论文-浅析防渗墙的施工工艺及质量控制.doc

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浅析塑性混凝土防渗墙的施工工艺及质量控制
李泽明
单位：河北省水利工程局 邮编：050000
摘要
防渗墙是利用钻孔、挖槽机械，在松散透水地基或坝（堰）体中以泥浆固壁，挖掘槽形孔或连锁桩柱孔，在槽（孔）内浇筑混凝土或回填其他防渗材料筑成的具有防渗等功能的地下连续墙。
混凝土防渗墙技术在我国水电水利行业的应用始于20世纪50年代末期，至今已有四十余年的历史。近年来，我国的防渗墙技术又有了长足的进展，特别是在三峡、小浪底等国家重点工程中创造了许多新经验。
近年来我国各地开始大规模实施河道治理并在原河道两侧建设景观、公园、民居等工程，由于一般河道地下水位较高，要在河道两岸建设民居等建筑工程，民居基础的防渗处理必不可少。对于河道两岸布设塑性混凝土防渗墙具有施工成本低，施工速度快，防渗效果好，施工工艺成熟等优点，因此广泛采用。
关键词 防渗墙 施工工艺 质量控制
前言
张家口市蔚县河道治理工程位于蔚县县城北侧，河道左岸规划新建高档住宅小区及临河公园，右岸为紧邻国家重点文物蔚州千年古城楼。所以在河道景观开发、文物保护及旅游文化建设方面具有重要的意义。
规划河道整治宽度300m，采用C3塑性混凝土，渗透系数<10-7cm/s，防渗墙宽度30cm，高度依地质情况及防渗要求设置为8.5~11.2m，沿河道两岸布设，左岸长度1560.29m，右岸长度943.8m.
一、设备的选择
依据工程地质条件、水文地质条件及施工规范有关条款要求，另外考虑到工期短、工程量大的特点，选用HS843HD型液压抓斗成槽设备进行成槽施工。该设备具有以下明显优点：
a．抓斗上安装有电子测斜仪，对其深度及X、Y方向的位置经彩色屏幕准确地显示出来，可精确到0.01度。安装的纠偏设备可在开挖过程中纠正偏斜度。
b. 抓斗的斗体具有长导向、低重心，成槽垂直性好。
c. 抓斗提升速度快达40米/分钟，并能自由下落，抓斗张开或闭合时间平均6秒/次，施工效率高。
d. 造孔过程中基本不产生废浆。
二、防渗墙施工工序
施工准备

修筑导墙

送入泥浆
挖槽机就位

泥渣外运
槽段开挖

泥浆系统
槽段接头处理

排除沉渣
清底换浆

吊放接头管

转换出泥浆
灌注混凝土

拔出接头管

下一个槽段施工

三、泥浆配制
施工过程中为保证槽壁的稳定，避免槽孔坍塌，必须保证护壁泥浆的质量，保证充足供应符合要求的泥浆，在抓斗造孔过程中及时补充新泥浆，使槽内泥浆保持在孔口以下30～50cm.本次造孔使用膨润土泥浆，要求孔内泥浆粘度大于30s,而小于40s,泥浆密度大于1.1g/cm3,而小于1.2g/cm3. 每盘膨润土上浆的搅拌时间为3～5分钟。应按照规定的配合比配置泥浆，各种材料的加量误差不得大于5%。泥浆处理剂如纯碱、CMC和聚丙烯酰胺，使用前宜配成一定浓度的水溶液，以提高其效果。纯碱水溶液浓度为20%，CMC和聚丙烯酰胺水溶液为1.5%。新制膨润土浆需存放24小时，经充分水溶胀后方能使用。贮浆池内泥浆应经常搅动，并用压缩空气助拌，保持指标均一，避免沉淀或离析。在钻进过程中，槽孔内的泥浆由于岩屑、离子混入和其它处理剂的消耗，泥浆性能将逐渐恶化，必须进行处理再利用。
槽内泥浆的性能指标的控制标准
实验项目
比重
漏斗粘度
含砂量
失水量
泥皮厚
PH值
指标
＜1.2
＜30
＜10
＜30
＜4
9－11
四、导向槽
1、导向槽作用是：标定防渗墙位置，钻孔导向；锁固槽口，保持泥浆压力，防止坍塌和阻止废浆脏水倒流入槽；安置导管和埋设仪表等的定位与支撑。
导向槽在施工平台土方填筑并碾压密实后进行，施工前首先进行测量放线。利用测量控制网对导向槽开挖边线进行测量放线，用白灰划线，用以指导开挖施工；
导向槽采用反铲挖掘机分段开挖，人工配合修整边坡；
导向槽开挖完成并经验收合格后按施工图纸和规范要求进行钢筋绑扎；
导向槽模板采用钢模板，支设模板时用经纬仪对其位置和垂直精度进行严密观测，保证起结构储存偏差控制在允许范围之内；
2、结构型式：槽深0.8m，净宽为0.38m，沿防渗墙轴线布置。导向槽采用钢筋混凝土
矩形结构型式。
导向槽混凝土强度达到设计强度的70%后方可拆模，并洒水养护。
导墙顶标记防渗墙轴线控制线、槽段分界控制线、主孔位置控制线。因故变更钻孔孔位时，必须对相应改变的控制线做出明显的标识。
3、导向槽基坑开挖
（1）、确定基坑开挖线，报监理验收。
（2）、监理验收合格后，进行基坑开挖，施工严格按设计要求控制轴线，标高以及坡度，导向槽沟槽机械开挖至离设计高程差0.1米时，采用人工清理至设计高程。
4、导向槽修筑按以下指标控制：
导向槽平行于防渗墙中心线，允许偏差±1cm；
导向槽顶面高程（整体）允许偏差±1cm；
导向槽单幅允许偏差±0.5cm；
导向槽墙间净距允许偏差±0.5cm。
五、混凝土防渗墙开槽施工
防渗墙施工槽段采用二期跳格施工，接头管接头。由于槽段接头是防渗墙的薄弱环节，因此在一定长度下槽段越长越好。
六、槽段连接
本工程根据实际情况和施工工艺，槽段连接采用接头管，使用液压拔管机起拔接头管，其最佳拔管时间根据混凝土初凝时间和浇筑速度确定，在验算地基及导墙承载能力的基础上，应采取措施防止槽孔坍塌。这种方法施工接头质量好、工效高。
七、成槽
根据本工程的地质条件、施工效率等要求，Ⅰ期槽段采取三抓，Ⅱ期槽段采取三抓的施工方法。
本工程成槽先进行Ⅰ期槽孔施工，开槽前，导墙内注入泥浆至导墙壁顶以下0.3～0.5米，并在整个成槽过程中浆面不得低于导墙顶以下0.3～０.５米。采用抓斗挖除孔土体。成槽过程中,如遇到卵石、砾石开挖时应特别注意泥浆是否出现漏浆，槽壁是否出现坍塌，是否碰到较大孤石，是否开挖到基岩面。机械手操作时应注意抓斗本身自动测斜电脑的显示数据，发现异常情况应及时采取纠偏措施以使槽孔垂直度在规定范围之内。遇到土石分层时及时上报。
八、终孔、清孔验收
1．成孔后，先自己进行检查，槽孔应满足以下指标：
①槽孔孔壁平整垂直，孔位中心偏差不大于±3％；
②孔斜率不大于4‰
③对于一、二期槽孔接头套接孔的两次孔位中心任一深度的偏差值不大于墙厚的1/3,并保证设计厚度.
终孔检查合格后报监理工程师,经监理工程师认可后进行清孔,清孔一小时后要求达到下列标准：
① 孔底淤积厚度不大于10cm；
② 含砂量不大于10%，粘度不大于30s。
③ 密度不大于1.25g/cm3。
Ⅱ期槽孔清孔结束前，还要刷洗Ⅰ期槽孔段混凝土孔壁上所吸附的岩渣、泥皮，利用钢丝刷，采用自上而下分段刷洗，标准是刷子钻头上不再带泥硝，孔底淤泥不再增加为止。
经监理工程师验收合格后4小时之内进行混凝土浇筑。
2.质量控制
（1）抓斗沿打好的导向主孔向下开挖，在开孔时要保证斗臂与防渗墙轴线平行，斗臂的中心线与导墙的中心线重合，其下放的速度要平缓、稳定，以使形成的导向槽垂直。
（2）抓斗施工过程中，禁止大行程快速提降斗臂，以防抽吸或冲击而引起坍孔和大坝裂缝。
（3）成槽过程中，当发现泥浆漏失较严重时，可在孔内投放锯木、稻草末等堵漏材料止漏；如遇严重漏失，则向孔内抛填粘土、水泥堵漏。
（4）成槽过程中，因故停止时间较长时，为避免泥浆沉淀，防止孔壁坍塌，在停工期间，用“汽鼓法”（即下排气管，通压缩空气进行泥浆搅拌）搅拌槽孔内泥浆。
九、防渗墙混凝土浇筑
1.施工方法
一期槽孔在清孔验收合格后，利用50T的吊车安放接头管，接头管要注意连接牢固，保持竖直，管底要加钢丝网，防止砼进入接头管内。
泥浆中浇筑混凝土采用直升导管法，并配备三台自制专用悬臂式导管提升架，导管的布置和整个浇筑过程必须严格按照规范连续进行，具体做法如下：
绘制终孔纵剖面图，确定导管下设长度，并在终孔剖面图上标出导管中心位置、导管组合情况。
一期槽孔布置三组Φ200mm的导管，导管之间的间距3.0米，两端导管距孔端1.0米，二期槽孔同样布置三组同直径的导管，导管间距2.8米、两端导管距孔端1.0米。
导管的连接和密封必须可靠，接头处和管壁严禁漏浆，下设前应做密封实验，导管底口距槽底控制在15-25cm，范围内，导管的组合由长短管组成，在导管上部组装2节短管，以便在开浇后不久就可拆除，在砼浇筑后期，因为混凝土冲击力小、下料慢，容易堵管，所以导管要勤提勤放，保证混凝土面达到设计要求。当槽底高差大于0.25M时，应将导管置于控制范围的最低处。
槽孔浇筑严格遵循先深后浅的顺序，即从最深的导管开始，由深到浅连续浇筑。浇筑前先下入可浮起的隔离塞球，经过计算，准备好足够的混凝土，保证导管底端有足够的尺寸被混凝土埋住，保证浇筑质量。
在浇筑过程中，应保证连续供料，一气呵成，保持导管埋入混凝土的深度不小于1.0米，但不超过6米,以防泥浆混掺或埋管，保持全槽混凝土面均衡上升，上升速度不小于2米/小时,高差控制在0.5米范围内。
浇筑过程中,应随时测量,做好混凝土面上升记录,防止堵管埋管导管漏浆和泥浆混掺事故的发生。至少每隔30分钟测量一次槽孔内的混凝土面深度，并及时填绘混凝土浇筑指示图，以便校对浇筑方量.
2.质量控制
1）、浇注过程中，若发现导管漏浆或混凝土中混入泥浆，立即停止浇灌，并根据以下几种现象判定并采取相应处理措施：经检查发现导管下埋深度不够，相差过大；经检查发现导管拔出混凝土面，且浇注了一段时间；按实测浇筑高度计算的浇注方量超过计划方量过多，且持续反常；经检查发现导管内进浆或管内混凝土面过低；
2）、混凝土浇筑要一气呵成，不得中断，并控制在4－6h内浇完，以保证混凝土的均匀性。间歇时间一般应控制在15min内，任何情况下不得超过30min，否则孔内混凝土流动性丧失，使浇注无法继续进行，造成断墙事故；
3）、浇灌时要保持槽内混凝土面均衡上升，导管不能作横向运动，否则会使泥渣泥浆混入混凝土内。各导管处的混凝土面高差不宜大于0.3m。导管提升速度控制与混凝土的上升速度相适应，始终保持导管在混凝土中的插入深度不小于1.5m，也不能使混凝土溢出漏斗或流进槽内，污染泥浆；
4）、在混凝土浇灌过程中，要经常用测深锤测量混凝土面实际标高（至少三处，取平均值）计算混凝土上升高度，导管下口与混凝土相对位置，统计混凝土浇灌量，及时做好记录。
5）、搅拌好的混凝土在1.5h内浇注完毕，否则应掺加缓凝剂，泥凝土浇注到顶部3－4h时，可在槽段内放水适当稀释泥浆，或将导管埋深减为1m，或适当放慢浇注速度，以减少混凝土排除泥浆的阻力，保证浇注顺利进行；
6）、当混凝土浇到墙顶层时，由于导墙内超压力减小，混凝土与泥浆混杂，浇灌后必须清除顶部浮浆一层，因此，浇注高度须超出设计墙顶标高至少50cm，以利新老混凝土结合和保证混凝土质量。
7）、在混凝土达到设计强度之前，禁止任何重型机械和运输设备在旁边行驶或停留，并避免在防渗墙周围堆土或其它物品，以防其受压变形。
8）、当混凝土浇到墙顶层时，如果混凝土不易流出时，则采取如下措施：
(1)降低浇注速度；
(2)将导管的埋入深度减为1m左右；
(3)使导管上下运动，但上下运动的高度控制在30cm以下。
(4)槽孔内应设置盖板,避免混凝土散落在槽孔内。
(5)不符合质量要求的混凝土禁止浇入槽内。
(6)施工记录、图表做到齐全、准确、清晰。
(7)液压拔管机起拔接头管时，其最佳拔管时间根据混凝土初凝时间和浇筑速度确定
结语
塑性混凝土防渗墙是一种广泛采用的，十分有效和安全的防渗措施。在河道治理工程中，越来越多的应用到河道两岸防渗工程中。

参考文献：蒋振中、宗敦峰、李允中等。水利水电工程混凝土防渗墙施工规范。中国电力企业联合会