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徐高有1,彭灿华2
（1.江西省玉山县七一水库管理局,江西 上饶 334701；2.江西省水利水电建设有限公司,江西 南昌 330006）摘 要：文章通过应用“三钻二抓”法造砼防渗墙技术处理丰城市黄金水库大坝坝体渗漏工程实例,详细介绍了“三钻二抓”法造砼防渗墙技术及效果情况.实践证明：该方法有助于提高墙体抗渗性能,应用前景广阔.
关键词：三钻二抓；法砼防渗墙；大坝除险；加固应用
中图分类号：TV543 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2010）16-0171-03
“三钻二抓”法是用冲击反循环钻机或冲击钻钻进主孔（端头孔）直至终孔深度,其中间部位采用机械式或液压式抓斗来完成,槽孔下部基岩仍用冲击反循环钻机或冲击钻来完成.
黄金水库位于丰城市荷湖乡境内,距丰城市区约53km,是清丰山溪丰水河上游一座以灌溉为主,结合防洪、发电、养鱼等综合利用的中型水利枢纽工程.水库坝址以上控制流域面积55.2km2,总库容5079万立方米,正常高水位74.0m,设计洪水位（P等于2%）76.43m,校核洪水位（P等于0.1%）78.52m,设计灌溉面积6万亩.该水库由于存在坝体浸润线逸出点偏高、裂缝、浅层滑坡、坝基软弱等病险情,为江西省重点病险水库之一,经水库大坝安全鉴定为“三类坝”,经水利部长江委批复对该水库进行除险加固.
该工程加固处理设计采用塑性砼防渗墙进行防渗加固处理,设计墙体厚度0.6m,墙底伸入强风化基岩以下0.5m,最大深 度为49.8m,防渗墙总长460.0m,截水面积为16000m2,防渗墙体抗压强度R28≥3.0MPa,墙体渗透系数K≤1.0×10-6cm/s.
由于设计防渗墙深度较深,加之工期紧等因素,为了满足工程需要,在引进了目前最为先进的成槽设备——液压抓斗的基础上,用冲击反循环钻机配合,采用“三钻二抓”的先进施工技术,施工效率大幅提高,有效缩短了施工周期,降低了工程造价,提早发挥了工程效益.
一、主要造墙设备
主要造墙设备表见表1：
二、施工方法及主要技术措施
(一)施工程序
塑性砼防渗墙的施工过程为：施工准备、液压抓斗成槽、冲击钻冲击基岩、清孔换浆、混凝土浇筑等工序,具体工艺流程如图1所示： 
图1 防渗墙施工工艺流程图
(二)施工方法
施工方法为泥浆固壁,冲击钻配合液压抓斗“三钻二抓”成一期槽和二期槽,泥浆下直升导管法浇筑混凝土,墙段连接采用双反弧桩柱法.
1．施工准备.（1）地质先导孔：沿防渗墙轴线每20m布置一个地质勘探先导孔,探明地层分布及基岩顶面高程等情况；（2）导向槽布置及导墙结构：导向槽沿防渗墙轴线布置,槽宽0.65～0.7m,槽深1.2m,内外两侧的导墙为0.30m厚的钢筋C20“长方形”砼结构；（3）泥浆系统：制浆站布置在左、右岸坝肩下游侧,泥浆站各布置一台0.4m3立式高速制浆机,配500m3左右的泥浆池,通过φ200mm浆管将泥浆送至孔口.
2．槽孔划分.槽孔长度的划分要考虑砼浇筑强度和尽量减少墙段接头的原则.根据地层条件和施工方法,将一期槽孔长度为5.0m,二期槽孔为0.8m,墙段采用双反弧桩柱法连接.
3．成槽施工.一期槽孔先用一台HG600冲击反循环钻机钻3个中心间距为2.2m的导向孔,直至基岩面,然后用ZDW600液压抓斗抓取导向孔之间的土体,最后再用一台HG600冲击反循环钻机冲击基岩,入岩0.5m成槽.
双反弧桩柱法墙段槽孔施工时,在双反弧钻头两侧装上可拆卸的钢丝刷,以洗刷一期槽孔两侧的泥胚,使槽孔接头完整、无夹泥现象.即第一步直接用刚性双反弧钻头沿两端一期槽孔圆弧状的砼端头上下冲击、切削、破碎原地层,钻成双反弧状的槽孔,第二步用双反弧钻具清出两端一期槽孔砼上所附的泥皮和残留物.
4．固壁泥浆.冲击钻造导向孔时固壁泥浆采用孔口直接抛投粘土自身造浆,抓斗成槽固壁泥浆采用0.4m3立式高速搅拌机制浆,浆液性能指标达到设计要求.
5．清孔换浆.当抓斗及冲击钻机成槽至设计深度后,先进行清淤处理直至符合槽孔验收标准,然后下设导管进行清孔换浆,即将导管下至孔底,用泵把性能良好的泥浆经导管送至孔内,由浆液以反循环流动携带钻渣出槽孔,达到清孔换浆之目的.
6．混凝土浇注.混凝土采用泥浆下直升导管法浇注,导管内经φ215mm,混凝土拌和采用配料机配合一台0.5m3强制式搅拌机集中拌和,混凝土浇注采用HBT-40型混凝土泵输送.
(三)主要技术措施
1.墙体混凝土.
（1）材料：水泥：水泥使用“赣丰”牌32.5级普通硅酸盐水泥；商品膨润土：《钻进液用膨润土》（SY5060-85）要求；粗骨料：采用人工碎石料,其最大粒径应小于40mm,含泥量应不大于1.0%,泥块含量应不大于0.5%；细骨料：应选用细度模数2.4～3.0范围的中粗砂,其含泥量应不大于3%,粘粒含量应不大于1.0%；水：配制混凝土的水质应符合JGJ63-89第3.0.4条的规定.所有进场材料经复检合格后才投入使用.
（2）配合比.配合比试验和现场抽样检验的混凝土性能指标应满足下列要求：入槽坍落度18～22cm,扩散度34～40cm,坍落度保持15cm以上,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2.1g/cm3.
塑性砼施工配合比（重量比,单位kg）见表2：
（3）混凝土拌和与运输：1）混凝土的拌和及运输能力,应不小于最大浇筑强度的1.5倍；2）混凝土的拌和、运输应保持浇筑能连续进行.若因故中断,时间不宜超过40min；3）应保证运至孔口的混凝土具有良好的和易性.
2．墙体混凝土浇筑.（1）清孔换浆经检查合格后,应于4小时内开浇混凝土；（2）泥浆下浇筑混凝土采用直升导管法,导管内径为215mm；（3）导管的连接和密封必须可靠.应在每套导管的顶部和底节管上设置数节长度为0.5～1.0m的短管,导管底口距槽底应控制在15～25cm范围内；（4）开浇前,导管内应置入可浮起的隔离塞球.开浇时,应先注入水泥砂浆,随即浇入足够的混凝土,挤出塞球并埋住导管底端；（5）浇筑过程遵守下列规定：导管埋入混凝土的深度不得小于1m,不宜大于6m；混凝土面应均匀上升,各处高差应控制在0.5m以内；至少每隔30min测量一次槽内混凝土面深度,至少每隔2h测量一次导管内混凝土面深度；不符合质量要求的混凝土严禁浇入槽孔内；应防止入管的混凝土将空气压入导管内.
三、施工质量检测
(一)原材料质量检测
1．水泥质量检测.运至工地的水泥,除应有生产厂家提供的品质试验报告单外,还必须进行复检,每200～400t同品 种、同标号、同批次的水泥为一取样单位,主要测定水泥标号、凝结时间、体积安定性等项指标.合格后方可在工程中使用.
2．砂、卵石料质量检测.对进场的砂、卵石料每5000m3抽取一组试样,测定其超逊径、含泥量、颗粒分析（砂料细度模数,卵石料最大粒径）等项指标,合格后方可在工程中使用.
3．膨润土质量检测.对进场的膨润土每50～100t抽取一组试样,作颗粒分析、比重、液塑限、漏斗粘度、pH值等项指标检验,合格后方可使用.
4．水质检验.对取自水库内的水质取水样,进行pH值、不溶物、可溶物、氯化物和硫酸盐等性能指标检验,符合拌和和养护砼用水标准才可使用.
(二)工序质量检查
槽孔建造的终孔质量检查内容：（1）孔位、孔深、孔斜、槽宽；（2）基岩岩样与槽孔嵌入基岩深度.
(二)槽孔的清孔质量检查内容
1.孔内泥浆性能.
2.孔底淤积厚度.
3.接头孔刷洗质量.
(三)砼及其浇筑质量检查内容
1.原材料的检验.
2.导管间距.
3.浇筑砼面的上升速度及导管埋深.
4.终浇高程.
(三)砼质量检测
1．砼抗压强度及渗透系数检测结果.按每槽孔取抗压试件1组,每10个槽孔取抗渗试件1组,在砼防渗墙施工中,共抽取79组抗压试块进行检测,平均强度为4.57MPa,样本均方差S等于0.68、离差系数CV等于0.149、概率度系数t等于2.31、强度保证率P等于99.97%,合格率100%,砼质量化良；砼渗透系数检测共抽取12组试样,最大值为2.21×10-7cm/s,最小值为1.12×10-7cm/s,满足设计（K设≤1.0×10-6cm/s）要求.
2．墙体质量检查.墙体质量检查内容为墙体的物理力学性能指标、墙体厚度、墙段接缝、连接可靠度和可能存在的缺陷.采用开挖探槽的方法来检查墙体质量,每个槽孔要求开挖墙体两侧土体,揭露墙体,探槽长4～4.5m,深3.0～3.5m.根据监理工程师指定的位置,先后对0+350、0+270、0+110三个部位进行了墙体开挖、钻孔取芯检查.经检查,墙体平整,槽段接缝连续紧密、密实,厚度较均匀,为0.65～0.79m,无其他质量缺陷,并在每个探槽墙体取有代表性的砼试块样做室内试验,检测墙体砼的抗压强度和渗透系数,各芯样抗压强度、渗透系见表2：
防渗墙预埋导管:混凝土防渗墙施工工艺mao
表2 芯样砼检测结果
(四)施工记录图表
砼防渗墙工程的施工记录图表非常重要,是记录整个施工过程及质量评价和验收的重要原始资料,必须认真填报,常用的验收记录图表如下：
1.防渗墙工程造孔记录表.
2.导管下设及开浇情况记录表.
3.砼浇筑导管拆卸记录表.
4.砼浇筑孔内砼面深度测量记录表.
5.泥浆三项性能试验记录表.
6.第号槽孔砼浇筑指示图及浇筑过程记录表.
7.防渗墙造孔质量检查记录表.
8．防渗墙清孔质量检查记录表.
9．防渗墙单孔基岩面鉴定表.
1.0．防渗墙造孔清孔检查合格证.
1.1．砼防渗墙竣工图.
四、特殊情况及处理
(一)导墙严重变形或导墙底部坍塌处理办法
1.改善导墙地基条件或槽内固壁泥浆性能.
2.在变形破坏部位补贴一段导墙或重新修筑导墙.
3.回填槽孔,处理塌坑.
(二)砼浇筑过程中导管堵塞拔脱或导管破裂漏浆处理办法
1.将事故导管全部拔出,重新吊放导管.
2.核对砼面高程、导管长度,确定导管的安全插入深度.
3.抽尽导管内泥浆,继续浇筑.
(三)防渗墙体发生断墙或砼严重混浆时,可选择以下办法处理
1.凿除已浇筑的砼,重新进行浇筑.
2.在需要处理的墙段迎水侧补贴一段新墙.
3．在需要处理的墙段迎水面进行水泥灌浆或高喷灌浆处理.
4.用地质钻机在墙体内钻孔,对夹泥层用高压水冲洗,洗净后采用水泥灌浆或高压喷射灌浆处理.
五、结语
黄金水库大坝渗漏问题,通过采用建造塑性砼防渗墙处理后,工程效果立刻显现：坝体背水面潮湿现象消失,坝脚集中渗水点基本消失,说明砼防渗墙已经有效堵截了坝体渗透水流,降低了坝体浸润线,防渗处理效果十分明显,各项质量检测指标均能符合设计和相关规范要求,水库险情得到有效治理.
“三钻二抓”法造防渗墙是在液压抓斗成槽基础上,采用冲击反循环钻机配合,具有造孔精度高（导向）,尤其是在坝体相对致密、坚硬地层,与常规抓半法施工工艺相比,施工效率提高4～5倍,工程造价降低了35%以上,并且墙体抗渗性能良好,真正实现了“优质、高效、低耗”的工程目标.
由于该项技术在我省首次在大坝中使用,尚有待在其他水库大坝应用中不断总结提高,使此项技术更趋完善.
参考文献
[1]丰城市黄金水库除险加固工程设计文件及招投标文件．
[2]水利水电工程砼防渗墙施工规范（DL/T5199-2004）[S].
[3]砼防渗墙施工技术规范（SL174-96）[S].
作者简介：徐高有（1963-）,男,江西玉山人,江西省玉山县七一水库管理局工程师,研究方向：水利工程.
总结：这篇防渗墙导管论文范文为免费优秀学术论文范文,可用于相关写作参考。
防渗墙预埋导管引用文献:
[1] 防渗墙和水利工程论文范文检索 关于防渗墙和水利工程类硕士论文范文8000字
[2] 防渗墙和长江论文范文文献 防渗墙和长江方面有关专科开题报告范文2万字
[3] 防渗墙论文范文数据库 防渗墙有关本科毕业论文范文10000字
