薄壁抓斗法混凝土防滲墻技術(shù)在濱田水庫的應(yīng)用

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薄壁液壓抓斗法新的防滲墻施工技術(shù)出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代，此項(xiàng)技術(shù)適用于堅(jiān)硬的土壤與砂礫石中成槽，成槽深度可達(dá)60米，此項(xiàng)技術(shù)不僅降低了工程造價(jià)，而且提高了工程施工速度，一臺(tái)液壓抓斗成槽平均工效為125m²/d，此項(xiàng)技術(shù)已在江西省鄱陽縣濱田水庫除險(xiǎn)加固工程中得到了推廣運(yùn)用。

    1、工程概況     江西省鄱陽縣濱田水庫于1960年4月建成投入使用，是一座以灌溉、防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的大（二）型水庫。     水庫主壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程53.2m，壩頂長723m，壩頂寬5m，最大壩高26m。水庫在多年運(yùn)行后主壩存在壩身滲流穩(wěn)定、壩坡穩(wěn)定、壩基滲漏和壩肩繞壩滲漏等問題，嚴(yán)重威脅壩體安全和正常效益的發(fā)揮，被水利部列為病險(xiǎn)庫。     濱田水庫除險(xiǎn)加固工程對主壩壩體防滲選用了薄壁抓斗塑性混凝土防滲墻技術(shù)進(jìn)行加固處理，由中國水利水電第六工程局承建。防滲墻軸線位于壩軸線上游0.5m處，范圍0+000—0+723樁號，全長723m，孔口高層53.2m，墻體有效厚度0.35m，進(jìn)入基巖2.5-6.2m，墻頂高程51.5m。塑性混凝土防滲墻深29m左右。本工程完成混凝土防滲墻19010m2，共耗時(shí)148d。     壩址區(qū)出露的地層巖性為前震旦系板溪群第二段淺變質(zhì)巖及第四系松散堆積層。壩址區(qū)構(gòu)造形跡主要表現(xiàn)為斷層和裂隙。地層概況由上而下為：⑴6~29m厚的黏性壤土；⑵河床巖石表面呈全風(fēng)化為其厚度約為2.9—5.2m，⑶強(qiáng)風(fēng)化帶巖石厚度約為3.1—8.5m，弱風(fēng)化巖石厚度約7.5—13.0m，下伏微新巖石。     塑性混凝土防滲墻設(shè)計(jì)物理力學(xué)指標(biāo)為：滲透系數(shù)K≤5.0×10^-7cm/s；墻體厚度t=0.35m；抗壓強(qiáng)度3Mpa≤R_28d≤5Mpa；彈性變形模量300Mpa≤E_28d≤1000Mpa；允許滲透比降J≥80。     2、混凝土防滲墻成墻技術(shù)要點(diǎn)     2.1 造孔成槽     2.1.1 布置施工平臺(tái)     抓斗施工平臺(tái)設(shè)置在防滲墻軸線下游側(cè)，原壩頂寬度只有5m不能滿足抓斗施工所需8m寬的施工平臺(tái)的要求。經(jīng)業(yè)主同意將壩頂高程降低1m至52.2m并將防滲墻軸線向上游平移1.75m，另外將降壩的土料填筑到壩體下游側(cè)，以保證抓斗施工平臺(tái)的寬度。在防滲墻軸線的下游側(cè)設(shè)置平行壩軸線的排渣排水溝，斷面尺寸40×40cm，再按40m間距修建垂直防滲墻軸線的排渣排水溝，將廢渣﹑廢水排至下游壩腳，所有廢渣運(yùn)至棄渣場。     2.1.2、修筑導(dǎo)向槽     導(dǎo)向槽是在地層表面沿地下連繼防滲墻軸線方向設(shè)置的臨時(shí)構(gòu)筑物。導(dǎo)向槽起著標(biāo)定防滲墻位置、成槽導(dǎo)向、鎖固槽口；保持泥漿液面；槽孔上部孔壁保護(hù)、外部荷載支撐的作用。導(dǎo)向槽的穩(wěn)定是混凝土防滲墻安全施工的關(guān)鍵。本工程導(dǎo)向槽兩側(cè)墻體采用倒L型斷面，現(xiàn)澆C10混凝土構(gòu)筑，槽內(nèi)凈寬45cm，頂面高于施工場地10cm以阻止地表水流入。其結(jié)構(gòu)見下圖：     2.1.3、抓斗成槽     土石壩防滲墻開槽施工工藝主要鋸槽法和挖掘法。鋸槽法主要有往履射流式開槽、鏈斗式開槽、液壓式開槽；挖掘法主要有沖擊鉆法、抓斗法、沖抓結(jié)合法。根據(jù)本工程地質(zhì)條件及生產(chǎn)性試驗(yàn)確定采用挖掘法中抓斗法，并制定了“三抓法”的施工方案，即采用KH-180液壓抓斗機(jī)先抓取槽段的主孔再抓取中間的副孔成槽。     2.1.3.1、槽段劃分     槽段劃分為Ⅰ、Ⅱ序槽段，根據(jù)設(shè)備及地質(zhì)條件確定Ⅰ、Ⅱ序槽段開挖長度同為7.5m，每個(gè)槽段分為兩個(gè)主孔及一個(gè)副孔，先施工Ⅰ序槽段，后施工Ⅱ序槽段。     2.1.3.2、槽段成槽     槽段成槽采用“三抓法”，在導(dǎo)向槽上放樣標(biāo)識孔位，將抓斗對正孔位后進(jìn)行垂直造孔。首先施工槽段兩端2.8m的主孔，主孔完成后再抓中部1.9m的副孔。主、副孔完工即該施工槽段成槽完工，經(jīng)監(jiān)理確定巖層巖性，并最終確定該施工槽段成槽深度。     2.2、護(hù)壁泥漿     泥漿在造孔成槽過程中起固壁、懸浮、攜渣、冷卻鉆具和潤滑的作用，成墻后還可增加墻體的抗?jié)B性能，本工程泥漿采用膨潤土拌制，泥漿配合比為水1000kg、膨潤土50kg 、N_a2CO₃1kg；固壁泥漿性能指標(biāo)密度<1.1g/cm³如漏斗粘度＞25s、含砂量<3%。     新制泥漿經(jīng)過24h膨化后，利用供漿管輸送至槽孔內(nèi)使用，成槽及槽段澆筑過程中回收的泥漿，經(jīng)凈化后可重復(fù)使用。槽孔孔口泥漿面在成槽過程中保持在導(dǎo)向槽頂面以下30~50cm范圍內(nèi)。     2.3、防滲墻體灌筑     混凝土防滲墻是在泥漿下灌筑混凝土，本工程是采用剛性導(dǎo)管法進(jìn)行墻壁體灌注，混凝土豎向順導(dǎo)管下落，利用導(dǎo)管隔離泥漿，使其不與混凝土接觸，導(dǎo)管內(nèi)混凝土依靠自重壓擠下部管口的混凝土，并在已灌入的混凝土體內(nèi)流動(dòng)、擴(kuò)散上升，最終置換出泥漿，保證混凝土的整體性。