广东黄田水电站库区防护堤混凝土防渗墙施工技术

　　摘 要：本文结合广东黄田水电站库区防护堤混凝土防渗墙施工，主要阐述射水造墙法的施工工艺、施工经验、应注意的问题及其处理方法。

　　关键词：黄田水电站,防护堤防渗,射水造墙法,施工技术

　　1 工程概况

　　黄田水电站位于广东省河源市东源县境内东江干流中上游河段上，是东江干流规划的十四个梯级中的第八级。枢纽以发电为主、兼顾航运等综合开发利用的水利水电工程，其库区防护共设有四片，均为筑堤和电排相结合形式，防护堤总长3120m，均采用30cm薄防渗墙防渗，防渗墙入岩层1m。

　　四片防护堤地质条件基本相同，地层岩性均为上部粘性土层，可塑，局部软塑，厚0.9m～4.3m;中部为中细砂、中粗砂层，局部含泥，松散～稍密，厚0m～4.0m;下部为含泥砂、砂卵砾石层，厚12.0m～16.1m，中密～密实;下伏基岩为燕山期花岗岩。根据揭露的以上地质资料，采用了射水造墙法进行混凝土防渗墙施工。

　　2现场试验性生产

　　在全面生产前，进行现场实验性生产，主要进行穿透成孔实验和墙体浇筑搭接实验。通过试验性生产，确定在该地质特征和造墙设备条件下的混凝土防渗墙质量的最佳施工技术参数。

　　2.1成孔实验：检查保持孔壁稳定及清碴等情况，对泥浆浓度、水压、刀具冲击高度、砂砾石排出情况、砂砾泵吸抽量等进行详细观测记录，通过实验确定现场成孔技术参数。

　　2.2墙体浇筑搭接实验：确定混凝土配合比、和易性和塌落度等指标，通过开挖墙体检查相邻墙体搭接情况，可在墙体上切一块并结合现场浇筑取样来检测墙体抗渗、抗压指标，验证是否满足墙体质量要求，以确定现场成墙施工技术参数。

　　2.3实验性生产结果验证，原设计的施工技术参数比较合理，施工时应严格控制孔斜率及确保槽孔壁稳定，底部积碴不超过10cm厚，但根据现场试验，粒径较大的砾石无法随水流带出，故增加了一台沙砾泵，并在刀具上安装吸砂泵管，取得较好效果;同时试验中确定了沙砾泵的吸抽量，以免流量过大将孔壁泥浆带走造成塌孔。通过试验性生产确定的施工工艺、技术参数来指导后面的正常生产。

　　3 施工设备和相关技术参数

　　3.1射水造墙法施工机具由造孔机、混凝土浇筑和拌和机机具组成。其中造孔机由成形器(尺寸为3m×0.3m×1.5m)、机架、底盘、泥浆泵、卷扬机、配电盘、砂砾泵等组成;混凝土浇筑机由机架、底盘、混凝土下落导管、卷扬机等组成;混凝土搅拌机由底盘、进料斗、搅拌机等组成。

　　3.2 技术参数。

　　混凝土防渗墙厚度30cm，深度在6m～32m之间，孔斜率应小于1/300，混凝土墙体整体防渗性k≤1×10-6cm/s，浇筑时混凝土塌落度为18cm～22cm，扩散度控制在35cm～44cm之间。

　　4施工顺序及工艺

　　4.1施工顺序

　　施工准备→导向墙施工→设备就位、安装、调试→造孔→混凝土浇筑。

　　4.1.1施工准备

　　施工前认真做好地质复勘、通水通电、施工场地平整及道路铺设、机械设备进场安装调试、泥浆池布置、原材料送检和混凝土配合比的设计、导向墙施工等准备工作。

　　4.1.1.1地质复勘

　　根据已提供的地质资料，详细分析防渗墙槽位的地质条件，并在防渗墙中心线上每20m布置一个复勘孔，复勘后编制槽位轴线剖面图，以查明槽段范围内有无孤石、有无基岩陡坡或反坡以及大孤石分布特征等，以便于槽段划分，确定合拢段位置。

　　4.1.1.2通水通电

　　从主电源处接通电源至施工现场，施工用水直接从东江河抽取。

　　4.1.1.3施工场地平整及道路铺设

　　由于区内地面高程45.5m～52.5m，地形高低不平，为了便于防渗墙施工，沿防渗墙轴线挖、填施工平台，施工平台高程▽49.00m，平台宽12米，平台填筑前应清除杂物等。施工车辆等在施工场地内的临时施工道路宽7.0m，泥结石路面，防渗墙施工道路统一布置在防渗墙轴线的左侧，场内施工道路从施工场地上、下游放坡与堤岸主公路连接。防渗墙右侧布置一个容积约15m×4m×1.5m的泥浆池，泥浆池位于防渗墙轴线中点的右侧。

　　4.1.2导向墙施工

　　导向墙施工是防渗墙施工的关键环节，其主要作用为成槽导向、控制标高、槽段定位，防止槽口坍塌及承重的作用，为了确保导向墙的稳固，导向墙采用钢筋混凝土结构，形式为“┛┗”。导向墙宽度为0.35m，导向墙轴线与防渗墙轴线重合。导向墙施工时，按相关要求进行控制，导向墙轴线放样准确，误差不大于10mm，导墙施工平直，两内侧采用钢模立模，内墙墙面平整度偏差不大于3mm，垂直度不大于0.5%，基底与土面密贴，为防止导向墙变形，导墙两内侧拆模后，每隔2米布设一道木撑，砼未达到70%强度，严禁重型机械在导墙附近行走。

　　4.1.3施工机械设备进场安装、调试

　　道路、场地铺设、平整完毕，将所有施工设备运进施工现场并进行安装和调试，以备投入使用。

　　4.1.4造孔

　　定位找平，移造孔机对中，启动射流泵，调节水压射流破土，启动卷扬机操纵成形器造孔，启动砂砾泵出碴，测孔深，清洗槽孔，提升成形器，依次关闭砂砾泵、射流泵、卷扬机等电源，测量孔深及沉碴厚度，移机。

　　4.1.5混凝土浇筑

　　混凝土浇筑机就位，测孔深，安放混凝土导管和漏斗，进料搅拌混凝土并浇筑，检测混凝土拌合质量并取样，量混凝土浇筑面深度，调节混凝土导管长度，最后将混凝土导管抽出。

　　施工分两序孔进行，先建造Ⅰ序号，在其混凝土初凝48～72h后建造Ⅱ序槽段孔。

　　4.2施工工艺

　　4.2.1成槽工艺

　　根据地质复勘情况，结合射水法造墙设备工作原理，单元槽段长度为3m。造孔工序中孔壁的稳定主要靠泥浆来固壁，因此泥浆的质量很重要。造孔中泥浆量损耗比较大，必须及时加以补充，泥浆比重始终要大于1.2，粘度在18～25之间，且砂砾泵在吸碴时将泥浆同时吸出的过程，应保持泥浆高出孔口0.3m和高出地下水位1.8m，以免吸出量过大将孔壁泥浆吸走造成塌孔。在造孔过程中，粘土和壤土层不需使用砂砾泵，而进入砂卵石层，因粒径过大，无法通过射流水将碴带出，这时启动砂砾泵采取反循环操作将砂、卵石吸入沉淀池，同时将沉淀池内沉碴及时清除，以使池内泥浆水自如地流回循环水沟，通过吸出碴来判别孔底是否已达到设计基岩面，若符合设计要求，就开始加清水将泥浆稀释并洗孔，停止成形器、砂砾泵、射流泵工作，开始后续工作。

　　4.2.2泥浆制作

　　护壁泥浆的质量是关系到槽壁稳定、钻孔速度、砼浇筑质量、钻头磨损及砂砾石层成槽的一个重要指标。针对本工程施工特点，采用优质泥粉为主、少量粘土为辅的泥浆制备材料，造孔用的泥浆材料必须经过现场检测合格后，方可使用。成品泥浆质量控制主要指标为：比重为1.1～1.3，粘度18～25S，含砂率≤5%，胶体率≥95%，必要时，加适量的添加剂;为达到进度要求，泥浆的储存量不得小于90m3，泥浆必须经过制浆池、沉淀池及储存池三级处理，泥浆制作场地以利于施工方便为原则。

　　4.2.3水下混凝土浇筑

　　浇筑前，将浇筑机定位好，并将混凝土漏斗及导管安装好，使导管插到孔底基岩面。在拌合混凝土时，要使混凝土塌落度控制在18～22cm，扩散度35～44cm，以利于混凝土从导管中自然下落并且浇筑密实，根据每孔深度计算出材料用量，保证浇筑时材料用量充足。在浇筑过程中要始终保持导管内的混凝土高度达到导管长度的3/4，使混凝土导管内的混凝土能将孔内水往外排挤具有一定的压力，并慢慢提升导管，且使导管始终插入已下落在孔内的混凝土内，保持混凝土整体连续性，待导管提升到一定高度时拆除一节导管，重复操作，到最后结束浇筑时，将混凝土一次性倒入导管内并将最后一节导管全部拔出即浇筑过程全部完成。

　　4.2.4墙体搭接处理

　　要保证搭接准确，须保持Ⅰ序孔与Ⅱ序孔偏差小，孔斜率小于1/300。为了达到这一要求，首先须使造孔机在钢轨上行走轴线尽量无偏差，这需要钢轨本身质量及安装牢固，造孔机底盘轮与钢轨接触无偏差;其次必须使成形器和连杆造孔时垂直，这就要求连杆机械操作手来控制成形器摆动，并且必须利用盘底上的千斤顶调整机座成水平。这样就可保持两序孔搭接准确。

　　5施工中几种特殊处理和应注意的问题

　　5.1导墙严重变形或底部坍塌，应立即对破坏部位重新修筑导墙或采取加固措施;改善地基条件和槽内泥浆性能。

　　5.2为预防地层漏浆，应在泥浆中掺入1%～2%的锯末、稻草末、水泥、有机纤维素聚合物等，增加泥皮的拉结作用和沉积效果，达到防漏目的;如出现漏浆现象，应迅速填入残有粗纤维(稻草等)的粘土球、水泥、袋装粘土碎石等堵漏材料。

　　5.3成型后的槽孔在移机需注水保持孔内水位不变并及时浇筑，以免塌孔或淤积过多。

　　5.4要确保两序槽板之间的接缝质量，使接缝处的防渗指标达到设计要求，应注意：①在建Ⅱ序孔过程中，保证侧向喷嘴通畅及射流泵提供足够的射流压力，控制相邻槽孔的水平偏差和孔斜率，改平接为凹凸接缝;②在建造双序孔时，除保证侧向喷嘴通畅及射流泵射流压力外，还应在成槽器两侧安装钢丝刷，能有效解决缝中夹泥的问题。

　　5.5确保排碴通畅。关键在于控制好反循环砂砾泵系统正常运转，保证射流造孔顺利进行(喷嘴不堵塞、射流泵运转正常、循环水沟有足够的泥浆供射流泵吸入等)。

　　6 结束语

　　广东黄田水电站库区防护堤混凝土防渗墙施工，工期7个月，成墙35602m2，各项质量验收指标一次性合格率100%。实践证明，采用射水法造墙技术施工混凝土防渗墙，经济、简单、质量可靠，应用前景广阔，值得类似工程借鉴、推广。

　　参考文献

　　[1]《地基处理手册》编写组 地基处理手册[M]北京 中国建筑工业出版社，1989.231～371。

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