混凝土防滲墻在深厚覆蓋層的處理
關(guān)鍵詞：深厚覆蓋層,防滲墻,成槽,拔管
1概述
1.1工程概況
猴子巖水電站位于四川省康定縣境內(nèi)，是大渡河干流22級(jí)開發(fā)方案的第9個(gè)梯級(jí)電站，攔河壩為堆石面板壩，最大壩高223.50m，裝機(jī)容量1700MW，總庫(kù)容7.06億m3。為給大壩基坑創(chuàng)造干地施工條件，在基坑上下游設(shè)置了擋水土石圍堰。
1.2圍堰防滲工程設(shè)計(jì)
圍堰防滲為全封閉塑性混凝土防滲墻上接土工膜斜墻。圍堰高程（上游1709m、下游1700m）以下堰體及堰基覆蓋層采用全封閉塑性混凝土防滲墻防滲，墻底嵌入基巖1.0m，墻厚1.0m，最大墻深80.99m，成墻面積18257m2。
1.3地質(zhì)條件
據(jù)勘探揭示，圍堰河床覆蓋層厚30m～75m，層次結(jié)構(gòu)自下而上可分為4層：
第①層：含漂（塊）卵（碎）砂礫石層，厚約10m～27m；
第②層：粘質(zhì)粉土層，厚約10m～22m，粘質(zhì)粉土埋藏深，具液化可能性；
第③層：含泥漂（塊）卵（碎）砂礫石層，厚約15m～37m；
第④層：孤漂（塊）卵（碎）砂礫石層，厚約1m～15m。
1.4工程重點(diǎn)及難點(diǎn)
（1）地質(zhì)條件復(fù)雜、防滲墻成槽難度大
最大成槽深度為80.99m，需穿過孤、漂、塊、卵、碎、砂、礫石及粘質(zhì)粉土。粘質(zhì)粉土呈可塑到軟塑狀態(tài)，成槽施工時(shí)，容易發(fā)生縮孔，導(dǎo)致卡鉆、埋鉆事故發(fā)生；其它地層結(jié)構(gòu)松散、架空嚴(yán)重，孤石、塊石粒徑多為1～4m，少量超過7～8m，成槽時(shí)，槽孔容易發(fā)生漏漿、坍塌以及卡鉆、埋鉆事故。地質(zhì)條件之復(fù)雜，成槽難度之大，在目前國(guó)內(nèi)已施工的防滲墻工程中少見。
�。�2）防滲墻在超高水頭條件下運(yùn)行，對(duì)接頭孔施工要求高
本工程上游圍堰運(yùn)行期最高水頭高達(dá)117.5m,而防滲墻設(shè)計(jì)墻厚僅為1m塑性混凝土，墻體套接厚度不能小于95cm，要求高，必須采用“拔管法”施工接頭孔。
由于塑性混凝土強(qiáng)度低，初凝時(shí)間長(zhǎng)，采用“拔管法”施工接頭孔，過早拔管，槽內(nèi)混凝土?xí)�，過遲拔管，存在“鑄管”風(fēng)險(xiǎn)。因此，對(duì)槽內(nèi)混凝土澆筑上升速度及掌握拔管時(shí)間的要求極高。
2成槽與拔管施工
2.1成槽施工
2.1.1成槽鉆機(jī)選擇
經(jīng)比選，選用CZ-6、CZ-6A及ZZ-9型沖擊鉆機(jī)成槽。該類鉆機(jī)鉆頭重量達(dá)到4.0～5.0t，能適應(yīng)各種復(fù)雜地層，并具有較好的破巖效果。
2.1.2固壁泥漿的選擇
目前，國(guó)內(nèi)水利水電防滲墻施工所使用的固壁泥漿以膨潤(rùn)土泥漿為主，由于膨潤(rùn)土泥漿存在①攪拌后需膨化24小時(shí)后才能使用；②長(zhǎng)時(shí)間靜置后會(huì)發(fā)生離析和沉淀，影響固壁效果；③膨潤(rùn)土價(jià)格高，成本大；④廢漿處理困難，容易污染環(huán)境等不足，加之本工程防滲墻工程量大、工期要求緊，需要選擇一種制備速度快、低密度、高粘度、低成本的泥漿。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與實(shí)踐，引進(jìn)使用奈普頓聚合物泥漿，效果較好。
�。�1）奈普頓聚合物泥漿性能
選擇不用重量的奈普頓配制了不同的泥漿，其泥漿性能指標(biāo)見表1。
表1奈普頓聚合物泥漿性能試驗(yàn)成果表
序號(hào)配合比
�。ㄋ壕刍铮㏄H值粘度（s）
10min1h2h24h48h72h
110000：1.01028.1738.0342.9350.1048.5748.17
210000：1.5929.142.6343.7841.9948.8947.74
310000：2.0929.5742.3143.9152.453.9549.96
410000：2.5930.9743.9244.1658.1555.7654.5
510000：3.01031.5246.6546.764.9556.355.77
610000：3.5932.2447.0953.9278.3676.267.11
710000：4.01033.9150.756.3280.6478.768.81
注：制漿過程中摻入適量20%的氫氧化鈉（片堿）溶液，以調(diào)節(jié)PH值。
從表1可以看出：①聚合物泥漿從配制開始，在1～2小時(shí)內(nèi)泥漿粘度快速增長(zhǎng)，之后增長(zhǎng)變緩，24小時(shí)左右達(dá)到最大，48小時(shí)以后粘度略有下降，但粘度還是相對(duì)穩(wěn)定；②聚合物泥漿的粘度隨著奈普頓摻量的增加而增大。
�。�2）聚合物泥漿制備
（a）施工準(zhǔn)備：修建好兩個(gè)漿池，一個(gè)為制漿池，容積約100m3，另一個(gè)為貯漿池，容積不小于200m3。并在池邊上裝好循環(huán)泵和空氣壓縮機(jī)，周邊按國(guó)家安全規(guī)范做好防護(hù)；
�。╞）將清水注入制漿池后，用20%氫氧化納溶液調(diào)節(jié)水的PH值在8～10之間，用空壓機(jī)攪拌均勻（攪拌時(shí)間為10～20分鐘）；
�。╟）將制漿池循環(huán)泵打開，進(jìn)行自循環(huán)后，通過泵出水管口慢慢均勻加入奈普頓，摻量為25‰，并用壓縮空氣攪拌1h，測(cè)定溶液的黏度；
�。╠）若黏度高于40秒，可直接加水稀釋；若黏度小于40秒，可能是由于攪拌時(shí)間不夠，需延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，如果仍達(dá)不到黏度，可再加入適量奈普頓，并再用壓縮空氣攪拌1h左右，直至滿足要求；
�。╡）新制聚合物泥漿存放到儲(chǔ)漿池中備用。
（3）聚合物泥漿的輸送
在制漿站安裝送漿泵并鋪設(shè)DN100的供漿管向施工平臺(tái)供漿。
�。�4）泥漿回收和凈化處理
在成槽施工中，抽出孔底的泥漿到沉淀池，通過沉淀、循環(huán)、凈化后再送入槽內(nèi)；鉆孔清孔時(shí)利用泥漿循環(huán)系統(tǒng)，將新鮮的泥漿輸送到槽的上部，被使用過的泥漿通過泥漿凈化系統(tǒng)，在沉淀池除去沉渣，然后重新送回到槽中�；厥盏哪酀{需檢測(cè)其黏度，如果黏度低于40秒，需補(bǔ)充奈普頓聚合物，直至滿足要求。
�。�5）槽孔漏漿的處理
對(duì)于槽孔突然發(fā)生泥漿滲漏的特殊情況，在向孔內(nèi)輸送泥漿的同時(shí)，直接向孔內(nèi)均勻投入奈普頓和片堿，并向槽內(nèi)補(bǔ)充清水，可以快速堵塞槽孔的漏漿通道。
2.1.3成槽工藝
本工程地質(zhì)條件復(fù)雜，成槽深度大，開始采用傳統(tǒng)的“鉆鑿法”成槽，但出現(xiàn)了多次卡鉆、掉埋鉆頭、漏漿等事故，且事故處理難度極大。通過攻關(guān)，改進(jìn)為“分段鉆鑿法”進(jìn)行成槽施工，即將每個(gè)深槽段劃分成若干個(gè)短槽段進(jìn)行施工，有效減少了槽孔發(fā)生漏漿、坍塌及卡鉆、埋鉆事故的頻率，同時(shí)大大降低了處理事故的難度。
“分段鉆鑿法”施工工藝流程為：施工準(zhǔn)備→第一段主孔鉆進(jìn)（10m）→第一段主孔孔底回填粘土（厚約1.0m，便于清孔）→第一段副孔及小墻施工（7m）→第二段主孔鉆進(jìn)（10m）→第二段主孔孔底回填粘土→第二段副孔及小墻施工（10m），依次循環(huán)，直至終孔。
2.2塑性混凝土防滲墻接頭孔“拔管法”施工
2.2.1防滲墻塑性混凝土性能指標(biāo)
塑性混凝土物理力學(xué)性能指標(biāo)見表2。
表2防滲墻塑性混凝土物理力學(xué)性能指標(biāo)
28d抗壓強(qiáng)度
�。∕Pa）28d抗拉強(qiáng)度
（MPa）28d彈性模量
�。∕Pa）28d抗折強(qiáng)度
（MPa）28d抗?jié)B等級(jí)28d滲透系數(shù)
�。╟m/s）
³5³0.5£2000³1.5³W8£1*10-7
由于塑性混凝土中摻入大量的膨潤(rùn)土粉和粉煤灰，其凝結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，初凝時(shí)間12h31min，終凝時(shí)間22h59min。
2.2.2塑性混凝土防滲墻接頭孔“拔管法”施工
�。�1）拔管機(jī)選擇
拔管機(jī)采用BG400-1000型全液壓拔管機(jī)，接頭管采用圓形結(jié)構(gòu)，接頭管連接方式為插銷軸式。
�。�2）混凝土接頭管起拔時(shí)間控制
防滲墻墻體材料為塑性混凝土，其室內(nèi)初凝時(shí)間為12h31min，終凝時(shí)間為22h59min。通過在現(xiàn)場(chǎng)多次模擬試驗(yàn)，考慮到槽內(nèi)溫度比地面溫度低，混凝土接頭管起拔時(shí)間最終按不小于16小時(shí)控制。
�。�3）槽內(nèi)混凝土面上升速度控制
按接頭管拔管時(shí)間不小于16小時(shí)計(jì)算，如果槽內(nèi)混凝土平均上升速度按3m/h控制，開始拔接頭管時(shí)，接頭管埋設(shè)深度已達(dá)到近50m，此深度接頭管難以起拔，極有可能出現(xiàn)“鑄管”事故；如果按槽內(nèi)混凝土平均上升速度按2m/h控制，開始拔接頭管時(shí)，接頭管埋設(shè)深度已達(dá)到30m，此深度接頭管可以起拔。但槽內(nèi)混凝土平均上升速度2m/h是規(guī)范要求的下限，由于槽段較深，槽長(zhǎng)達(dá)到7m，混凝土澆筑過程中，槽孔壁周圍的泥皮會(huì)隨混凝土面上升，槽內(nèi)泥漿會(huì)越來越濃，淤積越來越厚，有可能形成泥團(tuán)，導(dǎo)致混凝土澆筑困難，也可能將泥團(tuán)裹進(jìn)混凝土內(nèi)，直接影響墻體質(zhì)量。經(jīng)過比較，最終按槽內(nèi)混凝土平均上升速度不大于2.5m/h控制，起拔時(shí)接頭管埋入混凝土中深度控制在40m內(nèi)。
�。�4）拔管
�。╝）接頭管微動(dòng)：混凝土澆筑3～5小時(shí)后或起拔壓力達(dá)到2-5Mpa，進(jìn)行微動(dòng)；
�。╞）接頭管起拔：當(dāng)槽內(nèi)混凝土面上升達(dá)到40m、澆筑歷時(shí)達(dá)到16h、起拔歷力達(dá)到15MPa以內(nèi)時(shí)開始起拔接頭管。在起拔接頭管過程中，當(dāng)起拔壓力較大時(shí)快速起拔接頭管，尤其是壓力突然增大時(shí)，則優(yōu)先拔管，確保接頭管安全；
�。╟）每起拔一節(jié)接頭管后檢查管內(nèi)泥漿液面，漿面較低時(shí)要及時(shí)向管內(nèi)補(bǔ)漿。在最后一節(jié)接頭管拔出前，應(yīng)把接頭管內(nèi)補(bǔ)滿泥漿，以防接頭管拔出后出現(xiàn)塌孔事故。
3施工質(zhì)量評(píng)價(jià)
3.1墻體質(zhì)量檢查
�。�1）鉆檢查孔檢測(cè)
防滲墻施工完畢后，共布置檢查孔7個(gè)，共做注水試驗(yàn)49次，計(jì)算墻體滲透系數(shù)為1.24×10-9～4.89×10-8cm/s，滿足設(shè)計(jì)要求。
�。�2）墻體物探檢測(cè)
取芯孔單孔平均聲波波速3413～3985m/s；墻體對(duì)穿聲波平均波速在3403～3703m/s，大值平均波速為3876m/s，小值平均波速為3310m/s。全景圖像資料反映墻體混凝土澆注實(shí)密實(shí)度較好。
3.2基坑抽水實(shí)測(cè)滲漏情況
圍堰施工完畢后，進(jìn)行基坑抽水和開挖�；映楦珊髮�(shí)測(cè)滲漏量為1200m3/h左右（包括左右兩巖山體來水），僅為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的10%。
說明施工質(zhì)量?jī)?yōu)良，防滲效果明顯。
4結(jié)語
猴子巖水電站大壩圍堰防滲墻是在深厚覆蓋層進(jìn)行的，地質(zhì)條件極其復(fù)雜、施工難度大、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高。施工過程中通過引進(jìn)聚合物泥漿固壁、采用沖擊鉆“分段鉆鑿法”成槽、合理控制80m深塑性混凝土接頭孔拔管起拔時(shí)間和混凝土澆筑上升速度，不但保證了工程施工質(zhì)量，而且減少了復(fù)雜地層出現(xiàn)的各類施工事故，提高了施工工效，為混凝土防滲墻在深厚覆蓋層處理上的應(yīng)用積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。
本文選自核心級(jí)期刊《價(jià)值工程》，《價(jià)值工程》創(chuàng)刊于1982年，是經(jīng)國(guó)家新聞出版總署批準(zhǔn)公開發(fā)行的經(jīng)濟(jì)綜合性專業(yè)學(xué)術(shù)期刊，具有國(guó)際國(guó)內(nèi)雙刊號(hào)，國(guó)際刊號(hào)ISSN1006-4311國(guó)內(nèi)刊號(hào)CN13-1085/N），郵發(fā)代號(hào)：18—2，主管單位：河北省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)，主辦單位：中國(guó)技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究會(huì)價(jià)值工程專業(yè)委員會(huì)、河北省技術(shù)經(jīng)濟(jì)管理現(xiàn)代化研究會(huì)�！秲r(jià)值工程》是中國(guó)科技核心期刊（2008年入選）、中國(guó)科技論文統(tǒng)計(jì)源期刊�！秲r(jià)值工程》是中國(guó)高等教育學(xué)會(huì)（價(jià)值工程分會(huì)）會(huì)刊、中國(guó)價(jià)值工程學(xué)會(huì)會(huì)刊。
