深厚防渗墙施工技术及质量检测

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1、深厚防渗墙施工技术及质量检测摘要：由于国内目前还未有70m深以下的防渗墙施工技术规范，而且大于 70m深防渗墙已建或在建的工程在国内也寥寥无几，施工经验很少，对于深厚防 渗墙的施工及质量检测均存在较大的难度。以新疆下坂地水利枢纽工程防渗墙施 工为例，探讨深厚防渗墙施工技术经验和存在的问题。关键词：防渗墙；地层；钻孔；泥浆；混凝土；接头管法1工程概述新疆下坂地水利枢纽工程位于塔里木河源流叶尔羌河主要支流之一的塔什 库尔十河中下游。该工程是塔里木河流域近期综合治理中唯一的山区水库枢纽工 程，主要任务是以生态补水及春旱供水为主，结合发电的综合性II等大型工程。 水库总库容为8.67亿m3，电站总装机

2、150MW。大坝为沥青混凝土心墙砂砾石 坝，最大坝高78m。坝基下为冰碛砂砾石覆盖层，最大深度达150m，坝基覆盖 层成分复杂，渗透系数变化大。覆盖层自下而上可分为三大类地层：冰碛层、砂 层、冲洪积和坡积层。冰碛层厚度80148m，主要以漂石、块石、砾石及砂为 主，成分以花岗岩、片麻岩、片岩及灰黑色变质岩组成。砂层透镜体位于坝基左 侧偏上游冰碛层中，顺河向长约460m以上，宽约170250m，埋深1835.40m， 最大厚度43.70m，空间展布成杏仁状。冲洪积和坡积层分布在河床、漫滩表层， 厚度329.30m。结构复杂，相变较大。防渗墙主要设计指标：坝基下覆盖层的防渗处理采用“上墙下幕”式，

3、上部 采用深85m混凝土防渗墙，下接4排砂砾石帷幕灌浆。混凝土防渗墙轴线全长 302.60m，设计墙厚1m，最大槽孔深为90m，最大墙深为85m。墙体材料：深 槽段采用C20混凝土，且R18025MPa W10、F100，岸坡段采用C25混凝土， 且R18035MPa、W10、F100。墙体内预埋灌浆管，预埋管间距2m。防渗墙设 计面积17 213m2，预埋灌浆管10 120m。2防渗墙施工下坂地水利枢纽工程大坝坝基覆盖处理深度达150深，在国内水利行业中实 属首例，在国际同行中也是极其少见。本工程施工技术难度大，工期紧，而且以 往可借鉴的施工经验也很少，于2003年7-12月进行了坝基防渗墙

4、及砂砾石帷幕 灌浆的施工试验并取得了成功，在施工和设计方面都得到了国内专家的肯定。根 据防渗墙试验取得的经验，于2006年3月1日防渗墙工程项目正式开工实施。 防渗墙分为两个合同标段，左岸由葛洲坝集团基础工程有限公司中标承建，右岸 承由中国水电基础局有限公司中标承建。2.1施工程序（施工程序如图3-1所示）施工准备（场地平整，修建导向槽和施工平台，布设水、电、制浆站、拌和 站，划分槽段长）一泥浆制备一钻孔成槽一预埋灌浆管和仪器埋设一混凝土浇筑 一拔管。堪姓石地苻聚配埸顼I浇菲回牧混荣下做混橙土如援接头管汛盘土接头姑iw嫌塾ros-i肪堆质施工艰序龙3?期刊网 篇工场缱平It琳.电.做站、将和妹

5、安2.2施工中存在的问题和解决办法2.2.1施工准备。在防渗墙施工前先要进行场地平整，修建导向槽施工平台， 合理布置风、水、电和泥浆池，通过日最高施工强度计算泥浆池的容量，而且要 有足够的制浆材料存放空间。根据防渗墙施工设备及人员操作的安全划分槽段， 防渗墙分一期槽和二期槽，槽长一般68m为宜，浅槽段可适当放宽。下坂地 工程防渗墙槽段划分：左岸一期槽段长度为6.40m、二期槽段长度均为6.60m； 右岸一期、二期槽均为6m。由于下坂地工程坝区施工场地狭窄，而且施工单位 多、施工层面多、垂直干扰严重等因素，所以合理地布置临建也显得尤为重要，否则会影响施工进度。2.2.2泥浆制备。防渗墙钻孔成槽施

6、工时，孔壁稳定是关键，尤其在砂砾石 地层中。泥浆的主要作用是护壁、冷却钻头、悬浮钻渣等，优质泥浆有利于成槽 时的孔壁稳定，以及混凝土浇筑质量的控制。在深厚防渗墙施工中泥浆材料用量 较大，为了经济，一般选择当地材料。下坂地防渗墙实施中选用了乌恰红黏土和乌市奎屯生产的二级膨润土两种 泥浆材料，乌市奎屯生产的二级膨润土性能优于乌恰红黏土，但价格较高，通过 经济和安全性比较后，在覆盖层上部5m深以上采用乌恰红黏土制作的泥浆，5m 深以下用膨润土制作的泥浆。由于泥浆使用得当，在防渗墙钻孔施工过程中，未 出现一处槽孔坍塌情况，保证了施工进度，节省资金约90万元。乌恰我土性能指标 黏土名称躁粒甄成加】风液眼

7、麴限 指教 T 0.05- 001- 0.005乌市奎屯生产的二级膨润土，其0600读值、滤失量、动切力三项指标达到 石油天然气行业标准钻井液用膨润土（SY/T5060-93）中的二级膨润土标准。2.2.3钻孔成槽。钻孔成槽是防渗墙施工的重要工序，即用钻机钻凿主孔和 副孔到设计深度，修整成槽。下坂地防渗墙工程根据四川冶勒水电站防渗墙施工 经验（四川冶勒水电站防渗墙施工主要用的是冲击反循环钻），施工开始采用14 台冲击钻、6台冲击反循环钻两种钻机进行施工，但通过一段时间工效统计表明 （冲击钻平均3.50m/每天台，冲击反循环钻2m/每天台），冲击反循环钻不适合 含有大块石砂砾石地层。因为冲击反循

8、环钻功率小，钻头较轻难以劈碎块石，而 且下坂地防渗墙地层中砂砾石的胶结程度较好，所以后期施工中主要用冲击钻进 行钻孔成槽（即钻劈法）。钻孔成槽后应进行清孔换浆，槽孔清孔换浆结束后1h，应达到规范及设计 标准。2.2.4预埋灌浆管和仪器埋设。预埋灌浆管为w121mmx5.50mm的钢管，采 用定位架固定。定位架在垂直方向的间距为6m，底部距槽底2m，灌浆管在槽口 固定在导墙上，用吊车慢慢下放，直至设计深度。监测仪器的埋设，一般在大坝坝基下均要埋设大坝安全监测仪器，由于仪器 设计框架宽度为80cm，而防渗墙厚度为了 100cm，每边只有10cm。如槽孔内有 探头石或者仪器框架的脚插到槽壁土中就难以

9、下放到设计深度，为防止以上问题 将埋设仪器架的四个脚尖向内折弯，做成弧形，并将要下设仪器的槽孔用方钻头 上下冲刨孔壁，这样就能使仪器架顺利下设到设计深。2.2.5混凝土浇筑。槽孔验收合格后，4h内就可以进行防渗墙混凝土浇筑， 混凝土浇筑前必须先将浇筑导管和接头管（如防渗墙槽孔连接方法是采用接头管 法时）下设到规定要求深度。由于接头管法对混凝土初凝和终凝时间要求较高， 采用的配合比主要指标如下：入槽坍落度1822cm；扩散度3440cm；坍落度保持15cm以上的时间应 不小于1h；初凝时间不小于6h；终凝时间不大于24h；混凝土密度不小于2.10t/m3； 胶凝材料用量不宜少于350kg/m3。

10、混凝土浇筑采用泥浆下直升导管法。导管下设及导管起拔均按设计要求控 制。为减小开浇时砼快速下落与泥浆的絮凝反应，采用压球法开浇。浇筑时，混 凝土面的上升速度控制在26m/h范围。2.2.6拔管。防渗墙的槽段接头方法有很多，如“单反弧法”、“双反弧法”、“接 头管法（也称拔管法）”、“钻壁法”等。“单反弧法”和“双反弧法”在四川冶勒水电 站工程中曾用过，但由于“单反弧法”和“双反弧法”易出现卡钻，而且如果钻孔的 垂直度控制不好，容易在槽段之间出现空墙现象；而钻壁法是过去常用方法，但 由于此方法是对原浇筑好的混凝土进行钻孔，造成混凝土浪费，增加造价。接头 管法结合了以上各种方法的优点，技术要求较高，

11、目前接头管法的施工技术已逐 渐成熟，应是首选的方法。下坂地防渗墙工程墙段连接采用“接头管法”和“钻劈法”。深槽段采用接头管 法，浅槽段采用钻劈法。一期槽孔清孔换浆结束后，在槽孔端头下设接头管，混 凝土浇筑过程中及浇筑完成一定时段之内，根据槽内混凝土初凝情况，使用 YBJ1200型拔管机逐渐起拔接头管，在一期槽孔端头形成接头孔。二期槽孔浇筑 混凝土时，接头孔靠近一期槽孔的侧壁形成圆弧形接头，墙段形成有效连接。根 据YBJ1200型液压拔管机的起拔压力和混凝土的凝固时间进行。本工程深槽段最大拔管深度90m，平均拔管深度85m；左岸坡段浅槽段采用 “钻凿法”，最大钻凿接头深度43.90m。在下坂地防

12、渗墙施工过程中，采用的上述施工设备及施工方法，未出现塌槽 现象，也很少出现卡钻、埋钻现象。左岸0+67.440+254段防渗墙比设计工期 提前6个月完成。3防渗墙质量检测下坂地防渗墙工程根据已往工程经验和水利水电工程混凝土防渗墙施工技 术规范（SL174-96）及参考其他行业标准，结合本工程特点和国内专家咨询意见，对防渗墙质量检测采取如下方案:3.1通过墙体混凝土无损检测检查墙体混凝土的浇筑质量、完整性、有无施 工缺陷等，下坂地工程借鉴了大渡河瀑布沟水电站防渗墙现场试验采用了钻孔彩 电成像、跨孔声波和声波CT的无损检测等辅助方法。3.2对于0+067.440+254.00段防渗墙墙体布置检查孔

13、并进行取芯，深槽段 取四组、浇槽段取两组芯样，检查孔具体位根据无损检测结果由置发包单位、监 理单位会同有关单位根据施工情况研究确定，并对芯样做成标准试样进行了 180 天强度的抗压试验和抗渗试验，对检查孔进行压水试验，以此检测的结果作为防 渗墙主要评定根据。检查孔钻孔直径应保证所取芯样能满足试验要求，水工混凝土试验规程 (SD105-82)规定抗压试验骨料最大粒径为40mm的混凝土试模规格为边长 150mm的立方体，抗渗试验试模规格为直径和高均为150mm的圆柱体。检查孔 直径宜不小于150mm。墙体质量检查结束后，对检查孔进行封孔。压水试验应采用注水方式，不用压力压水，避免对墙体的破坏，注水可采用 10m水头，用量杯计量注入水量。3.3通过一定深度得浅层开挖，对墙身进行直观的表观检测(例如接头连接 情况、表面有无缺陷等)，或者墙身取样进行物理指标检测。下坂地防渗墙工程的顺利成功实施，经质量检测和评定达到优良工程。在施 工技术和质量检测方面取得了宝贵的经验，为今后深厚防渗墙施工、质量检测和 评定打下了良好的基础和借鉴。