薄壁抓斗法混凝土防滲墻技術(shù)分析
摘 要：陜西渭河咸陽城區(qū)段綜合治理工程位于渭河中游的下段，工程地處咸陽市市區(qū)，工程治理范圍上游起點(diǎn)位于咸通南路下游約140m處，下游終點(diǎn)位于古渡公園西側(cè)，距離隴海鐵路橋以上約554m處，全長約4.6km。筆者主要論述了薄壁抓斗法混凝土防滲墻的主要施工工藝流程、特點(diǎn)與質(zhì)量控制指標(biāo)。
關(guān)鍵詞：防滲墻,施工,技術(shù)
一、概況
渭河咸陽城區(qū)段綜合治理工程為河道內(nèi)蓄水美化工程，在保障防洪安全的前提下，在兩岸防洪大堤內(nèi)對治理段河道進(jìn)行綜合整治。工程在渭河主河槽內(nèi)布置泄洪蓄水渠和泄洪渾水渠，中間由中隔墻分隔。北側(cè)泄洪蓄水渠為淺槽，寬260m，深3.6m，其蓄水水質(zhì)滿足景觀用水要求，遇較大洪水時參與泄洪;南側(cè)泄洪渾水渠為深槽，寬240m，深4.6m，其主要作用是泄洪、排沙。在泄洪蓄水渠的進(jìn)、出口和泄洪渾水渠進(jìn)口各設(shè)一道橡膠壩，上下游兩個攔河橡膠壩，壩高分別為3.3m、3.5m，平時立壩蓄水，大洪水塌壩行洪，蓄水容積約240萬m3。工程主要建筑物包括橡膠壩、中隔墻、南、北側(cè)護(hù)坡、泵房和儲水池等。
二、設(shè)計(jì)要求
本次實(shí)施工程是由于位于北護(hù)岸標(biāo)段Ⅲ標(biāo)段：樁號ZG2+240.5～ZG3+320.5，長度1 080m。混凝土防滲墻軸線長度1 080m，墻寬0.4m，墻深6.0m。
三、施工方法
造孔采用BH-6液壓式抓斗直接槽內(nèi)取土成槽孔，澆筑采用直升導(dǎo)管法進(jìn)行混凝土澆筑。在施工前，技術(shù)人員在認(rèn)真勘查地質(zhì)情況下，根據(jù)實(shí)際地形及設(shè)計(jì)要求，從設(shè)備、工藝、泥漿、灌注砼等均做了詳細(xì)、認(rèn)真的分析，并提出了具體的施工方案。
(一)施工準(zhǔn)備
1.技術(shù)交底
對地質(zhì)情況、工藝及質(zhì)量要求，尤其是注意事項(xiàng)、質(zhì)量控制要點(diǎn)以書面形式下發(fā)給各施工班，舉行培訓(xùn)班，并現(xiàn)場講解。
2.測量定位
在施工場地平整碾壓密實(shí)后進(jìn)行，施工前首先進(jìn)行測量放線。利用全站儀使用坐標(biāo)對導(dǎo)向槽開挖邊線進(jìn)行測量定位，用白灰劃線，用以指導(dǎo)開挖施工。開挖完成后再次復(fù)核。
3.原材料檢測及砼配合比實(shí)驗(yàn)
水泥、砂、碎石料及配合比直接關(guān)系到砼的和易性、流動性和初凝時間，經(jīng)試驗(yàn)確保符合要求后方可使用;另外，泥漿指標(biāo)直接關(guān)系到成孔質(zhì)量和砼灌注質(zhì)量，要對泥漿做測試試驗(yàn)。
4.泥漿配制
泥漿是固壁和攜渣的最根本因素，綜合考慮本工程的地質(zhì)條件,采用膨潤土泥漿。
膨潤土泥漿用BE-10型泥漿攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，攪拌程序?yàn)椋合认驍嚢铏C(jī)內(nèi)注入水，水面高出攪拌葉的頂端，開動攪拌機(jī)，向機(jī)內(nèi)投放膨潤土，并同時加入碳酸鈉，經(jīng)攪拌30min 左右，取樣測量泥漿粘度，然后繼續(xù)攪拌一段時間，再測粘度，若兩次測量的數(shù)值不變，則泥漿制成，并據(jù)此來確定以后泥漿的攪拌時間。攪好的泥漿經(jīng)過一個20 目的篩網(wǎng)放入儲漿池中。新制膨潤土泥漿性能指標(biāo)應(yīng)達(dá)到表1的要求。
表1 新配制膨潤土泥漿性能指標(biāo)表
項(xiàng)目
單 位
性能指標(biāo)
試驗(yàn)用儀器
備 注
濃度
%
＞4.5
指100 kg 水所用膨脹重量
密度
g/cm3
＜1.1
泥漿比重稱
漏斗粘度
s
30～90
946/1500mL馬氏漏斗
塑性年度
cp
＜20
旋轉(zhuǎn)粘度劑
10分鐘靜切力
N/m2
1.4～10
靜切力劑
pH值
9.5～12
pH值試紙
5.機(jī)械設(shè)備的選定
為保證每孔防滲墻自開鉆到灌注結(jié)束都能順利、不間斷進(jìn)行，在各環(huán)節(jié)上均應(yīng)配置充足的設(shè)備和備用方案，并準(zhǔn)備好備用電源。各后序工作機(jī)械必須到位，準(zhǔn)備完畢后方可開鉆。機(jī)械設(shè)備配置見表二。
6.人員配制
防滲墻工程是陜西渭河咸陽城區(qū)段綜合治理工程的首要重難點(diǎn)工程，為此在施工時成立防滲墻施工QC小組，小組成員由項(xiàng)目總工程師、工程部長、現(xiàn)場技術(shù)主管工程師及經(jīng)驗(yàn)豐富的鉆機(jī)機(jī)長組成。在施工前項(xiàng)目部組織防滲墻施工QC小組成員詳細(xì)分析每個環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的問題，以確保出現(xiàn)異常情況時能早發(fā)現(xiàn)，早處理。
7.砼輸送
砼采用輸送車直接灌注，采用大導(dǎo)管灌注砼。
表2 機(jī)械設(shè)備配置表
序號
設(shè) 備 名 稱
規(guī) 格 型 號
數(shù) 量
技術(shù)狀況
1
抓斗法鉆機(jī)
BH-6
5
良
2
挖掘機(jī)
1.25m3
1
良
3
裝載機(jī)
ZL40B
1
良
4
裝載機(jī)
ZL50B
1
良
5
砼輸送車
6m3
4
良
6
吊車
QY-16
2
良
7
泥漿攪拌機(jī)
BE-10
2
良
8
泥漿泵
4PN
2
良
9
鋼筋彎曲機(jī)
GB40B
2
良
10
鋼筋切斷機(jī)
CQ40
2
良
11
鋼筋調(diào)直機(jī)
GTФ4～14
2
良
12
交流電焊機(jī)
BX1-330
6
良
13
對焊機(jī)
UN1-75
1
良
14
變壓器
400KVA
1
良
15
攪拌機(jī)
JS750
2
良
16
發(fā)電機(jī)
120Kw
1
良
(二)施工方法
1.施工工藝流程圖(見圖4)
圖4 防滲墻施工工藝流程圖
2.主要施工步驟
(1)導(dǎo)向槽施工
導(dǎo)向槽混合結(jié)構(gòu)導(dǎo)墻：墻底設(shè)40cm寬鋼筋混凝土底梁，墻頂設(shè)20cm寬蓋梁，混凝土強(qiáng)度等級為C15，立墻用水泥砂漿砌12磚墻。導(dǎo)墻高85cm，墻頂水平。兩墻之間凈距0.5m，截面形狀采用“┛┗”型。導(dǎo)向槽結(jié)構(gòu)如圖1所示。
�、賹�(dǎo)向槽采用挖掘機(jī)分段開挖，人工配合修整邊坡;
�、趯�(dǎo)向槽開挖完成并經(jīng)驗(yàn)收合格后按施工圖紙和規(guī)范要求進(jìn)行鋼筋綁扎;
�、蹖�(dǎo)向槽模板采用鋼模板，支設(shè)模板時用經(jīng)緯儀對其位置和垂直精度進(jìn)行嚴(yán)密觀測，保證起結(jié)構(gòu)儲存偏差控制在允許范圍之內(nèi);
�、軐�(dǎo)向槽混凝土強(qiáng)度等級為C15，采用自拌混凝土，用翻斗車運(yùn)輸，溜槽入倉，人工平倉，振搗棒振搗密實(shí);
�、輰�(dǎo)向槽混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后方可拆模，拆模后，每隔5m設(shè)一道Ф150mm木桿支撐導(dǎo)向槽，并灑水養(yǎng)護(hù);
�、拊趯�(dǎo)墻頂標(biāo)記防滲墻軸線控制線、槽段分界控制線。因故變更孔位時，必須對相應(yīng)改變的控制線做出明顯的標(biāo)識。
(2)槽孔段劃分
槽孔段劃分根據(jù)地層條件、液壓抓斗斗體開度、成槽孔工藝、防滲墻平面布置而定，槽孔段長度為7.5m。槽孔段劃分圖如圖2所示。
(3)成槽孔工藝
本工程主要采用液壓抓斗進(jìn)行成槽孔施工：防滲墻分兩序施工，先施工一期槽孔再施工二期槽孔，槽孔段長度為7.5米。
在造孔過程中，及時往槽孔內(nèi)補(bǔ)漿，始終保持槽孔內(nèi)泥漿面在導(dǎo)墻頂面以下30～50cm，嚴(yán)防坍孔。
(4)終孔及清孔驗(yàn)收
�、俨劭捉K孔后，先進(jìn)行自檢，自檢合格后報告現(xiàn)場監(jiān)理工程師進(jìn)行孔位、孔深、孔斜、孔型、槽寬、槽底巖性鑒定及一、二期槽孔的套接厚度全面檢查驗(yàn)收，合格后進(jìn)行清孔換漿。
�、谇蹇鬃ザ分苯幼ト】椎子俜e的方法，清孔時要求由經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員進(jìn)行。
�、矍蹇讚Q漿結(jié)束1h內(nèi)，檢查孔內(nèi)泥漿性能指標(biāo)，孔底淤積厚度不大于10cm。
�、芏诓劭浊蹇讚Q漿結(jié)束前，用刷子鉆頭分段洗刷一期槽孔端頭的泥皮和地層殘留物，以刷子鉆頭上基本不帶泥屑，孔底淤積不再增加為合格標(biāo)準(zhǔn)。
(5)混凝土澆筑
�、賳卧劭锥蔚膸缀纬叽�
混凝土防滲墻擬定單元槽孔段長度為7.5m(因使用φ400mm的接頭管作為墻體連接方法。因此，混凝土防滲墻單元槽孔段實(shí)際成槽長度為7.9m)，依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙防滲墻孔深均為6m。
�、趩卧劭锥蔚幕炷磷畲笤O(shè)計(jì)量
為保證防滲、防沖墻砼質(zhì)量，澆筑高程比設(shè)計(jì)高程高50cm。單元槽孔最大混凝土設(shè)計(jì)方量為7.9×0.4×(6+0.5)=20.5m3。根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，抓斗造孔施工工藝，結(jié)合本工程地址勘察資料，混凝土澆筑充盈系數(shù)不大于1.2。因此，推算單元槽孔最大混凝土量不大于20.5×1.2=24.6m3。
�、刍炷林苽�
混凝土攪拌站安裝二臺JS750型混凝土攪拌機(jī)，配備自動上料系統(tǒng)。攪拌站配置一臺ZL50鏟車上砂石料，混凝土攪拌站單機(jī)生產(chǎn)能力可達(dá)10m3/h，總生產(chǎn)能力可達(dá)20m3/h。按規(guī)范要求槽孔內(nèi)混凝土上升速度不得低于2m/h，單元槽孔每小時最低需用混凝土量=7.9m×0.4m×2m/h×1.2=7.6m3。
④澆筑導(dǎo)管
混凝土澆筑采用鋼制導(dǎo)管，導(dǎo)管直徑為216mm鋼管。單元槽孔內(nèi)布設(shè)3套導(dǎo)管，一期槽端的導(dǎo)管距孔端或接頭管宜為1.0～1.5m，二期槽端的導(dǎo)管距孔端宜為1.0 m。當(dāng)槽底高差大于25cm時， 導(dǎo)管應(yīng)布置在其控制范圍的最低處。
導(dǎo)管的連接和密封必須可靠。在每套導(dǎo)管的頂部和底節(jié)管以上設(shè)置數(shù)節(jié)長度為0.3～1.0m的短管。導(dǎo)管底口距槽底應(yīng)控制在15～25cm范圍內(nèi)。
開澆前，導(dǎo)管內(nèi)應(yīng)置入可浮起的隔離塞球。開澆時，先注入水泥砂漿，隨即澆入足夠的混凝土，擠出塞球并埋住導(dǎo)管底端。導(dǎo)管連接和密封必須可靠，施工前做導(dǎo)管壓水試驗(yàn)。
�、輧α隙�
孔口設(shè)儲料斗，儲料斗容量為1.5m3，混凝土運(yùn)輸車將混凝土運(yùn)置槽孔口后倒入儲料斗內(nèi)，儲料斗放滿混凝土后，用吊車吊起，出料口對準(zhǔn)導(dǎo)管上的進(jìn)料料斗，打開儲料斗閥門，混凝土經(jīng)進(jìn)料料斗通過導(dǎo)管注入槽孔內(nèi)。
�、揄艥仓�
混凝土澆筑應(yīng)遵循先深后淺，連續(xù)進(jìn)行、均勻上升的原則�；炷撩嫔仙俣纫蟛恍∮�2m/h，混凝土面高差不大于0.5m，埋管深度在1.0～6.0m范圍內(nèi)。
澆筑過程中至少30min測一次混凝土面，及時掌握各項(xiàng)數(shù)據(jù)。終澆混凝土面高程超過設(shè)計(jì)高程0.5m。
槽孔口應(yīng)設(shè)蓋板，避免混凝土散落槽孔內(nèi)，不符合質(zhì)量要求的混凝土嚴(yán)禁澆筑到槽孔內(nèi)，防止入管的混凝土將空氣壓入導(dǎo)管內(nèi)。
混凝土澆筑過程中，在澆筑槽口或在攪拌站出機(jī)口隨機(jī)取樣，檢測坍落度、擴(kuò)散度、并取樣進(jìn)行抗壓、抗?jié)B試驗(yàn)。
�、邏Χ芜B接
防滲墻一、二期槽孔的接頭采用套接方式，在一期槽孔混凝土澆筑結(jié)束后24h，開始用抓斗鉆劈接頭孔。
四、結(jié)論
防滲墻施工共澆筑砼5184m3,施工過程中坍孔1槽,由于厚砂層泥漿濃度、比重過小，鉆進(jìn)速度過快坍孔。防滲墻是近年來水利工程中常采用的方法之一，薄壁液壓抓斗法防滲墻施工技術(shù)于20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的新技術(shù)。怎么掌握好防滲墻的施工工藝及病害處理也是難題之一。采用正確的防滲墻成槽孔工藝和配制高質(zhì)量的泥漿是保證成槽孔的關(guān)鍵，采用正確的灌注砼方法可有效防止防滲墻體病害的發(fā)生，技術(shù)人員、鉆機(jī)人員的責(zé)任心也直接關(guān)系到成品墻體的順利與否。
