浅谈地下防渗墙施工技术

张发红 唐先蓉

新疆成业建设集团有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000

【摘要】以新疆迪那河五一水库枢纽工程大坝古河槽防渗墙施工为例，介绍了地下防渗墙槽孔砼浇筑、槽孔连接等施工工艺方法等，以供今后类似工程施工参考。

【关键词】迪那河；防渗墙施工；槽孔砼浇筑；轮台五一水库枢纽

1 工程概述

迪那河五一水库枢纽工程位于新疆巴音郭楞蒙古自治州轮台县群巴克乡境内，五一水库工程是迪那河干流控制性工程，由沥青砼心墙坝、左岸混凝土防渗墙处理段、左岸泄水建筑物（导流兼泄洪冲砂洞、表孔溢洪洞）及发电引水洞组成，总库容0.995亿m³，水库具有供水、灌溉、防洪兼顾发电等综合效益，工程规模属中型Ⅲ等工程，

坝址区左岸有一古河槽，古河槽中心线距离河谷约500m，其延伸方向大致为南北向与河谷近平行。岩性为松散砂卵砾石层，渗透系数为8.02×10^-2cm/s左右，属强透水层。古河槽顶部高程1372～1400m，顶宽400～500m，底部高程1337～1352m，低于正常高水位，是库区渗漏的主要通道。为防止水库渗漏，采用C20槽孔砼防渗墙进行处理，防渗墙总长375.75m，最大深度36.5m，防渗墙顶高程1373.5m，墙底高程1337.0m，防渗墙深入基岩0.5～1m，墙厚0.8m，C20混凝土，抗渗等级W6，槽孔混凝土9480m²，防渗墙造孔面积为11850m²，满足防渗要求。

2工程特点

本工程地下防渗墙处于古河槽区，槽底高程低于水库正常高水位，古河槽内砂砾石层渗透系数大，属强透水层，是库区渗漏的主要通道。在施工过程中易发生槽孔坍塌；防渗墙设计要求嵌岩0.5~1.0m，嵌岩量较大，成墙深度达36.5m；墙体槽段连接是防渗墙施工质量控制的重点。

针对覆盖层主要为砂卵石层的特点，采用优质膨润土泥浆护壁，确保孔壁稳定； 施工采用成熟“钻劈法”工艺造孔成槽，充分发挥冲击钻机对地层适应性的优势，进行主孔和基岩造孔及副孔劈打施工；槽段连接采用液压拔管机进行“接头管法”连接，节约混凝土及接头钻凿工时，有效保证接缝工程质量。

3 防渗墙施工工艺方法

3.1防渗墙施工平台及导墙施工

防渗墙施工平台轴线长度为377m，将CZ-6A型冲击钻机平台布置在防渗墙轴线的靠上游侧，铺设间距为80cm的15×15×450cm方木，然后上铺轻轨作为钻机施工平台；将冲渣平台及浆沟布置在防渗墙轴线的下游侧。施工平台浇筑15cm厚混凝土形成。浆沟断面60×60cm。

施工平台及导向槽建造的典型断面如图1所示。

图 1 施工平台及导向槽断面示意图

3.2防渗墙试验

在防渗墙施工之前，先选取适宜的施工段进行生产性试验，以验证选定的造孔、固壁泥浆、墙体浇筑等施工工艺和参数的适宜性，试验成果提交监理工程师审批后方可正式进行防渗墙施工。

3.3主要施工设备选择

根据本工程的地质条件及总体施工方案选定防渗墙主要施工机具为：CZ-6A型工程钻机、ZX-200泥浆净化装置、YJB-800全液压拔管机等。

3.4槽孔划分

防渗墙砼厚度为80cm，防渗墙施工分两期进行。Ⅰ期槽段长度为6.8m，Ⅱ期槽段长度为8.8m。防渗墙典型槽段划分见图3。

图3 防渗墙典型槽段划分

3.5防渗墙造孔成槽

3.5.1成槽方法

本工程防渗墙成槽采用“钻劈法”。防渗墙Ⅰ期槽的1、3、5、7号主孔和Ⅱ期槽的3、5、7号主孔采用冲击钻机钻孔形成，Ⅱ期槽的接头孔（1、9号孔）采用“拔管”形成，浅孔可采用“钻凿法”，Ⅰ期槽的2、4、6号副孔和Ⅱ期槽的2、4、6、8号副孔采用劈打成孔。不论Ⅰ期槽还是Ⅱ期槽，每个槽段的主孔达到设计深度后再进行副孔造孔。防渗墙需嵌入基岩0.5～1.0m，采用冲击钻凿入基岩。

3.5.2孔型控制标准：（1）各单孔中心线位置在设计防渗墙中心线上、下游方向的误差不大于3cm。

（2）孔斜率不得大于4‰；遇含孤石地层及基岩陡坡等特殊情况，应控制在6‰以内。接头套接孔的两次孔位中心在任一深度的偏差值，不得大于设计墙厚的1/3。

3.5.3终孔

按照设计要求，防渗墙造孔贯穿砂卵石覆盖层，嵌入基岩1.0m。钻孔时，观察连续不断抽出的钻渣结合前期勘探先导孔资料判断槽孔岩面位置。经地质工程师核实确定最终终孔深度。槽孔终孔检查合格后进行清孔换浆。槽孔浇筑混凝土时，须将导管布置在较深的主孔和副孔内，以保证防渗墙与基岩嵌接良好。

3.6固壁泥浆

本工程拟采用优质膨润土泥浆进行护壁。泥浆搅拌使用ZJ-1500型立式高速搅拌机，每筒膨润土浆的搅拌时间不低于4min，当发生漏浆等情况急需泥浆时搅拌时间不低于9min，可直接输送到槽孔中。新制膨润土浆需存放24h，经充分水化溶胀后使用。储浆池内泥浆应经常搅动，保持指标均一，避免沉淀或离析。

3.7清孔换浆和接头孔的刷洗

3.7.1 清孔换浆。终孔验收合格后即进行清孔换浆工作。采用“抽桶法”清孔，ZX-200型泥浆净化器净化泥浆。清孔结束前在出浆管口取样，测试泥浆性能，其结果作为换浆指标的依据。根据清孔结束前泥浆取样的测试结果，确定需换泥浆的性能指标和换浆量。

3.7.2 接头孔洗刷。采用圆形钢丝刷子，把钢丝刷卡在冲击钻机钢丝绳上，将钢丝刷压紧在接头孔壁上并上下活动斗体自上而下分段刷洗，从而达到对孔壁进行清洗的目的。结束的标准是刷子钻头基本不带泥屑，并且孔底淤积不再增加。

3.7.3 清孔换浆结束标准：清孔换浆结束一小时后，槽孔内淤积厚度不大于10cm。使用膨润土时，孔内泥浆密度不大于1.2g/cm³；泥浆粘度不大于30s；含砂量不大于5%。

3.8终孔基岩鉴定

嵌入基岩满足设计深度是保证防渗墙质量的关键控制点，成槽过程中，参考勘探孔判定当深度接近预计基岩面时，每钻进20cm取一次钻渣直至确定基岩面，必要时采用地质钻机钻取岩芯，比对地层样品和钻取岩芯进行判断，现场地质工程师会同监理工程师和设计工程师进行终孔鉴定。

3.9混凝土浇筑

3.9.1 混凝土性能指标

防渗墙混凝土为C20，W6，混凝土施工应满足的性能指标：（1）入槽坍落度180～220mm； （2）扩散度340～400mm； （3）坍落度保持150mm以上，时间应不小于1小时； （4）初凝时间不小于6小时； （5）终凝时间不大于24小时； （6）混凝土密度不小于2100 kg/m³； （7）胶凝材料用量（包括土料、粉煤灰） 不低于240 kg/m³； （8）水胶比：不大于0.6，应遵守DL/T5199-2004 第8.2.4条的有关规定；（9）砂率不应小于40%。

3.9.3 混凝土拌制、输送

本工程防渗墙混凝土由混凝土生产系统拌制，拌制好的熟料采用6m³混凝土拌和车输送至浇筑槽口，经分料斗和溜槽将混凝土输送至浇筑漏斗，浇筑导管均匀放料，有利于保证混凝土面均匀上升。

3.9.4 混凝土浇筑

混凝土浇筑导管采用快速丝扣连接的Φ250的钢管，导管接头设有悬挂设施并装配O型橡胶密封圈，保证导管接头处不发生水泥浆渗漏。导管在孔口的支撑架用型钢制作，其承载力大于混凝土充满导管时总重量的2.5倍以上。导管下设前需进行配管和设计配管图。导管按照配管图依次下设，根据每个槽段长度布设多套导管，应在每套导管的顶部和底节导管以上部位设置数节长度为0.3m～1.0m的短管。

导管安装施工要点：一期槽端导管距孔端1～1.5m，二期槽端导管距孔端1.0m，导管底口距槽底距离控制在15～25cm范围内，导管之间中心距不大于3.5m，当孔底高差大于25cm时，导管中心置放在该导管控制范围内的最深处。

3.9.5 混凝土入仓

混凝土搅拌车运送混凝土通过马道进槽口储料罐，再分流到各溜槽进入导管。混凝土浇筑时采用压球法进行浇筑，每个导管均下设隔离塞球。开始浇筑混凝土前，先在导管内注入适量的水泥砂浆，并准备好足够数量的混凝土，以使隔离的球塞被挤出后，能将导管底端埋入混凝土内。混凝土必须连续浇筑，槽孔内混凝土上升速度不得小于2m/h，并连续上升至高于设计规定的墙顶高程以上0.5m。

3.9.6 砼浇筑过程的质量控制要点

（1）导管埋入混凝土内的深度保持在1～6m之间，以免泥浆进入导管内。

（2）槽孔内混凝土面应均匀上升，各处高差控制在0.5m以内。每30min测量一次混凝土面，在开浇和结尾时适当增加测量次数。

（3）严禁不合格的混凝土进入槽孔内。

（4）浇筑混凝土时，孔口设置盖板，防止混凝土散落槽孔内。槽孔底部高低不平时，从低处浇起。在机口或槽孔口入口处随机取样，检验混凝土的物理力学性能指标。

3.10墙段连接

本工程接头管起拔采用我YJB-800型液压拔管机。一期槽孔清孔换浆结束后，在槽孔端头下设接头管，根据槽内混凝土初凝情况逐渐起拔接头管，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。在接头管起拔前应随时活动接头管，以免接头管与下部已浇筑混凝土凝结。起拔过程中应及时给接头孔内注浆，并控制起拔速度，防止起拔时引起接头缩孔和孔口坍塌。接头管全部拔出混凝土后，应对其新形成的接头孔及时进行检测、处理和保护。

4防渗墙的质量检查要点

4.1 槽孔终孔质量检查，检查项目主要有深度、厚度和孔斜。槽孔应平整垂直，防止偏斜。孔位在防渗墙中心线上下游方向的允许偏差不得大于3cm。造孔孔斜率不大于0.4%；遇有含孤石、漂石的地层及基岩面倾斜度较大等特殊情况时，其孔斜率应控制在0.6%以内；对于一、二期槽孔接头套接孔的两次孔位中心任一深度的偏差值，应不大于设计规定墙厚的1/3，并应采取措施保证设计厚度。孔深验收采用有刻度标识的钢丝绳测量孔深，且使用前应对测绳进行检查校准。每个槽孔均应到达设计深度。砼

4.2防渗墙墙体砼质量检查，检查方法包括混凝土拌和机口或槽口随机取样检查，砼芯样的物理力学性能试验及墙体取芯检测等。防渗墙成墙后的质量检查方法包括钻孔取芯试验、钻孔压（注）水试验、芯样室内物理力学性能试验等。所有检查应在成墙28天以后进行。检查孔选用XY-2型地质钻机钻孔。

5、结束语

本工程古河槽槽孔防渗墙施工主要采取了：（1）“钻劈法”快速成槽，充分发挥冲击钻机的地层适应性优势，进行槽孔施工；（2）优质膨润土泥浆护壁，确保孔壁稳定；（3）“抽桶法”清孔，ZX-200型泥浆净化器净化泥浆；（4）6m³混凝土拌和车运送混凝土至槽口；（5）泥浆下“直升导管法”浇筑混凝土；（6）25t汽车吊和冲击钻机辅助浇筑混凝土。（7）采用液压拔管机进行“接头管法”墙段连接，节约混凝土及接头钻凿工时，并可以最大限度地保证接缝质量。本工程地下防渗墙施工工艺和方法取得了较好的效果，保证了工程质量和进度，可为其类似工程提供参考。

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