故應(yīng)立即停止施工，并及時將事故發(fā)生的時間、位置和原因分析報告監(jiān)理工程師，并按規(guī)范要求和監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的處理意見進(jìn)行處理。

3 防滲墻質(zhì)量控制效果

本工程在一 期和二期混凝土防滲墻成墻28 d后，按四方要求布置了6個質(zhì)量檢查孔，用SGZ－ⅢA型回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)，用φ91 mm金剛石鉆頭完成了防滲墻質(zhì)量檢查孔鉆孔取芯，進(jìn)行了芯樣檢查和鉆孔壓水試驗。芯樣檢測和壓水試驗結(jié)果表明，防滲墻成墻質(zhì)量較好，混凝土密實，無氣泡、夾泥等現(xiàn)象，壓水試驗成果均滿足設(shè)計要求 （透水率≤1 Lu），混凝土芯樣長度基本上在1 m左右，最長達(dá)2.04 m，檢查孔封孔采用機(jī)械壓漿封孔法。由監(jiān)理抽取6組混凝土芯樣送試驗室，并在專業(yè)監(jiān)理工程師的監(jiān)督下進(jìn)行了強(qiáng)度、抗?jié)B性、軸心強(qiáng)度與靜力抗壓彈性模量試驗，各項指標(biāo)均滿足設(shè)計要求。

4 結(jié)語

隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，水利水電工程將越來越多，混凝土防滲墻的應(yīng)用將越來越廣，對其技術(shù)、質(zhì)量要求也越來越高。在混凝土防滲墻施工過程中，只要加強(qiáng)各工序的施工質(zhì)量控制，尤其是加強(qiáng)槽孔造孔、清孔、混凝土澆筑工序的質(zhì)量控制，一定能有效保證混凝土防滲墻的施工質(zhì)量。

［1］DL/T 5199—2004 水電水利工程混凝土防滲墻施工規(guī)范［S］.

［2］水利水電施工工程師手冊［M］.北京:中科多媒體電子出版社，2003:478－504.