混凝土防渗墙技术在南河二期工程中的应用.pdf

第 8卷0 2 2 0 1 0年 7月 南 水北调与水 利科技 S o u t h - t o - N o r t h Wa t e r T r a n s e r s a n d Wa t e r S c i e n c e & T e c h n o l o g y Vo 1 8 S u p p J u 1 2 0 1 0 混凝土 防渗墙技术在南河二期工程 中的应用 张卫 平 ( 河北省石津灌区管理局， 石家庄 0 5 0 0 5 1 ) 摘要： 混凝土防渗墙技术已广泛应用于水利工程中， 通过该技术在青龙县南河二期工程的应用， 介绍了混凝土防渗墙 的施工技术要点 ， 即： 在施工中分几步工序来完成混凝土防渗墙体 ， 第一步， 首先是布置施工平台； 第二步， 修筑导向 槽 ； 第三步， 抓斗成槽； 第 四步， 护壁泥浆及清孔换浆； 第五步， 槽段接头处理， 防渗墙体灌筑混凝土。同时在施工中个 别槽段也出现了不同程度的坍塌问题， 分析原因后采取了有效的措施， 保证了防渗墙的质量， 为今后类似防渗墙工程 提供了好的参考。 关键词： 导向槽 ； 泥浆护壁； 塑性混凝土； 防渗墙 ； 槽孔坍塌的成因； 处理方法 中图分类号 ： TV2 2 3 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 6 7 2 1 6 8 3 ( 2 O 1 O ) O O 2 0 1 2 3 0 3 A p p l i c a t i o n o f C o n c r e t e C u t - o f f Wa l l T e c h n o l o g y i n t h e S e c o n d P h a s e o f Na n R i v e r P r o j ect ZHANG W e i - p i n g ( S h i j i n I r r i g a t i o n Di s t r i c t ， He b e i P r o v i n c e Ad mi n i s t r a t i o n， S h i j i a z h u a n g 0 5 0 0 5 1 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：Th e c o n c r e t e s c u t o f f wa l l t e c h n o l o g y h a s wi d e l y u s e d i n t h e h y d r a u l i c e n gine e r i n g I t i n t r o du c e d t h e k e y p o i n t s o f c o n c r e t e s c u t - o f f wa l l c o n s t r u c t i o n t e c h n i q u e i n t h e s e c o n d p h a s e o f Na n Ri v e r p r o j e c t i n Qi n g l o n g C o u n t y a n d s e v e r a l s t e p s t o c o n s t r u c t t h e C U t o f f wa l 1 T h e s e s t e p s i n c l u d e d t h e f o l l o wi n g： s e t t i n g u p c o n s t r uc t ion p l a t f o r m ， c o n s t r u c t i n g t h e gu i d e s l o t ， g r a b t r e n c h i n g ， c o n s t r u c t i n g mu d p r o t e c t i o n l a y e r a n d c l e a n i n g h o l e& c h a n g i n g mu d ， j o i n t t r e a t me n t a n d c o n c r e t e pou r i n g I n t h e c o n s t r u c t i o n ， t h e r e we r e c o l l a p s e s i n s o me s e c t i o n s Th e r e a s o n s we r e a n a l y z e d a n d s o me me a s u r e s we r e a d o p t e d i n o r d e r t o e n s ur e t h e q u a l i t y o f c o ns t r u c t i o n Ke y wo r d s ：g u i d e g r o o v e s mu d p r o t e c t i o n l a y e r ； p l a s t i c c on c r e t e s c u t o f f wa l l ； c a u s e s o f g r o o v e c o l l a p s e ! t r e a t me nt me a s ur e s 0 概述 1 混凝土防渗墙成墙技术要点 青龙满族 自治县南河城区段防洪工程第八标段( 混凝土 防渗墙工程) 施工， 防渗墙建在河道堤顶的左岸， 全长 I 4 0 0 1T I ， 为防渗堤工程。右岸为自然山体， 另外四道橡胶坝前分别 设一道防渗墙和山体相接( 墙体深入山体基岩一延 m) 。橡胶 坝与防渗 墙相 接 ( 设 橡胶 止 水) ， 四道 橡胶 坝 防 渗墙 总 长 2 7 5 m。 地质结构为土 岩双层 结构 ， 由于地 质 条件 复 杂， 在 施 工 中， 尤其是河道中橡胶坝前的防渗墙成孔难度大， 出现上部坍 孔问题 ， 河床的地质条件是砾石 ， 色杂 ， 稍湿 一饱和 ， 稍密 一中 密 ， 卵 、 砾 石含量约 5 5 6 O ， 粒径一 般 1 1 0 c m， 最 大在 2 0 c m以上， 磨圆度较好， 多呈圆形一亚圆形， 岩性以花岗岩、 花岗片麻岩为主， 表层含泥量较高。最大厚度 3 8 I n 。防渗 墙槽孔深度的确定 ， 设计要求见到全风化岩层以下 0 5 13 1 ， 防 渗墙厚度为 6 0 e in。 1 1 造 孔 成槽 1 1 1 布置施工平 台 钢绳钻机施工平台设置在防渗墙轴线左侧， 堤顶平整后 铺设枕木， 枕木上面铺设钻机行走的钢道轨两根且 固定在枕 木上， 道轨右侧距导向槽左侧 2 I n处， 施工平台的宽度 由钻 机长度确定。在防渗墙轴线的右侧设置平行河道轴线的排渣 排水沟， 断面尺寸 5 0 c m5 0 e lT I ， 将废渣、 废水排至河道下 游， 所有废渣运至弃渣场。 1 1 2 修筑导向槽 导向槽是在地层表面沿地下连继防渗墙轴线方向设置的 l临时构筑物。导向槽起着标定防渗墙位置、 成槽导向、 锁固槽 口； 保持泥浆液面； 槽孔上部孔壁保护、 外部荷载支撑的作用。 导向槽的稳定是混凝土防渗墙安全施工的关键。本工程导向 槽两侧墙体采用倒 L型断面， 现浇 C 2 0混凝土构筑， 槽内净 收稿 日期： 2 0 1 0 0 5 3 0 修 回日期 ： 2 0 1 0 0 6 1 2 作者简介 ： 张卫平( 1 9 5 4 一 ) ， 男 ， 河北景县人 ， 高级工程师 ， 主要从事水利水电工程施 工及水利工程建设监理工作。 第 8卷 0 2南水北调与水利科技 2 0 1 0年 7月 宽 6 5 c m， 顶面高于施工场地 1 0 c m以阻止地表水流入。其 结构见图 1 ， 图 2 。 2 5t 省 道 钻机轨道 钻机轨道 m 图 1 施工平台剖面图 l 4 1 5 0 1 0 】 5 0 图 2 导 向槽剖面图 1 1 3 抓斗成槽 土石坝防渗墙开槽施工工艺主要有锯槽法和挖掘法。锯 槽法主要有往履射流式开槽、 链斗式开槽、 液压式开槽； 挖掘 法主要有冲击钻法、 抓斗法、 冲抓结合法。根据本工程地质条 件 ， 确定采用挖掘法中抓斗法， 并制定 了“ 三抓法” 的施工方 案， 即采用 k h - 1 8 0液压抓斗机先抓取槽段的主孔再抓取中间 的副孔成槽 。 槽段划分。槽段划分为 I 、ii 序槽段， 根据设备及地 质条件确定 i 、 序槽段开挖长度同为 5 IT I ， 每个槽段分为两 个主孔及一个副孔， 先施工 i 序槽段， 后施工 ii 序槽段。 槽段成槽。槽段成槽采用“ 三抓法” ， 在导向槽上放样 标识孔位， 将抓斗对正孔位后进行垂直造孔。首先施工槽段 两端的主孔， 主孔完成后再抓中部的副孔。主、 副孔完工即该 施工槽段成槽完工， 经监理和设计确定岩层岩性， 并最终确定 该施工槽段成槽深度 。 1 2 护壁 泥浆 泥浆在造孔成槽过程中起固壁、 悬浮、 携渣、 冷却钻具和 润滑的作用， 成墙后还可增加墙体的抗渗性能， 本工程泥浆采 用膨润土拌制， 泥浆配合 比为水 1 0 0 0 k g 、 膨润土 5 O k g、 n a 2 C O 。 1 k g ； 固壁泥浆性 能指标密 度2 5 s 、 含砂量3 。新制泥浆经过 2 4 h膨化后， 利用供浆 管输送至槽孔内使用， 成槽及槽段浇筑过程中回收的泥浆， 经 净化后可重复使用。槽孔孔E l 泥浆面在成槽过程中保持在导 向槽顶面以下 3 0 5 0 c m范围内。 1 3 防渗墙体灌筑混凝土 混凝土防渗墙是在泥浆下灌筑混凝土， 本工程是采用刚 性导管法进行墙壁体灌注， 混凝土竖向顺导管下落， 利用导管 隔离泥浆， 使其不与混凝土接触， 导管内混凝土依靠自重压挤 下部管口的混凝土， 并在已灌入的混凝土体内流动、 扩散上 升， 最终置换出泥浆， 保证混凝土的整体性。 1 2 4 罐 l 1 | l 豫 每 舞 e 矗 疆 s 1 3 1 清孔换浆 槽段终孔验收合格后进行清孔， 清孔采用抓斗抓取淤泥， 利用下设潜水排污泵抽浆， 并及时用新鲜泥浆补充。清孔换 浆结束 1 h后， 达到下列标准： 孔底淤积厚度不大于 1 O c m； 泥浆参数为： 槽内泥浆比重不大于 1 1 g c ms ， 黏度不 大于3 5 S ， 含砂量不大于 3 。清孔换浆工作可以结束 槽段清孔换浆结束前将钢丝届 子安装在抓斗斗体上， 紧 贴一、 二期混凝土结合面， 分段上下反复提动， 达到刷子上不 带泥屑， 孔底淤积不再增加， 即接头面清洗合格。 1 3 2 槽段混凝土灌注 清孔换浆结束后， 下设混凝土灌注导管， 导管内径为 2 0 0 mm。一期槽段长度为 3 8 m， 下设两套导管， 两侧导管距槽 端 0 51 m； 二期槽段由于套抓接头， 槽段长度为 5 12 1 ， 下设 两套导管， 两侧导管距孔端 1 0 m； 同时， 槽段内导管间距不 大于 3 I T I 。导管底部距槽孔底板不大于 2 5 c m， 当槽底高差大 于 2 5 c m时将导管置于控制范围的最低处。 灌注前导管内置人可浮起的隔离塞球， 灌注时先注入水 泥砂浆， 随即注入足够的混凝土， 挤出塞球并埋住导管底端， 避免混凝土与泥浆混合。 灌注过程中每 3 O mi n 测量一次混凝土面， 每 2 h测量一 次导管内混凝土面， 根据混凝土面上升情况， 决定导管的提升 长度。导管在混凝土内的埋深最小不得小于 1 0 12 1 ， 最大不 得大于 6 。 0 m， 在保证埋深的前提下， 随着混凝土面的上升， 用吊车提升导管， 并将顶部的部分导管拆除。 槽孔内混凝土面上升至槽口时， 采用泥浆泵抽出浓浆， 并 提升导管 ， 减小埋深， 增加混凝土的冲击力， 直至混凝土顶面 超出设计墙顶标高 0 5 m， 即可停止浇筑， 拔出导管。 1 4 槽 段接 头 处理 相邻槽段的衔接部分即为接头， 本工程采用钻凿法进行 接头连接 ， 即一期槽段 浇筑完毕 后 1 2 h后 ， 视混 凝土强度 进 行二期槽段造孔时， 将一期槽段混凝土套抓 6 0 c m， 以保证接 头质量 ， 见图 3 。 图 3 槽段接头 示意 图 2 混凝土防渗墙成墙常出现的问题 坍塌、 漏浆、 导管堵塞、 埋管等为混凝土防渗墙成墙常出 现的问题 。槽孔侧壁坍塌的原因有多种， 如泥浆的质量， 地下 的影响， 槽段土体的组成和密实度， 孔口地面的荷载等， 就本 工程而言， 在河道中的第三道橡胶坝坝前的防渗墙 I 号1 O 号槽成孔后出现了上部局部坍塌， 四道坝坝前防渗墙 4号槽 成孔后出现了大面积坍塌， 就此问题叙述如下。 2 1 坍孔 的成 因 钻机的动荷载和泥浆的质量是引起坍塌的主要原因。 尤其对于密实程度较差的河床地质条件， 在长期的荷 张卫平 混凝土防渗墙技术在南河二期工程中的应用 载作用下极 易坍塌 。 2 2处 理 方 法 确定为是靠近上部且成 4 5 度角坍孔， 针对这个问题采取 加深混凝土导 向槽的方法 ， 由导向槽深度 1 m改为 1 5 iT l ， ( 三道坝坝前防渗墙 1 号一1 O 号槽) 。 用优质黏土( 掺人 2 0 水泥) 回填到坍塌处以上 1 2 1 13 ， 待沉积密实后再进行施工 ( 三道坝坝前防渗墙 1号一1 O号 槽) ， 采用这两种方法解决了 1 号一1 O 号槽的局部坍塌问题。 橡胶坝左岸靠近河道左堤的槽孔由于土压力较大， 槽孔 大面积坍塌，因此采用在孔 内灌筑 C 1 0低标号混凝土的方 法， 待混凝土强度达到初凝时钻机重新凿孔， 方才解决了坍孔 问题， ( 四道坝坝前防渗墙 4号槽) 。 对于槽孔较浅， 深度在 5 m左右的孔 ， 为了不影响橡胶坝 的施工， 采用了用挖掘机明挖的方法 ( 一、 二道坝坝前防渗 墙) ， 然后支模浇筑混凝土。 2 3成墙混凝土灌筑应注意的问题 混凝土导管下没过程中检验螺丝紧固程度， 确保导管间 连接可靠。混凝土灌筑具有相当高的连续性， 因故中断不得 超过 4 0 mi n 。同时， 槽内混凝土上升速度不得小于 2 m h ， 各 灌筑导管均匀放料， 保证混凝土面均匀上升， 使其高差不超过 0 5 m。浇筑时槽 口要设置盖板 ， 防止杂物落人槽内。 3 结语 本工程防渗墙严格按照施工程序进行施工 ， 根据坍塌的 不同部位进行不同的处理方法， 均收到了明显的效果， 加快了 ( 上接 第 1 1 9页) 施工进度 ， 为橡胶坝提前完工奠定了良好的基础， 通过本次施 工也积累了一些施工经验， 以后如有类似工程遇到此问题都 可以借鉴此经验。 参考文 献 ： 1 商夏 ， 姚雷生， 王宁 塑性混凝土 防渗墙 在某水库 大坝中的应用 J ： 平顶山学院学报 2 0 0 6 ， 1 5 ( 4 ) ： 5 5 5 6 ， 5 9 E 2 邓凯斌 几种无损检测技术在 防渗墙 质量检测 中的应用 J 水 利水 电科技进展 ， 2 0 0 7 ， 2 7 ( 2 ) ： 5 0 5 4 3 朱黎雄 ， 孙鸣宁混凝土防渗墙施工新技术及应用 J 浙江水 利水 电专科学校学报 ， 2 0 0 7 ， 1 9 ( 4 ) ： 3 8 ， 5 4 4 3 康建 忠 ，张峰 水库 大坝 塑性混凝 土 防渗墙施 工及 质量控 制 J 山西水利科技 ， 2 0 0 7 ， ( 2 ) ： 6 - 7 5 王进波 开潭 水 电站 二期上 游围堰 防渗施工技 术 J 小水 电 ， 2 0 0 8， ( 1 )： 5 7 6 0 6 晏继杰 白莲河抽水蓄能电站塑性混凝土防渗墙施工 J 人民 长江 ， 2 0 0 9 ， 4 0， ( 6 ) ： 3 2 3 3 E 7 张伟， 任旭光 白莲河电站塑性混凝土防渗墙施工技术 J 人民 长江 ， 2 0 0 9 ， 4 O， ( 6 ) ： 4 3 4 4 8 张志红， 徐胜春 东江水利枢纽一期工程混凝土防渗墙施工 J 人 民长江 ， 2 0 0 9 ， 4 0， ( 1 2 ) ： 2 0 2 1 F 9 王军辉 ， 段 琳 班多 水 电站 混凝土 防渗墙施 工技术 F J 人 民长 江 ， 2 0 0 9 ， 4 0 ， ( 1 2 ) ： 2 5 2 6 1 0 周宏伟， 杨兴国， 李洪涛， 等 深覆盖层河道防渗墙关键施工技 术探索 J 。 人民长江 ， 2 0 0 9 ， 4 0， ( 1 9 ) ： 2 8 2 9 1 1 孙新文， 兰晓春， 蒋国华 塑性混凝土防渗墙技术在横山水库除 险加固中的应用 J 浙江建筑， 2 0 0 9 ， 2 6， ( 4 ) ： 4 3 4 6 ： 通知 的精神。全线设置渗透排水路段约 8 0 6 k r n ， 共减少永 久占地 3 8 7 5 7 h m ； 减少路堤土石方数量 5 3 6 1 5 6 8 m3 ； 节约 路侧取土场 4 0 7 0 7 0 1 h m2 ； 设置护栏的长度可减少 2 6 9 2 k m； 减少边坡防护量 8 8 0 3 0 1 m 3 ； 上跨方案改为下穿方案后 节约了工程投资 5 7 3 6 9 万元； 共节省直接工程投资 2 5 8 2 6 2 万 元 。 在节省土地资源和降低工程投资的同时， 不同程度的缓解 或减轻由于地下水超采而引起的地质灾害( 地裂缝、 地面沉降、 水质恶化、 海水入侵等) ， 长期利用雨水回灌地下水意义重大。 参考文献 ： 1 3 张江洪， 王书伏， 丁小军 平原区高速公路合理降低路堤填筑高 度方案的探讨E J 公路， 2 0 0 5 E 2 徐恒力 水资源开发与保护 M 北京： 地质出版社， 2 0 0 1 3 3 姜凌 利用土壤层净化城市雨水人工补给地下水的研究 D 长 安大学硕士学位论文 ， 2 0 0 2 E 4 陈望和河北地下水 M 北京： 地质出版社， 1 9 9 9 E 5 河j E 省地质 矿产局 河北省北 京市天 津市 区域 地质 志 M 北 京 ： 地质出版社， 1 9 9 9 6 张少才 河北 省农业 中低产区浅层地 下水 监测 与资源评价报告 R 石家庄： 河北省地质环境监测总站， 1 9 9 4 7 G B 5 0 2 9 6 9 9 ， 供水管井技术规范 S 8 工程地质手册 编委会 工程地质手册 M 北京： 中国建筑工 业 出版社 ， 2 0 0 7 9 Y S J 2 1 4 - 8 9 ， 注水试验规程 E S 1 O 薛禹群 地下水动力学 M 北京： 地质出版社， 1 9 9 7 罐 蓬 器g 棼 瓣 | g 戳 强 1 2 5