水利工程中截滲墻施工技術(shù)要點及管理措施分析

金國磊, 吳華歡, 尹 上, 齊 冠

(1.杭州蕭宏建設(shè)環(huán)境集團有限公司,浙江 杭州 310052;2.浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江 杭州 311112)

0 引 言

混凝土截滲墻作為水利工程建設(shè)中的重要技術(shù),因其特有的抗?jié)B性和穩(wěn)定性被廣泛用于供排水和防汛抗洪工程[1],但是該技術(shù)存在施工難度較高、技術(shù)復(fù)雜等問題,在實施過程中容易拖慢施工進度[2]?；炷两貪B墻是長河干流水環(huán)境整治工程3標攔河堰壩修建的關(guān)鍵環(huán)節(jié),與工程順利推進緊密相連。因此,本文對長河干流水環(huán)境整治工程中截滲墻施工技術(shù)要點及管理措施進行分析,可供類似工程借鑒。

1 工程實例

本次項目位于太湖縣長河干流,其水環(huán)境整治工程綜合考慮了長河干流防洪排澇、堤防安全、河勢穩(wěn)定等要求,對長河干流滾水壩下至黑河口段河道開展綜合治理。通過建設(shè)攔蓄河水建筑物,形成一定水面、水體,為營造縣城長河旅游文化軸和修復(fù)壩下濕地環(huán)境創(chuàng)造條件,有效改善枯水季河道生態(tài)狀況及滾水壩下長河的水環(huán)境。其中,施工3標攔河堰壩基截滲墻布置上游距閘室底板邊線5m處,兩端與順水流向圍封截滲墻閉合,墻體材料為C25混凝土,墻厚0.4m,截滲墻頂標高為22.8～23.5m。設(shè)計要求墻底嵌入頁巖強風(fēng)化層厚度不小于1m,局部全風(fēng)化破碎處墻底需穿透至較完整巖層內(nèi)。

2 水利工程中截滲墻施工技術(shù)分析

2.1 施工前期的準備工作

2.1.1 施工平臺及導(dǎo)墻

施工平臺和導(dǎo)墻澆筑形式為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),導(dǎo)墻斷面形式為倒L形,通過先開挖后立模實施澆筑。施工平臺高程定為比河道最高水位高出2m以上,寬度約為12m。

2.1.2 主要臨建設(shè)施布置

制漿站及供應(yīng)系統(tǒng):泥漿站布設(shè)位置距截滲墻下游約30m,主要由膨潤土庫、泥漿攪拌機、供漿池和回漿池等部分組成?？們{量約為800m3,系統(tǒng)周圍用砂土圍堆,中間鋪設(shè)防滲膜。廢水及廢漿處理:尋找場地適宜位置建立臨時施工污水沉淀池,廢水、廢漿通過排漿溝匯聚排放至沉淀池,經(jīng)沉淀后上部清水由清水泵抽水排放,下部沉渣通過機械設(shè)備挖掘排出。

2.1.3 現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗

為了確保截滲墻施工過程中相關(guān)技術(shù)參數(shù)設(shè)置的合理性,在開工前,根據(jù)設(shè)計及規(guī)范要求,在截滲墻軸線上游位置開展現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗。主要試驗內(nèi)容為泥漿配合比試驗、混凝土配合比試驗、成槽造孔設(shè)備效果試驗、接頭連接工藝試驗、混凝土澆筑工藝試驗等。[3]

2.2 成槽造孔固壁泥漿施工技術(shù)

本項目實施中主要采用履帶液壓抓斗、沖擊鉆機來進行截滲墻成槽作業(yè)。履帶液壓抓斗安裝有自動測斜和糾偏裝置,可有效控制開槽孔斜,施工時操作簡便,行走方便,適合野外施工;沖擊鉆機通過鉆頭向下的沖擊運動破碎地基土,形成鉆孔。不僅適用于一般的軟弱地層,亦適用于礫石、卵石、漂石和基巖。具有結(jié)構(gòu)簡單,操作、維修和運輸方便等特點。

針對本工程地質(zhì)條件和槽孔尺寸情況,采用“上抓下鉆法”或“純抓法”的成槽工藝。“上抓下鉆法”成槽是通過液壓抓斗直接抓取上部的覆蓋層,下部的基巖由沖擊鉆機鉆鑿成槽。“純抓法”則是將覆蓋層和基巖層都用液壓抓斗直接抓取。本項目施工槽的設(shè)計長度為6m,當(dāng)選定6m成槽比較困難時,可以改為一抓成槽,槽長為3m。截滲墻施工過程中泥漿能起到維持孔壁穩(wěn)定、懸浮沉渣和冷卻鉆具的作用。[4]

本項目通過高效低噪的回轉(zhuǎn)攪拌機進行泥漿拌制,制作好的膨潤土泥漿在儲藏室存放至少24h,下一步經(jīng)過充分水化溶解才能應(yīng)用到工程中。儲漿池內(nèi)泥漿須經(jīng)常均勻攪動,防止泥漿沉淀或離析。鉆孔過程中,由于巖石碎屑混入和處理劑的消耗,槽孔內(nèi)的泥漿性能會逐漸降低,此時需將使用過的泥漿進行凈化,通過系統(tǒng)過濾土顆粒和碎石塊,然后把干凈的泥漿重新送回槽內(nèi)。在成槽過程中,應(yīng)定期在泥漿循環(huán)溝渠中取樣,進行檢測試驗,若不符合相關(guān)規(guī)范標準,必須暫停處理直至達標。在施工作業(yè)場地周邊應(yīng)設(shè)置排水溝,適時排放地表雨污水,避免污染泥漿池。

2.3 孔形控制與檢查施工技術(shù)

本項目孔形的控制工作主要包括深度、厚度和孔斜控制。孔斜率指標為不大于0.4%,遇有含孤石、漂石的地層及基巖面傾斜度較大等特殊情況時,孔斜率按0.6%控制。作業(yè)實施前,在槽孔各端頭設(shè)置測量標樁,以標樁為基準確定槽孔中心線,進一步沿用該中心線校核成墻后的中心誤差。槽孔中心線允許偏差范圍為3cm,各方向都應(yīng)滿足該標準。墻體厚度取決于抓斗寬度和鉆機鉆頭直徑,因此,所有槽段終孔時抓斗寬度和鉆頭直徑應(yīng)超過墻體的原設(shè)計厚度。本次工程采用抓斗機或鉆機施工,利用相似三角形原理開展孔斜測量。墻體應(yīng)穿入巖層1m,并根據(jù)成墻工藝試驗進一步確定入巖深度。截滲墻、抗沖板樁先導(dǎo)孔間距約30m,孔底入巖約2.0m。終孔時在深度驗收環(huán)節(jié)應(yīng)在監(jiān)理監(jiān)督下采用專業(yè)孔深測繩儀校核,使用前應(yīng)對該儀器進行校準。

每次測量后應(yīng)保存終孔段地層巖樣,然后交由監(jiān)理復(fù)核檢查以確保檢測深度依據(jù)充分。孔底基巖復(fù)核時應(yīng)準確復(fù)核巖層表面,確保墻體的確嵌入基巖至一定深度,并符合相關(guān)規(guī)范標準?；鶐r復(fù)核過程中一方面要參考設(shè)計圖紙,另一方面也要考慮本工程的地質(zhì)條件,綜合比較做出定論。如有必要可采用鉆孔取樣的方式來判斷墻體嵌入基巖深度是否足夠,鉆孔入巖深度應(yīng)滿足至少5m。兩相鄰主孔深度差大于1.0m時,其中間的副孔深度應(yīng)取巖芯進行基巖鑒定,但副孔的終孔深度應(yīng)同時滿足:副孔孔底高程不得高于兩主孔高程的中間位置;副孔與較深主孔之差一般不得大于1.0m。當(dāng)孔深接近設(shè)計深度時,便開始連續(xù)鉆取巖樣檢測,記錄好基巖頂面深度并做好存儲。根據(jù)巖樣特征判斷孔底的地層性狀,最后聯(lián)合設(shè)計、監(jiān)理三方確認,得出終孔位置。

2.4 清孔換漿和接頭孔刷洗施工技術(shù)

2.4.1 清孔換漿

槽孔挖完后,開始清洗槽孔更換泥漿,本項目選擇的清孔方法為氣舉法。成槽后,先用抓斗機清除槽底沉渣、浮泥,再用氣舉法借助反循環(huán)吸取剩余沉渣,下一步經(jīng)過過濾凈化得到干凈泥漿,同步用刷壁器做好混凝土墻接頭處膠結(jié)物質(zhì)的清除澆筑工作。清洗槽孔時也要檢測泥漿性能,主要測定范圍是槽底上方0.2～1m位置,比重<1.15,黏度≤50s,含沙量≤6%,沉渣厚度<100mm。成槽完成后,為了把沉積在槽底的沉渣清出,應(yīng)及時對底部清洗,以確保截滲墻的承載力和抗?jié)B性能夠穩(wěn)定,提高成墻質(zhì)量。同時在清洗過程中,要不斷向槽內(nèi)泵送優(yōu)質(zhì)泥漿,以保持液面穩(wěn)定,防止塌孔。槽內(nèi)泥漿必須高于地下水位1.0m以上,并且不低于導(dǎo)墻頂面0.5m。

清槽后及灌注混凝土前,檢查槽底沉渣厚度,檢查方法通常用測繩量法,一個槽段至少設(shè)三個測點,沉渣厚度不得大于設(shè)計要求。如果單元槽段內(nèi)各孔孔深不同時,清孔次序為先淺后深。

2.4.2 接頭孔刷洗

接頭孔位置刷洗應(yīng)采用較重的鋼絲刷,洗刷過程中通過調(diào)整鋼絲繩位置使刷子直接對準孔壁加壓。在洗刷過程中,通過鉆機引導(dǎo)鋼絲刷由孔底至孔口循環(huán)往復(fù)洗刷,直到槽孔清洗完成。[5]洗刷結(jié)束的指標是鉆頭基本沒有浮泥,并且孔底的沉渣不再增多。

2.4.3 清孔換漿結(jié)束標準

當(dāng)清孔換漿結(jié)束1h后,在槽孔底部0.5m部位取樣進行泥漿試驗。如果達到結(jié)束標準,即可結(jié)束清孔換漿的工作。結(jié)束標準:清孔換漿結(jié)束1h后,槽孔內(nèi)淤積厚度不大于10cm;泥漿密度小于1.3g/cm3;泥漿黏度不大于50s,含砂量小于4%。

2.5 槽段連接和混凝土澆筑施工技術(shù)

2.5.1 槽段連接

本項目的截滲墻槽段主要采用接頭管法連接。這是行業(yè)中截滲墻接頭處理的新興技術(shù),雖然施工中存在較大工藝難度,但其也有獨特的優(yōu)勢:一是通過接頭管法作業(yè)形成的接頭孔孔形質(zhì)量較好,不容易在端頭位置形成較厚的泥皮;同時由于其形狀規(guī)整,易于接頭的洗刷,能夠保證接頭處的接縫質(zhì)量。二是基于接頭管的向下敷設(shè)形式,能夠節(jié)約時間,提高工作效率,降低施工成本。

2.5.2 混凝土澆筑

本項目通過壓球法進行混凝土澆筑[6],即在正式澆筑前,向每個導(dǎo)管放入隔離塞球,并備好充足的商品混凝土,以確保隔離塞球被混凝土擠出導(dǎo)管后,能夠用混凝土包住導(dǎo)管底端。整個過程保持連續(xù)澆注,孔內(nèi)混凝土上升速度應(yīng)≥2m/h,并連續(xù)泵送抬升至墻頂處的有效高程。混凝土導(dǎo)管的埋深保持在1～6m內(nèi)浮動,以防止多余泥漿進入導(dǎo)管。孔內(nèi)混凝土整體表面保持均勻上升,其平整度控制范圍為0.5m左右。分別按照0.5h測量一次槽孔內(nèi)混凝土面,以2h為周期測量一次導(dǎo)管內(nèi)混凝土面。在澆筑開始和結(jié)束部分適當(dāng)增加測量次數(shù),并根據(jù)每次測量數(shù)據(jù),做好相應(yīng)記錄,同步繪制好混凝土澆筑指標圖,根據(jù)測量數(shù)據(jù)校核工程量,指導(dǎo)下一道工序。在混凝土澆筑過程中,孔口位置應(yīng)補充蓋板,以防止混凝土掉落到槽孔內(nèi),影響澆筑質(zhì)量。同時應(yīng)在孔口位置定期取樣,檢驗混凝土的指標性能。在每個槽孔混凝土澆注時應(yīng)做現(xiàn)場坍落度試驗,并取混凝土試塊,每組試塊應(yīng)按規(guī)范要求制作、養(yǎng)護、確認達到28d齡期后做室內(nèi)檢測試驗。取樣數(shù)量應(yīng)滿足抗壓、滲透系數(shù)的試驗要求。

2.6 截滲墻質(zhì)量檢查

檢查方法包括混凝土拌和機口隨機取樣檢查、鉆孔壓(注)水試驗,芯樣室內(nèi)物理力學(xué)性能試驗等。

2.6.1 機口隨機取樣

混凝土澆筑過程中,在機口由試驗室試驗員隨機取樣,測試混凝土熟料主要性能指標,在每個槽孔應(yīng)做現(xiàn)場坍落度試驗,并取混凝土試塊,每組試塊應(yīng)按規(guī)范要求制作、養(yǎng)護、確認達到28d齡期后做室內(nèi)檢測試驗。

2.6.2 室內(nèi)物理力學(xué)性能試驗

試驗項目按設(shè)計指標或監(jiān)理人的要求進行。合格標準為:混凝土物理力學(xué)強度指標和抗?jié)B標準達到設(shè)計值,合格率應(yīng)在90%以上,不合格部分的物理力學(xué)指標必須在設(shè)計值的70%以上,并不得集中在相鄰槽段內(nèi)。

3 水利工程中截滲墻施工管理措施分析

3.1 施工質(zhì)量管理措施

在項目實施前,技術(shù)負責(zé)人應(yīng)對全體作業(yè)人員進行技術(shù)交底。做好墻體導(dǎo)線測量復(fù)核和放樣工作,保證精度滿足設(shè)計及相關(guān)規(guī)范要求;把好施工材料的質(zhì)量關(guān),所有進場使用的材料都必須有檢驗合格證書和監(jiān)理工程師的批準;混凝土配合比經(jīng)監(jiān)理工程師審核通過后方可實施;在鋼筋加工棚加工鋼筋,應(yīng)按照圖紙要求進行編號掛牌,并分類合理堆放;按照配合比進行混凝土配料,各種配比含量應(yīng)計算準確,由專人監(jiān)督實施,并進行隨機取樣檢測,確保混凝土強度滿足設(shè)計要求。

3.2 施工安全管理措施

現(xiàn)場全體施工人員必須佩戴安全帽,根據(jù)作業(yè)種類按照國家相關(guān)規(guī)定配備勞保用具,并佩戴專門的防護用品;施工現(xiàn)場的電箱要保持外殼整潔完整,并進行接地保護,箱體外部應(yīng)配備漏電保護器,保證用電安全;場地內(nèi)機械設(shè)備使用由專人負責(zé),定期對設(shè)備做好保養(yǎng)和檢測工作,杜絕安全隱患;大型機械設(shè)備運轉(zhuǎn)中,在其回旋半徑內(nèi)禁止任何施工作業(yè);在工地現(xiàn)場管理過程中,應(yīng)定期進行巡查檢查,及時查處違背安全生產(chǎn)的作業(yè)行為,并責(zé)令施工單位限時整改。

3.3 施工環(huán)境管理措施

本項目以截滲墻中軸線為參考依據(jù),按照80m的間隔修建廢水池,在施工過程中產(chǎn)生的廢水、廢漿通過溝渠排放到廢水池進行過濾處理,池內(nèi)上層清水通過抽水泵抽取排走,底層沉渣通過反鏟器械挖出后運到指定位置儲存,避免沉渣散落影響周邊的生態(tài)環(huán)境;此外也要根據(jù)地表徑流和地層特征,在沉渣堆放場四周增加排水溝,避免地面徑流影響堆渣場的環(huán)境;在工程結(jié)束后,對施工中臨時搭建的設(shè)施,例如廢水池、泥漿池等應(yīng)進行回土覆蓋,并通過碾壓機平整場地,為后續(xù)的施工項目提供良好的施工場地。

4 結(jié)束語

綜上所述,在實際水利工程截滲墻施工中,務(wù)必嚴格完善落實每個環(huán)節(jié)的施工標準和施工職責(zé)。通過精細化做好前期準備工作、成槽造孔固壁泥漿、孔形控制與檢查、清孔換漿與接頭孔刷洗、槽段連接與混凝土澆筑等施工要點,并加強質(zhì)量、安全、環(huán)境管理措施,才能確保截滲墻的工程質(zhì)量和安全,推動水利工程建設(shè)的長遠發(fā)展。