陕西省水利电力勘测设计研究院 西安 710001
摘要：混凝土防渗墙可以快速、高效、低成本的完成坝基覆盖层的防渗问题，因此在各大、中型水利枢纽中被广泛采用。如何在不同的地质条件下，结合现场设备及生产条件，经济、合理的选用混凝土防渗墙施工工艺，则是保证施工进度和质量的重要问题。本文通过新疆米兰河山口水利枢纽工程的钻劈法混凝土防渗墙施工，为类似水利工程提供一个可供借鉴的案例。
关键词：钻劈法混凝土防渗墙；施工工艺；水利工程
一、工程概况
新疆米兰河山口水利枢纽是一座承担着向工业和农业灌溉供水，同时结合工业水量发电的综合利用工程。工程位于米兰河出山口上游,距下游第一引水枢纽4km,距36团团场34km。工程为中型Ⅲ等工程，主要由挡水坝、导流兼泄洪排沙洞、溢洪道、发电引水系统及电站厂房等组成。坝址处多年平均年径流量1.271亿m3，多年平均流量4.03m3/s，水库总库容4128万m3，正常蓄水位1445m，正常蓄水位相应库容3818万m3，死水位1415m，死库容1099万m3，调节库容2719万m3，控制灌溉面积7.0万亩，改善灌溉面积1.33万亩，农业灌溉设计年供水量3310.45万m3，工业设计年供水量3100万m3，电站装机容量2.4MW，多年平均年发电量1115kW•h。
1.1工程地质条件
左坝段位于右岸坡，地形呈向东凸出的弧形，地形弧度35°～40°，基岩裸露，岩性以大理岩为主，强风化层厚1～3.5m，弱风化层厚10.5m～17.3m，纵波速度3450～4350m/s，新鲜基岩纵波速度4760～5260m/s。67.5～89.8m以下岩体透水率小于5Lu，76.7～91m一下岩体透水率小于3Lu。该段发育小断层f9和f10，f9断层地面破碎带宽度4m，断层带内为压碎岩和少量糜棱岩。f10断层切穿左坝肩，地表断层及其影响带宽1.0～1.5m。断层及其影响带透水小于1Lu，但其上部10m范围透水较大，为9.8～16Lu，说明该断层附近存在渗漏问题，需处理。
河床段宽172m，地下水埋深1.9～4.6m，地表植被较多，植物根系主要集中分布于1.5～2.0m。河床上部为第四系全新统冲洪积砂卵砾石层，结构密实，厚27.7～39.4m。河床底部不连续分布第四系下更新统西域砾岩，主要集中于河床中部，厚5.1～11.8m。砾岩下伏为深厚的大理岩或二云母石英片岩，强风化层厚0～2.3m，弱风化层厚6.2～35.0m。
右坝段位于右岸坡，岸坡走向近SN向，总高度225m，地形坡度40°～52°，基岩裸露，岩性为二云母石英片岩，次块状、互层状结构，片理较发育，主要有二组节理。强风化层厚5.5m，弱风化层厚17.6～21.0m，纵波速度3390～4350m/s，新鲜基岩纵波速度4000～4850m/s。39.5～65.1m以下岩体透水率小于5Lu，60.5～67.6m以下岩体透水率小于3Lu。该段发育小断层f4和f5，f4断层宽2～5m，断层带内为压碎岩和少量糜棱岩。F5断层破碎带宽5m，断层带内为压碎岩和少量角砾岩。断层及其附近透水率小。
混凝土防渗墙位于河床段，贯穿第四系全新统冲洪积砂卵砾石层，深入基岩1m。
1.2防渗墙设计
防渗墙原设计起止桩号为坝0+124～坝0+296，轴线长172m，实际施工起始桩号为坝0+133～坝0+287.3，轴线长154.3m，设计墙顶高程为1367.2m～1370.2m。
二、生产性试验及施工工艺
2.1.生产性试验
米兰河枢纽工程地质条件复杂，凭经验和理论盲目施工会有巨大的风险。因此，本工程通过现场生产性试验，对施工工法进行完善，最大程度的减少不良地质条件对施工的影响，保证施工质量、进度。
根据工程布置和地质条件，选择在河床段防渗墙中心线部位作为试验区进行现场生产性试验工作。试验槽段为坝0+236～坝0+242.8，槽宽为0.80m,槽长为6.8m，槽深36.6m～38.4m。生产试验结果表明，由于河床地层中含有较多的孤石、漂石，抓斗抓取槽孔的难度很大，抓斗与冲击钻机联合施工的“两钻一抓”法不适于本工程地质条件，采用“钻劈法”成槽工艺可以保证成槽；采用“抽筒法”清孔换浆能够达到规范要求；“泥浆下直升导管法”浇筑混凝土能够完成成墙施工；采用“接头管法”墙段间连接方式能够保证接头质量及工效。
2.2确定施工工艺
通过生产性试验，最终确定混凝土防渗墙施工工艺。
2.2.1主要施工设备
招标文件要求成槽使用“钻抓法”施工，为此施工单位配备了BS350液压抓斗1台，CZ30型冲击钻机10台，YJB-800型液压拔管机1台及其他配套设备。根据实际地质情况变化，抓斗进场后基本不能发挥生产能力。因此施工工艺改为“钻劈法”，并投入冲击钻机16台及其它辅助设备。
2.2.2施工流程
混凝土防渗墙施工工艺流程如图所示。
造孔采用CZ30型冲击钻机。
2.2.4护壁泥浆
泥浆可以有效的防止塌孔；在清孔时，它保证了废渣的流动性；浇筑混凝土时，又对地下水起到了良好的隔离效果。可以说，泥浆对于防渗墙施工有着举足轻重的作用。本工程采用膨润土，做为护壁泥浆主材。
2.2.5墙段连接
本工程使用接头管法处理防渗墙接头。根据混凝土浇筑速度和混凝土初凝时间，逐节进行接头管起拔。为保证接头质量，在接头管起拔结束后，利用钻机对接头孔进行扫孔。
三、质量控制
混凝土防渗墙的质量取决于造孔的准确，墙体的连续。
3.1孔形、孔斜控制
孔形、孔斜控制是防渗墙施工质量控制的重要一环。在施工过程中，应及时测量、及时修孔、及时纠偏，否则街头关不能顺利下设，无法保证墙体连续质量。此外，尽可能降低混凝土早期强度，使接头孔混凝土便于凿除，弥补接头孔孔斜问题。
3.2护壁
对新制及重复利用的泥浆性能的检测，是维护孔壁稳定、保证混凝土浇筑正常及墙体质量的关键。浆液性能主要控制指标见下表。
在施工过程中，安排专人对槽孔及新制泥浆进行检测并记录每次检测结果，结合钻进过程，有针对性的对泥浆进行调整。发现不合格泥浆，查找问题源头，及时处理，并将不合格料废弃。
3.3清孔
成孔后使用抽桶法进行清孔换浆。将抽桶放到孔底，将抽渣倒出后换上新鲜泥浆液。清孔换浆结束后，要对孔内淤积厚度和泥浆性能做检查。淤积厚度检测方法：用测针进行孔深的测量，之后在同一位置更换测饼测量，两者之差即为淤积厚度，孔内淤积厚度应≤10cm。泥浆性能检测：用抽桶在距孔底0.5-1.0m处抽取泥浆，进行浆液性能检测，泥浆密度应≤1.15g/cm3，马氏漏斗黏度应为32～50s，含砂量应≤6%。淤积厚度和泥浆性能满足要求后，方可进行下道工序。
二期槽孔清孔换浆结束前，应用钢丝刷分段清除接头槽壁上的泥皮，合格条件是：刷子上基本不带泥屑，孔底淤积不再增加。
3.4接头孔的连接及拔管施工
各单元墙段间的接缝是防渗墙的薄弱环节。如果接头施工质量不好，很可能在此部位产生渗漏，严重时则会引起墙后地基土流失，进而导致坝体塌陷。
本工程使用的接头管法对混凝土的浇筑速度有较为严格的控制，浇筑过快会直接影响街头关在混凝土中的手里，压力会因握裹力的增加而突然上升，给接头管的起拔造成影响，甚至造成铸管。
接头管施工质量控制要点：
(1).接头下设过程中，应保证接头管垂直度及孔位的准确性。
(2).尽量降低接头管起拔时的起拔力。
(3).混凝土浇筑过程中应加强接头管的埋深测量。
(4).浇筑过程中应注意液压站压力情况的变化，合理调整浇筑速度。
(5).浇筑前，对混凝土性能进行充分了解，确定混凝土初凝时间。
(6).记录好每仓混凝土浇筑及接头管起拔时间。
3.5混凝土浇筑
混凝土浇筑及拔管施工是每个槽段最后也是最关键的环节。
(1).浇筑前复查泥浆三项指标、孔底淤积厚度是否满足技术要求，有不合格指标禁止开仓浇筑。
(2).浇筑时空口设置盖板，避免混凝土由导管外撒落槽孔内，在槽内混凝土表面产生混浆，影响浇筑质量。
(3).严格控制原材料质量，重点控制水泥、矿微粉、减水剂批次质量，遵循先进先用的原则，过期材料不再使用，不合格原材料不得进入施工现场，严格按照配合比上料，保证上料精度，满足设计要求。
(4).浇筑时放料控制匀速，防止混凝土将空气压入导管内，造成堵管。
(5).严格控制浇筑过程，保证浇筑连续不中断，按规范要求控制导管埋入混凝土内的深度和上升速度，以免因混浆或泥浆进入导管内，造成混浆、夹泥、断墙、孔洞等。
(6).浇筑过程中仔细观察槽孔浆面上升情况，发现异常及时活动导管。
(7).测量混凝土面深度时，由浇筑班长、技术员、拔管技术员测量后互相复核，确保混凝土面测量准确。
(8).在槽孔随机抽取混凝土试样，现场检测混凝土坍落度和扩散度，并按规定要求取样制作抗压强度、抗渗性能、弹性模量试件。
4.质量检查
4.1成槽质量检查
防渗墙成槽质量检查主要包括孔深、孔斜、入岩深度。从已施工完成的槽段来看，现场使用的护壁泥浆及“钻劈法”施工工艺完全可以保证墙体质量。孔斜率控制在0.00%～0.40%，满足《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》和设计要求。
4.2清孔质量检查
通过对23个槽孔的检查，使用“抽桶法”清孔后，泥浆粘度为33.1～37.92s，密度为1.07～1.14g/cm3，含沙量为1.0～2.5%，满足规范和设计要求。
4.3墙体检查
对防渗墙墙体进行检查孔取芯，且分别在检查孔的10m、20m、30m处进行注水试验，并计算渗透系数。河床段防渗墙检查孔布置在桩号坝0+158.40、坝0+210.40和坝0+180.00，其中坝0+180.00兼做Ⅰ、Ⅱ期槽孔接头质量的检查。
检查结果：
四、结论
米兰河山口水利枢纽工程混凝土防渗墙施工实践表明：
1.基岩中的孤石、漂石对两钻一抓施工影响非常大。本工程就是因为河床地层中含有较多的孤石、漂石，抓斗抓取成槽的难度很大，无法保证混凝土防渗墙的施工质量，故而更改施工工艺，最终完成施工。
2.钻劈法对施工机械要求不高，在复杂地质条件下依然可能进行施工，能够满足设计和规范对防渗墙质量的要求。因此，钻劈法施工工艺可以显著提高混凝土防渗墙的应用范围。
参考文献
〔1〕陶景量，混凝土防渗墙施工。水利电力出版社，1988年。
〔2〕夏可风，水利水电工程施工手册-地基与基础处理工程。中国电力出版社，2006年。
〔3〕李先镇，水利水电工程质量控制要点。水利电力出版社，1999年。
论文作者:惠军鹏,车坊社
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/10
标签：防渗墙论文; 混凝土论文; 泥浆论文; 断层论文; 质量论文; 河床论文; 工程论文; 《基层建设》2018年第25期论文;