大坝防渗墙工程施工方法及技术措施
目录
一、概况 (1)
二、施工顺序 (1)
三、施工准备 (1)
1、人力准备 (3)
2、仪器及设备准备 (3)
3、施工临时设施准备 (3)
四、地下连续墙成槽 (4)
1、制浆材料 (4)
2、制浆 (4)
3、造孔 (4)
五、墙体材料 (7)
六、混凝土浇筑 (7)
1、混凝土配合比及拌制 (7)
2、混凝土浇筑 (7)
3、混凝土浇筑注意事项 (9)
4、冬季施工措施 (9)
七、接头处理 (9)
八、质量检测 (10)
1、造孔检查 (10)
2、清孔检查 (10)
3、混凝土质量检查 (10)
4、墙体质量检测 (10)
大坝防渗墙工程施工方法及技术措施
一、概况
本标段的地下连续墙施工段总长度共4500m，城墙厚度为0.8m。
二、施工顺序 根据本工程的施工特点，对大坝防渗处理可按先施工混凝土连续墙，后施工帷幕灌浆的先后进行最为适宜。防渗墙施工程序流程如下：
槽孔式混凝土地下连续墙施工程序流程
三、施工准备
1、人力准备：专门设置基础处理作业队和施工技术管理专业人员。基础处理技术负责人1人，技术员2人，技术工人12人。
2、仪器及设备准备：基础处理工程拟投入全钻仪1台，用于测量放样；水准仪1台，用于控制地面高程。设备选用4台CZ-22或CZ-30冲击式钻机，1台HBT40.10.55S型砼输送泵，其他辅助设备配套。
3、施工临时设施准备
(1)供电、供水：
坝基础处理施工供电系统包括变压器及其以下的线路等设施。根据设备功率确定用电变压器容量为250KVA，型号选择S9，其他供电设备经计算后配套。
大坝基础处理工程施工供水系统采抽储排的方法进行，因水库水量充足，可满足施工用水需求。
(2)防渗墙导墙(导向槽)及施工平台施工 ①本工程导墙采用直角形砼导墙型式
导向槽净宽为0.8m ，深度为1m ，直角样形砼导墙宽0.2m ，导墙顶
部高出平台面0.05m ，以免积水流入槽内。导墙施工时应满足以下要求：a 、导墙应平等于防渗墙中心线，允许偏差为±1cm ；b 、导墙顶面高程(整体)，允许偏差为±1cm ；c 、导墙门净距允许偏差±0.5cm 。铪导墙常用现场浇筑法。导墙的接头位置应与防渗幸喜 施工接头位置错开。其施工为：
浆管路和泥浆回收净化设施等组成。由于本工程现场施工场地较窄，泥浆系统的布置可能要考虑到坝外坡面一些适宜位置。
③混凝土系统：由于本工程场地不宽、交通不便，在坝后坡脚空地
上设置拌和站，采用砼输送泵运输砼。
四、地下连续墙成槽
1、制浆材料 防渗墙固壁泥浆的主要成分是粘土、水和泥浆处理剂。
2、制浆 制浆时应按下列流程进行： 施工前进行粘土料场勘察，取样试验分析，选择粘粒含量大于50%，
塑性指数大于20，含砂量小于5%，二氧化二铝的比值为3～4的粘土为宜。
3、造孔 (1)造孔成槽 在防渗墙造孔开始之前，要妥善而周密地做好各项准备工作，避免
开钻以后再停顿下来。施工开始以后，要真实和详细地做好各种记录，包括造孔记录、基岩鉴定、终孔清孔验收记录等。
①正式施工之前要详细分析防渗墙槽位地质条件，编制槽位轴线地质剖面图，根据本工程大坝的地质情况，造孔设备选用CZ-22或CZ-30冲
击式钻机。
②本工程设计成槽段长为4m，孔径0.8m。采用间隔分序法施工，先施工主孔，后施工副孔，再扫除主、副孔之间的小墙成槽。
③造成时要确保槽孔壁平整垂直，孔位中心允许偏差不大于3cm，孔斜率控制在允许范围内。
④孔内泥浆面应始终保持在导墙顶面以下30～50cm，严防坍孔。
⑤墙段连接方法采用钻凿法接头。
⑥造孔结束后，要进行清孔换浆，槽孔清孔换浆结束后1h，孔底淤积厚度不大于10cm；孔内泥浆密度不大于1.3g/cm3，粘度不大于30s，含砂量不大于10%。
(2)遇漂石地层的造孔
根据本工程的水地质条件和坝体填筑料的观察与分析，在坝顶上段造孔过程中有可能会碰到一些小型的漂石，用重锤冲凿的方法进行，做法是将5～10t的重锤吊起，然后自由放落，以钻具刃角将大漂石击裂、击碎。
(3)冲击钻机对基岩陡坡的钻进
应采取下列措施避免钻头“留坡”，不能进尺：
①钻凿主孔接近或已到达倾斜基岩面时，可施钻梅花孔破坏基岩的完整性。
②采用导向大筒式钻头钻进。
(4)孔底淤积的清除
本工程淤积的清除方法，采用反循环“泵吸排渣法”。此方法用设置在地面的抽砂泵通过排渣管将孔底的泥渣吸出，经泥浆净化系统除去粒径65um以上颗粒，再返回到槽内使用。该方法效率高，效果好，节约泥浆。
(5)造孔的事故预防及处理
①槽孔坍塌的预防
a、选择低水位季节施工；
b、开钻前加密槽壁土体，提高其内磨擦角和抗剪强度；
c、导墙及槽孔侧旁的施工平台要牢固；
d、槽孔划分要因地制宜，适当调整，密实地层划长些，疏松地层分短些；
e、保证固壁泥浆的质量，切忌片面追求节省而降低泥浆标准，严防废水流入槽内，使泥浆质量变坏，造成槽壁失稳；
f、储备足够的泥浆和堵漏材料，一旦发生大量漏浆时，及时堵漏和补浆，避免槽内浆面大幅度降落；
g、钻进过程中遇到疏松、空洞易坍塌地层时，应向该部位投加适量粘土或增加泥浆粘度等，尽快穿过此层。
②槽孔坍塌的处理
一旦出现了大面积槽孔坍塌，要分析原因，谨慎处理，
a、如果槽口坍塌，导墙断裂，要视情况及时移开钻孔设备，回填槽孔，拆除旧有的导墙，加固孔口土体，再重建新导墙；
b、若仅是孔内导墙下浅部坍塌，可先掏出坍塌物，然后回填粘土或低标号砼，重新开孔造槽。
(6)严重漏浆的预防及应急措施
在施工过程中若遇到松散、空洞、裂隙、强风化带等严重漏浆情况，致使泥浆大量流失，浆面急剧下降，造成槽壁坍塌，甚至埋住钻头。
①漏浆的预防
a、对槽孔两侧一定深度内土体进行振冲加密；
b、在槽孔两侧进行灌浆、预先堵塞漏浆通道。
c、制备性能良好、粘度较大、密度较小、泥皮致密的固壁泥浆。
②大量漏浆时的应急措施
a、立即中断槽孔钻掘，停止泥浆循环，迅速向槽孔内加注合格泥浆，保持浆面高度。
b、必要时向泥浆中掺加1%的堵漏剂。
c、向孔底投放粘土、水泥加大泥浆粘度。
(7)孔斜的预防措施及超标处理
①预防孔斜的措施
a、造孔机械底座应置于稳定、牢固、平整的工作平台或轨道上，对正孔位，在整个槽孔钻进过程中不产生有害的沉陷和变形。
b、钢绳冲击钻机在钻进软弱地层时要“轻打勤放”，即采用小冲程(500～800mm)、高频次(45次/mim)的重打法，配合采用高密度泥浆或向孔内投放粘土球，以及勤抽砂等综合办法，以加大冲击力，并使钻头能经常冲击到地层的新鲜面。
②孔斜超标的处理
单孔或槽孔一旦出现孔斜超标严重时，一般需回填后重新钻孔，回填材料可为块石、砂卵石或碎石，也可用低标号砼，之后再按前述要领缓慢重钻，使其满足钻孔垂直度的要求。
五、墙体材料
防渗墙墙体材料根据其抗压强度和弹性模量，可以分为刚性材料和柔性材料，本工程设计为塑性混凝土(砂浆)，塑性砼一般抗压强度小于5MPa，弹性模量小于1000MPa。
初步选定材料：
水泥：采用42.5R普通硅酸盐水泥；
粗骨料：最大粒径不大于20mm，其含泥量不大于1%；
细骨料：砂子细度模数2.68～3.0，含泥是尖石地1%；
粘土：粘粒含量不小于50%，塑性九小于35%；
膨润土：粘粒含量不不于55%，塑性指小一60%；
砼级配：一级配。
六、混凝土浇筑
1、混凝土配合比及拌制
根据查一些相关资料作为参考值，本工程塑性砼配合比初步拟定每立方砼用水泥80～120kg，粘土140～250kg，膨润土25～50kg，砂600～800kg，石700～900kg，水250～350kg，。施工前要通过取样试验确定准确参数。
砼的拌制注意以下事项
(1)粘土的掺和：首先将粘土制成泥浆，然后用泥浆料掺和，要注意加水时扣除泥浆中的水分，同时要注意浆池内的泥浆保持均匀，否则影响砼配合比的精度。
(2)膨润土的掺和：膨润土不要与水同时掺和，最好是水泥、膨润土、
砂等搅拌均匀后再加水搅拌，否则膨润土会结块。
(3)塑性砼性能指标参考值应满足以下要求：
a、拌和物密度一般为2000～2200Kg/m3；
b、泌水率沁不超过3%；
c、机口坍落度为20～24cm；
d、扩散度34～40cm；
e、初凝时间不小于8h左右；
f、终凝时间不小于48h左右。
2、混凝土浇筑
防渗墙砼的浇筑采用水下导管浇筑法进行。
(1)浇筑导管的配置和布设
a、导管的配置：导管内径选择200～250mm的钢管，长度由0.3m、
0.5m、1.0m、2m四个档次组合，以2m为主，导管之间的连接方式采用法兰盘连接，用橡胶垫止水。导管配置时要在每套导管的底部多设置几节长度为0.3～1m的短管，因为接近浇筑完毕时导管内的砼压力小，不易浇筑，短管可及时拆卸，使导管在砼内埋深少一些，以利于浇筑。
b、导管的布设：砼浇筑导管应布置在防渗墙中心线上，每段为3条，两端头要保持1m间距。开浇时导管口距孔底15～25cm。
(2)混凝土开浇
开始浇筑砼时，应在导管内放入一直径比导管内径略小的，且能被泥浆浮起的球体作为管塞，以便将最初进入导管中的砼和管内的泥浆隔离起来。连续向管内注入砼时，务使砼将导管下口埋住最少30cm。因此，准确计算和备足可连续浇入的砼方量。是保证浆下砼浇筑质量的第一步。
(3)混凝土浇筑过程的控制
a、导管的埋深：在砼浇筑过程中，导管的埋置深度不小于1m。如果埋置过浅，在砼浇筑不顺畅需上下提动导管时，有可能将导管拔脱，使砼出现冷缝和水平夹泥层。另外，从导管注入的砼还有可能顺导管壁直接涌出砼面，而将落在砼表面的沉渣覆盖，使砼内混入泥渣，降低砼的均匀性和强度。
b、浇筑速度：槽孔内砼面的上升速度不得小于2m/h，单位时间浇筑量太低会延长浇筑时间，而时间越长砼的坍落度损失越大，容易造成堵管等各种事故。
(4)槽孔内混凝土面的量测
为了控制砼在槽孔内均匀上升，应经常测定槽孔中的砼表面的深度或高程。每根导管灌注的砼要均匀分配，使槽孔内的砼能均匀上升。在每次灌筑完一定量的砼后，都要量测砼面的上升高度，以便参照该处的槽孔断面面积计算并校对所量测的砼面高程是否准确。当槽孔中泥浆的含砂量较大，在用测饼测量砼表面高程时，要特别注意测饼是否直正到达砼表面。这种情况下，还可用带有倒刺的钢筋棒插入砼面一定深度，然后再提出孔外，根据倒刺中是否留有新鲜砼以判定真正的砼面高程。
(5)混凝土终浇高程
由于泥浆下浇筑的砼表面混有很多沉渣，其砂浆也被泥浆所稀析；因此表层的砼质量都会存在很多缺陷。为此，在砼终浇时一般都使砼终浇高程高出砼的设计高程至少0.5m，以便把这部分混有泥渣的砼凿除。
3、混凝土浇筑注意事项
(1)浇筑砼前必须要制定导管下设方案及砼拌和运输等周密计划，绘制砼浇筑指示图，准备各种记录表格。
(2)浇筑前要对准备好的砼拌和设备、运输车辆以及各种浇筑机具进行细致的检查保养，要有足够的备用品，避免影响浇筑。
(3)为了保证浇筑的连续性和提高速度，现场道路必须全天候畅通，有干扰的其它施工环节、工序都要为浇筑工作让路。
(4)当发现浇入的砼量与砼上升高度不相符时，要立即查明原因，避免砼导管拔离砼面。
(5)当用多根导管浇筑时，要根据槽内砼面的上升情况及时调整各导管的砼浇入量，保证砼面的均匀上升。
(6)导管的起拔要严格按浇筑指示图进行，导管下口埋入砼的深度不得小于1m，也不宜大于6m。
(7)当砼浇筑不畅通时，常需上下抖动导管，但抖动时上提的幅度不应超过30cm。切忌因机械或操作失灵而使导管猛地提出砼顶面。
(8)浇筑工作一旦开始就必须连续进行，中途因故停等不应超过30min。
(9)砼出机后应在1h内浇入到槽孔中。
(10)若在浇筑过程中发生事故(如堵管等)，要及时采取适当措施处理，切勿久拖不决，造成槽内砼失去流动性，带来更大的损失。
4、冬季施工措施
为保证低温期间防渗墙造孔与浇筑正常进行，应采取以下措施：
(1)泥浆池上部搭设保温棚并设循环泵，每隔一段时间对浆池进行搅动，防止泥浆上冻。
(2)水、泥浆输送管路外用石棉保温材料包裹后埋入冻土层以下。
(3)混凝土骨料在低温期之前全部组织进场，料场尽量堆高防止结成大面积硬壳或混入冰雪。
(4)混凝土拌和站旁设电加热水池，搅拌使用热水，保证混凝土温度不低于5℃，混凝土拌和用水温度在30～40℃，水温也不宜过高以防混凝土假凝。
七、接头处理
本工程采用钻凿法连接施工，钻凿法施工的接缝质量一是取决于接头孔的造孔质量，接头孔的空间位置要尽是与一期槽孔原主孔的位置保持一致；二是取决于二期槽孔施工时清孔泥浆和对一期墙段端面的刷洗质量。施工工艺流程如下：
八、质量检测
1、造孔检查
(1)开工前，在槽孔两端设置测量标桩，根据该标桩确定槽孔中心线并自始至终用该中心线校核、检验所成墙体中心线的误差。
(2)钻孔偏斜：将冲击钻头下至孔底，拉紧钢绳，根据相似三角形原理，通过测量钢绳在孔口处偏离槽孔中心的距离来计算孔底的偏斜率。
2、清孔检查
(1)墙段接头的检查：二期槽孔成槽后，需要对槽孔两端的一期墙段的砼端部进行刷洗干净。要求应当用专用的钢丝刷沿接缝分段上下提动冲刷，直到钢丝刷上不再带有泥屑，孔底淤积不再增加，方可认为刷洗合格。
(2)孔底淤积厚度的检查：孔底淤积厚度的检查可采用钢制的测锤进行，清孔换浆1h后孔底淤积厚度不得大于10cm。
(3)清也换浆检查：清孔换浆结束后1h，孔内粘土泥浆的密度应不大于1.3g/cm3，粘度不大于30s，含砂量应不大于10%。这是根据冲击式钻机造孔成槽、抽筒出渣、粘土泥固壁的施工方法确定的。
3、混凝土质量的检查
(1)对原材料的检验：在砼搅制前必须对原材料按规定进行检验，符合要求后才能使用。
(2)对新拌砼性能的检查：在拌好的砼入槽前，应注意检查砼的易性。对新拌砼的坍落度和扩散度进行检验、记录。每2h在拌和机口进行1次抽样检查。
(3)对硬化物理力学性能的检查：在砼拌和过程中，以槽孔为单元，按规定在机口处进行取样，当砼达到28d龄时，对砼抗压强度、弹性模量、抗渗指标进行检验。
4、墙体质量检测
墙体质量检测，采用钻孔取心法。采用岩芯钻机在砼防渗墙体上获取度样，通过对试样的检查试验，了解墙体砼的情况，即有无夹泥和水平冷缝、砼密实程度、强度、与基岩面接触情况、墙底沉渣厚度等。