□何 康 □任澤垠 □陳華濤

（南陽市水利建筑勘測設計院）

混凝土防滲墻技術在
倪河水庫的應用

□何 康 □任澤垠 □陳華濤

（南陽市水利建筑勘測設計院）

混凝土防滲墻是水工建設中采用的一種地下連續(xù)墻，是透水體處理的一種有效措施，它是利用專業(yè)的造槽機械設備營造槽孔，并在槽孔內(nèi)注滿泥漿，以防孔壁坍塌，最后用導管在注滿泥漿的槽孔中澆筑混凝土并置換出泥漿，筑成墻體。墻體既可以做成剛性的，也可以做成塑性、柔性的。本文通過該技術在唐河縣倪河水庫除險加固工程中的應用，介紹了在大壩除險加固中混凝土防滲墻方案的合理選用及薄壁液壓抓斗法混凝土防滲墻的施工技術要點及注意事項。

防滲墻；薄壁液壓抓斗；泥漿護壁；常態(tài)混凝土；病險水庫

混凝土防滲墻施工工藝的區(qū)別主要在于造孔方法和排渣方法的不同。在造孔方面，有鋸槽法和挖掘法。鋸槽法中，有往復射流式開槽、鏈斗式開槽、液壓式開槽；挖掘法所用的機具中，有抓斗、沖擊、回轉(zhuǎn)鉆或兩者并用的鉆具。在出渣方面，有正循環(huán)、反循環(huán)的泥漿出渣和不循環(huán)出渣。

薄壁液壓抓斗法新的防滲墻施工技術適用于堅硬的土壤與砂礫石中成槽，成槽深度可達60m，此項技術不僅降低工程造價，而且能夠提高工程施工速度，一臺液壓抓斗成槽平均工效為125m2/d，此項技術在病險水庫除險加固工程中對大壩防滲有較好的推廣運用價值。

一、水庫工程概況

倪河水庫地處唐河縣城東約20km古城鄉(xiāng)倪河村的三夾河支流上，屬唐白河水系。水庫壩址以上控制流域面積17.8km2，主干流長8.4km，河道平均比降0.003。水庫防洪標準為50年一遇設計、1000年一遇校核，總庫容1181萬m3。水庫由大壩、溢洪道、輸水涵洞等組成，是一座具有灌溉、防洪、供水等綜合效益的中型水庫；水庫大壩長1050m，最大壩高16.39m。

倪河水庫大壩背水坡多處大面積散浸，河槽段壩基處理不徹底，臺地段壩基未處理，存在嚴重的接觸滲漏，坡腳多處出現(xiàn)滲漏明流，下游大面積沼澤化，需對大壩進行防滲處理。

二、施工方案擬定及出現(xiàn)問題

(一)初步擬定的防滲加固方案

防滲墻軸線位于壩軸線上游1.25m處，范圍樁號0+004～0+950，全長946m，墻體有效厚度0.30m，進入壩基相對不透水層以下2.0m，墻頂高程134.40m，防滲墻深度6.8～17.6m，混凝土防滲墻4230m2。墻體材料采用常態(tài)C20砼，28d抗壓強度為20MPa，彈性模量為 2×104MPa，初凝時間 6h，終凝時間 24h，抗?jié)B標號W4。防滲墻施工采用鋸槽法造槽，施工平臺寬度應不小于8.0m。

(二)防滲墻施工遇到的問題

一是在防滲墻開始施工后，由于大壩地層巖性復雜，設計時所采用的地層巖性存在差異，主要是在一定高程處的地層存在較多的鈣質(zhì)結(jié)合層。加之防滲墻屬于隱蔽工程，質(zhì)量不易控制，對地層的均一性要求比較嚴格，工程質(zhì)量很難保證。二是由于地層中鈣質(zhì)結(jié)合層的存在，局部地層較為堅硬，致使鋸槽法難以正常施工。首先是導孔的鉆進費時、費力，浪費較多工期；其次是鋸進十分困難，甚至每小時僅能鋸進數(shù)厘米，鋸槽機的排架也因地層堅硬的原因而發(fā)生過損壞。

由于上述問題，大壩防滲墻使用鋸槽法施工十分困難，已嚴重滯后工期，給整個工程的按時、保質(zhì)完成造成很大的影響。經(jīng)進一步研討，將施工方法由鋸槽法改為抓斗法。

三、抓斗法混凝土防滲墻成墻技術措施

(一)造孔成槽

1.布置施工平臺

抓斗施工平臺設置在防滲墻軸線下游側(cè)，原壩頂寬度4.9～5.4m不能滿足抓斗施工所需8m寬的施工平臺的要求。將壩頂高程降低0.94m至134.40m，并將降壩的土料填筑到壩體下游側(cè)，以保證抓斗施工平臺的寬度。在防滲墻軸線的下游側(cè)設置平行壩軸線的排渣排水溝，斷面尺寸50×50cm，再按50m間距修建垂直防滲墻軸線的排渣排水溝，將廢渣﹑廢水排至下游壩腳，所有廢渣運至棄渣場，詳見圖1。

圖1 施工平臺剖面圖（高程單位m，尺寸單位cm）

2.修筑導向槽

導向槽起著標定防滲墻位置、成槽導向、鎖固槽口、保持泥漿液面、槽孔上部孔壁保護、外部荷載支撐等作用，導向槽的穩(wěn)定是混凝土防滲墻安全施工的關鍵。導向槽兩側(cè)墻體采用“L”型斷面、現(xiàn)澆C15鋼筋混凝土結(jié)構，設計厚度20cm、高100cm、翼墻寬50cm，槽內(nèi)凈寬40cm，頂面高于施工場地10cm以阻止地表水流入。

3.抓斗成槽

根據(jù)本工程地質(zhì)條件及生產(chǎn)性試驗確定采用挖掘法中抓斗法，采用KH-180液壓抓斗機先抓取槽段的主孔再抓取中間的副孔成槽。

槽段劃分為Ⅰ、Ⅱ序槽段，根據(jù)設備及地質(zhì)條件確定Ⅰ、Ⅱ序槽段開挖長度均為6.0m，每個槽段分為兩個主孔及一個副孔，先施工Ⅰ序槽段，后施工Ⅱ序槽段。采用“三抓法”，在導向槽上放樣標識孔位，將抓斗對正孔位后進行垂直造孔。首先施工槽段兩端2.3m的主孔，然后施工中部1.4m的副孔。主、副孔完工即該施工槽段成槽完工。

（二）護壁泥漿

泥漿在造孔成槽過程中起固壁、懸浮、攜渣、冷卻鉆具和潤滑的作用，成墻后還可增加墻體的抗?jié)B性能。本工程泥漿采用膨潤土拌制，泥漿配合比為水1000kg、膨潤土50kg、Na2CO31.0kg；固壁泥漿性能指標密度＜1.1g/cm3、漏斗粘度＞25s、含砂量＞3%。

新制泥漿經(jīng)過24h膨化后，利用供漿管輸送至槽孔內(nèi)使用，成槽及槽段澆筑過程中回收的泥漿，經(jīng)凈化后可重復使用。槽孔孔口泥漿面在成槽過程中保持在導向槽頂面以下30～50cm范圍內(nèi)。

（三）防滲墻體灌筑

1.清孔換漿

槽段終孔驗收合格后進行清孔，清孔采用抓斗抓取淤泥，利用下設潛水排污泵抽漿，并及時用新鮮泥漿補充。清孔換漿結(jié)束1h后，達到下列標準：①孔底淤積厚度不大于10cm；②泥漿參數(shù)：槽內(nèi)泥漿比重不大于1.1g/cm3，粘度不大于35s，含砂量不大于3%；清孔換漿工作可以結(jié)束。

槽段清孔換漿結(jié)束前將鋼絲刷子安裝在抓斗斗體上，緊貼一、二期混凝土結(jié)合面，分段上下反復提動，達到刷子上不帶泥屑，孔底淤積不再增加，即接頭面清洗合格。

2.槽段混凝土灌筑

清孔換漿結(jié)束后，下設混凝土灌筑導管，導管內(nèi)徑為200mm。一期槽段長度為6.0m，下設三套導管，兩側(cè)導管距槽端1～1.5m；二期槽段由于套抓接頭，槽段長度為6.7m，下設三套導管，兩側(cè)導管距孔端1.0m；同時，槽段內(nèi)導管間距不大于3.5m。導管底部距槽孔底板不大于25cm，當槽底高差大于25cm時將導管置于控制范圍的最低處。

灌筑前導管內(nèi)置入可浮起的隔離塞球，灌筑時先注入水泥砂漿，隨即注入足夠的混凝土，擠出塞球并埋住導管底端，避免混凝土與泥漿混合。

灌筑過程中每30min測量一次混凝土面，每2h測量一次導管內(nèi)混凝土面，根據(jù)混凝土面上升情況，決定導管的提升長度。導管在混凝土內(nèi)的埋深最小不得小于1.0m，最大不得大于6.0m，在保證埋深的前提下，隨著混凝土面的上升，用吊車提升導管，并將頂部的部分導管拆除。

槽孔內(nèi)混凝土面上升至槽口時，采用泥漿泵抽出濃漿，并提升導管，減小埋深，增加混凝土的沖擊力，直至混凝土頂面達到設計墻頂高程，即可停止?jié)仓?，拔出導管?/p>

（四）槽段接頭處理

相鄰槽段的銜接部分即為接頭，本工程采用鉆鑿法進行接頭連接，即一期槽段澆筑完畢12h后，視混凝土強度進行二期槽段造孔時，將一期槽段混凝土套抓35cm，以保證接頭質(zhì)量，詳見圖2。

圖2 槽段接頭示意圖（尺寸單位cm）

四、抓斗法防滲墻成墻技術需注意的問題

（一）控制好抓接頭的時間

抓接頭時間太短混凝土沒有凝固，時間太長混凝土強度太高，抓接頭適宜的時間為墻體澆筑后12h，最遲不超過24h，抓斗抓取時斗體一側(cè)為混凝土另一側(cè)為土，斗體受力分布不均勻，容易造成槽孔沿軸線方向偏移，導致接頭質(zhì)量無法保證，同時嚴重影響造孔成槽進度，撐握好抓接頭的時間是成槽進度快慢的關鍵環(huán)節(jié)。

（二）吊裝設備的配置和保養(yǎng)

本工程的混凝土運輸采用2臺1m3自卸汽車運輸混凝土、1臺12t吊車吊臥罐的較為經(jīng)濟的設備組合。吊車配置少，在施工中吊車一旦出現(xiàn)機械故障，短時間內(nèi)如無法修好將造成很大的經(jīng)濟損失及工程質(zhì)量問題，因此要做好設備的保養(yǎng)工作。

（三）成墻混凝土灌筑應注意的問題

混凝土導管下設過程中檢驗螺絲緊固程度，確保導管間連接可靠。混凝土灌筑具有相當高的連續(xù)性，因故中斷不得超過40min。同時，槽內(nèi)混凝土上升速度不得小于2m/h，各灌筑導管均勻放料，保證混凝土面均勻上升，使其高差不超過0.5m。澆筑時槽口要設置蓋板，防止雜物落入槽內(nèi)。

2010-06-02