临时围堰防渗墙施工的新模式

第３４卷第１１期　２００８年１１月　水力发电　文章编号：０５５９—９３４２（２００８）１　１—００６１—０３　临时围堰防渗墙施工的新模式　曾鹏九，缪绪樟，郭孟起　（黄河设计公司地质勘探院，河南洛阳４７１０００）　关键词：振孔高喷；振动切喷；可控灌浆；喷灌结合；切喷灌结合；施工艺术　摘要：草街工程临时围堰防渗墙工期的紧迫性，一般施工方法无法办到，施工中采用了振孔高喷与可控灌浆相结　合、振动切喷与可控灌浆相结合的强强联合，优势互补，边抽边堵，最终以最短的时间，最好的质量，完成了该工程，　展示了一种防渗墙施工的新理念。　Ｎｅｗ　Ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　Ｃｕｔｏｆｆ　ＷａＵ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ　Ｃｏｆｆｅｒｄａｍ　Ｚｅｎｇ　Ｐｅｎｇｊｉｕ，Ｍｉａｏ　Ｘｕｚｈａｎｇ，Ｇｕｏ　Ｍｅｎｇｑｉ　（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｓｕｒｖｅｙ，Ｙｅｌｌｏｗ　Ｒｉｖｅｒ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌｕｏｙａｎｇ　Ｈｅｎａｎ　４１７００２）　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：ｓｐｒａｙ－ｈｏｌｅ；ｖｉｂｒａｔｉｎｇ－ｃｕｔ　ｊｅｔ；ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ；ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｊｅｔ　ｗｉｔｈ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ；ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｊｅｔ　ａｎｄ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｒｔｓ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｕｒｇｅｎｃｙ　ｏｆ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｅｒｉｏｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｕｔｏｆｆ　ｗａｌｌ　ｏｆ　ｔｅｍｐｏｒａｒｙ　ｃｏｆｆｅｒｄａｍ　ｏｆ　Ｃａ￣ｉｅ　Ｐｒｏｊｅｃｔ，ｉｔ　ｉｓ　ｉｍｐｏｓｓｉｂｌｅ　ｔｏ　ｃｏｍｐｌｅｔｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｂｙ　ｃｏｍｍｏｎ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｐｒａｙ—ｈｏｌｅ　ｗｉｔｈ　ｃｏｎ－　ｔｏｌｒｌａｂｌｅ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖｉｂｒａｔｉｎｇ—ｃｕｔ　ｊｅｔ　ｗｉｔｈ　ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｗｅｒｅ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｆｉ—　ｎａｌｌｙ　ｉｔ　ｔｏｏｋ　ｔｈｅ　ｓｈｏｒｔｅｓｔ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｅｒｉｏｄ　ａｎｄ　ｇａｉｎｅｄ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｑｕａｌｉ￣ｔｏ　ｃｏｍｐｌｅｔｅ　ｔｈｉｓ　ｐｒｏｊｅｃｔ．ｗｈｉｃｈ　ｓｈｏｗｓ　ａ　ｎｅｗ　ｍｏｄｅ】ｏｆ　ｃｕｔ—ｏｆｆ　Ｗａｌ】ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．　中图分类号：ＴＶ５４３．８１（２７１９）　文献标识码：Ａ　草街航电枢纽工程临时围堰在嘉陵江右侧．为枢纽的纵　向混凝土围堰和１５孔泄洪闸混凝土底板的干地施工服务　１围堰基本情况　临时围堰轴线长约１　１３０　ｍ，由上横堰２８７　ｍ、纵堰６６０　计划于２００５年ｌ１月１０日完成截流．１１月底具备挡水能力：　完成堰内施工任务后．２００６年４月３０日完成围堰的拆除工　ｍ和下横堰１８３　ｍ组成。堰顶高程１８３　１８１　ｍ，平均防渗深　度约１０　ｍ．总的防渗面积约１．１万ｍｚ。防渗深度内的地层自　上而下为：　（１）堰体抛填层。该层厚２　６　ｍ。主要由右岸边坡开挖的　作。工期紧迫是该工程的主要问题。２００５年秋季又逢嘉陵江　水大．围堰戗堤进占自２００５年１１月２日和５日分别从上游　和下游两端开始．１１月２０日在桩号０＋８５０附近合拢．当施　工平台部分完成后．第１台振孔高喷机于ｌ１月２６日在纵堰　的０＋４４０附近开始振动切喷施工．第２台振孔高喷机于ｌ１　月２９日开始振孑Ｌ高喷施工。１１月２６日起可控灌浆从纵堰　全面展开。施工前贯例的工艺试验均没有时间进行．凭借正　确的判断与对施工工艺的熟习．结合工程施工一并进行．试　用一种工程施工艺术的指导思想．指导整个临时围堰防渗墙　泥岩和砂岩的大岩块组成．岩石软弱，中等硬度。施工设计中　要求防渗轴线附近抛填只含小块径的碎石土．实际中轴线上　有很多大块径石块．特别是在上横堰和纵堰的龙口段附近。　经过挖沟换填后．防渗线上的大石块含量有所减少．仅在较　深部位有部分残存．其漏水量极大　（２）河床砂卵石层。该层厚Ｏ　ｍ，卵石粒径多在１００　ｍｍ　以内，１５０～２００　ｍｍ以上的漂石也占一定比例。卵石的原岩　工程的施工　至１２月１０日总量约ｌ万ｍｚ的防渗工程全部　完成．基坑开始试抽水。经过１１　ｄ的试抽和补充性防渗工作．　于１２月２１日围堰闭气．同时约１５万ｍ　基坑内近３０万ｍ　收稿日期：２００７—０８—２８　的坑内积水全部抽干．围堰总渗透量降至１　０００　ｍＶｈ以下。　防渗工程开始至基坑内积水抽干．历时２６　ｄ．共使用２台高　作者简介：曾鹏九（１９３８～），男，湖南醴陵人，高级工程师，从事　岩土工程工作；缪绪樟（１９６６～），男，江西新建人，高级工程师，博士　研究生，从事水利水电勘察与岩土工程工作；郭孟起（１９６７一），男，　河南孟津人，工程师，从事水利水电勘察与岩土工程工作．　喷机（仅工作２０　ｄ），２台可控灌浆设备，实现了大型水电工　程围堰防渗施工少见的高速度　ＷａｔｅｒＰｏｗｅｒ　Ｖｏ１．３４．Ｎｏ．１１圃　为石英岩、石英砂岩等坚硬岩石，磨圆良好，属强透水层。　（３）基岩系侏罗纪的泥岩和砂岩．表面多风化．属软岩．　为弱透水层。在急流和深槽部位．部分堰体直接覆盖存基岩上。　（４）坡积碎块石层分布在近岸坡的５０　ｍ内，尤其是下游　岸坡部分分布较厚．透水性极强　设计对防渗墙没有提供具体参数与Ｔ艺要求．也没有提　供有关轴线地质资料与剖面图．只是要求基坑最终抽水量小　于１　５Ｏ０ｍ３／ｔｌ　针对上述情况．要以最短的时间．保证质量地完成该临　时围堰防渗墙的施工，采取了优势互补．强强联合．艺术施工　的新理念．把施工工效最高、质量最好的施工方法——振孔　高喷与可控灌浆结合。采用“喷灌结合”、“切喷灌结合”、“挖　沟换填与粘土铺盖结合”的施工方法　用很少的设备与较短　的工期．高质高效地完成了任务　四平诚誉基础工程公司最　有优势的是振孔高喷、振动切喷．北京旺雷宏堵漏工程公司　最有优势的是可控灌浆，二者的结合达到了这一目的。　２施工技术　２．１　“喷灌结合”　“喷灌结合”是利用振孔高压旋喷与可控灌浆两种先进　的防渗灌浆工艺相结合的方法。　施工方法：单排成墙．孔距为ｌ　ｍ　先按孔距２　ｍ做高喷　桩．待凝后，在两个高压旋喷孑Ｌ问再进行可控灌浆（如图１）。　形成一个连续墙体．构成防渗墙。对个别振孑Ｌ高喷灌浆可能　有缺陷的孔段或部位．如上横堰部分堰段振孔高喷遇到大块　石、大卵石。成孔没有达到预定深度：围堰与岸坡接触带以及　龙口围堰段．由于块石太多．振孔高喷成孔难度大．成孔没有　达到预定深度。此时就可由灵活便捷的可控灌浆来补充。以　弥补振孔高喷的不足　从而达到互补　射浆管　振　孔　晶　喷　桩　图１喷灌结合示意　在正常围堰段．振孔高压旋喷机又以其高速的成孔效　率．几乎３～５　ｍｉｎ　１个孔．以泥浆护壁的成孔，帮助了可控灌　浆的成孔．可减轻可控灌浆的成孔压力．有效地提高了可控　灌浆的工效　振孔高压旋喷是存普通旋喷基础上发展起来的一种高　效高质的施工方法　振孔高压旋喷是一种真正意义的钻喷一　体化施工工艺　用９０　ｋＷ振动锤与液压动力头将高喷管以振　动回转钻的形式．以球齿合金钻头直接钻到预定深度。它成　孔的方法不是旋转克岩．而是振动挤压回转沉入．所以成孔　囫１Ｖｃａｅｒ　Ｐｏｗｅｒ　Ｖｏ１．３４．Ｎｏ．１１　ＺＵＵ　Ｆ　Ｉ　Ｉ卜ｊ　效率非常高。本工程堰体大块石多．但属软岩．砂卵石层厚度　也不大．绝大部分孑Ｌ均可振动回转钻至基岩０．５　ｍ深　达到　预定孔深后，只需停止振动锤的运转，立刻转换为回转上提．　即形成高压旋喷．不需起钻．不换灌浆管，比普通旋喷灌浆工　序少很多．而且省去１套钻机设备。　为提高效率和质量．振孔高压旋喷采用了２台泥浆泵并　联供浆．可提高浆液流量到１４０　Ｌ／ｍｉｎ以上　灌浆压力为３５　ＭＰａ，如此技术参数．可以采用大的提升速度４０－５０　ｃｍ／ｍｉｎ．即　可确保灌注质量．又可提高施工效率　堰体大块石的空洞和砂卵石段透水性较强．大部分高压　旋喷孔第ｌ遍不返浆．也不返气　要确保框架实体的形成．对　不返浆孔段采取了多次复喷和待凝处理．一直复喷到返浆、　返气为止。个别孔段复喷达ｌ６次，反复待凝２次以上。　振孔高压旋喷机复喷只需简单控制卷扬机操作即可做　到．转换只需几秒钟　同时对不返浆孔段，可加入速凝剂。在　第３次复喷时．射浆压力可降到２０　ＭＰａ．以节约水泥。采取　上述措施后．均都能达到正常返浆的结束要求　在大量复喷　的条件下．振孔高压旋喷的效率仍达２００　ｍ２／（台・日）以上。　２－２“切喷灌结合”　“切喷灌结合”是振动切喷与可控灌浆互补相结合的防　渗墙施Ｔ方法　其施工技术是：先由振动切喷进行连续的防　渗墙施工．孔距为０．５～０．７　ｍ　存遇到大块石或卵石振动切刀　下沉困难或防渗墙不能人岩封闭时．此类槽孔再由可控灌浆　进行补充封闭（见图２）　长射浆管短射浆管龙口块石　可控　蓁　基岩　蓁　ａ块卵石段　ｂ龙口段　图２切喷灌结合段施工　围堰龙口段由于块石多．振动切槽切人困难．可由可控　灌浆来闭合防渗墙　进行分段可控灌浆（图２），用各自的优　势进行互补　龙口段、块卵石段振孔高喷机成孔有难度时．泥浆回转　钻效率也是很低的．可用英格索兰潜孑Ｌ钻机成孔．但是英格　索兰潜孔钻是空气钻进．没有护壁措施。采用了来回多回次　吹渣．并存成孔后钻机末移动之前．立即下入射浆管．基本上　奏效，只有少数孑Ｌ射浆管没不到底。应指出，在块石、漂石与　大粒径坚硬卵石层的护壁成孔．仍是一个值得研究的问题。　振动切喷全称为振动切槽定喷　它在振孔高压旋喷基础　上发展为振动切槽．又派生出振动切喷．这样一种高速建造　薄防渗墙的施工技术　它在喷头上部安装了１把挤切土体的　切刀．在振动的作用下．大质量的振管可使切刀直接挤切成　身弓．５４奄帚ｌＪ期　盲鹏／Ｌ，守：ＩＩｍｔｌ＇Ｊ围．１ｌ蟊Ｐ）－２ｉ￣Ｊ面肥上ｔ：１３忝叮俣　槽．下切的同时喷头进行定喷浆液喷射，可以大大减小下切阻　力．加快施工速度　下沉振动切刀速度不限。可以在２～３　ｍｉｎ　沉到预定深度（５～１０　ｍ）。　振动切喷墙厚１６　ｃｍ．单排成墙．按序施工．无须分序。孑Ｌ　距为０．５　ｍ，有少量的重叠。效率达到５００　ｍ２／（台・日）。切喷　主要应用在纵堰和下横堰上．因为这些部位块石少．地层较　单一　从抽水结果看．切喷段只有个别有块石和卵石层较厚　的地段出现了漏点．龙口部位是漏点．下横堰岸边连接部位　是漏点：这些均由可控灌浆进行补强堵漏处理，收以最短的　时间．取得了很好的效果　２．３可控灌浆　可控灌浆是近年开发的一种专利技术　它是以水泥浆为　基质，通过加人可控液。将液态的浆液转换为塑态纯混凝土。　控制可控液的加入量．即可控制凝固时间。不同的土层、不同　的漏失情况．可采用不同的可控液配比来调整实现在不同基　础条件下的防渗堵漏　特别是在地下水有一定流速的条件　下．可以达到灌浆堵漏的目的．故可以在基坑抽水的条件下，　同时进行堵漏。这一特点．为加快围堰防渗墙施工开辟了一　条新途径．尽管它还在不断的完善中。　可控灌浆孔的孔深如果较大．可每５　ｍ左右下设１根射　浆管．根据地层与孑Ｌ深情况．同一可控灌浆孔内可插入２～３　根．甚至更多的射浆管．这是基于凝固速度太快，射浆管无法　起拔的缘故　振孑Ｌ高压旋喷、振动切喷与可控灌浆的组合方案，因　为有可控灌浆作后盾．能对局部难点和缺陷进行补强堵漏　处理．所以才能使振孔高压旋喷和振动切喷全面快速展开　施工。　可控灌浆已有不少成功的实例．在草街航电枢纽工程临　时围堰防渗墙上的成功．再一次表现了该技术的优势　２．４挖沟换填与粘土铺盖　挖沟换填．可减轻抛填体中块石过多时的成孔施工难度。　即在防渗墙轴线上用挖掘机挖掉围堰回填中的大块石与　卵石．重新填以碎石粘土。以减轻防渗墙的修筑难度，压缩　工期。　试抽水中．发现上下围堰与岸边连接处透漏量很大，因　为这两处采用了大量的块石填土．形成了强透水层　在采用　可控灌浆的同时．采用了辅助性粘土铺盖．减少了渗流量，减　少了可控灌浆的工程量．也取得了很好的效果　３工程的艺术指导理念　防渗墙截渗的施工早已规范化，规程规定了如何施工、　采用多大参数、混凝土与浆液的各项技术指标以及怎样质检　等等．而这次的防渗墙施工却没有按这般规程．而是用一种　工程艺术来指导施工、检验质量。　所谓艺术指导施工就是指不完全按规范进行ｆ可按规范　执行的．仍应按其执行）．而以保证质量为出发点．以截住渗　流为依据，根据工程的情况，渗流地层的岩性特点、渗流量的　大小、渗流地点、渗流的深度以及渗流的性质等不同情况．采　用不同工艺进行截渗．灵活控制。沿着围堰来回的奔走．一会　停下仔细观察渗流的水波，一会又投下红兰色彩，以观察渗　流动态　一旦发现情况变化，会立即发出一个指令。是深处的　渗漏就要加深灌浆孔深度．如果已有深孔堵漏，根据对地层　特点的分析。可加密堵漏孔。哪里漏，就到哪里去堵。　对不同渗漏的堵截．采用不同性能的浆液．好比烹饪文　化一样．不同的菜肴，放不同的佐料，使吃起来菜味美。灌浆　掺人不同的可控液．采用不同密度的浆液。就会使渗流能在　最小消耗量（无论是材料还是时间）的情况下．将其堵截。　烹饪还要掌握火候．菜才好吃。施工防渗墙也一样，不　同的渗漏情况．要采用不同的工艺。如正常堵漏后，发现一　渗漏点．就要反复灌注。间歇灌注，调整浆液性能灌注等。　一会在上围堰．一会在下围堰，一会又在纵堰，此时的基坑抽　水一直没停．水位越来越低，渗漏点越来越暴露，即随着处理　的深入．漏点越来越少。这种灵活补堵的艺术方式，能达到快　速和事半功倍的效果　以最低的工程造价．可靠的堵截技术，　最短的施工工期．完成防渗墙的修筑　这是一种新的工程艺　术理念。　各种不同工艺组合．要使用恰当，用在适合的围堰段上，　这对提高效率与保证质量是至关重要的　因此．施工者必须　对围堰的回填以及履盖层的地质情况有详细的了解　本工程　的纵堰和下横堰条件相对简单些．应用了“切喷灌相结合”的　灌浆．因为振动切喷快速高效．但遇块石、卵石的下切能力有　限：上横堰拐点处有龙Ｖ１，覆盖层也比较厚，条件复杂得多，　渗漏水量也大：采用“喷灌结合”的工艺．两端近山坡段平台　坡度较大．地层中碎石块含量高．防渗的深度较大，高喷机成　孔难度大．故采用钻探成孑Ｌ进行可控灌浆。个别大漏点采用　多孔复灌　在边抽水、边观察、边堵漏中。发现上下游岸坡接触带渗　漏量很大．在增加可控灌浆强度外．增加了辅助性粘土铺盖　措施．收到了很好的效果。最终，以一种全新的理念，以最快　的速度完成了草街航电工程临时围堰防渗墙的修筑。　４工程质量检查　按规范对防渗墙有严格的质量检查．如果是混凝土防渗　墙．墙身质量检查还需在一个月后进行（规程规定），检查内　容包括；墙体的均匀性，可能存在的缺陷和墙段接缝等。检查　方法有钻孔取心、围井开挖直观检查，注水试验，以及其他无　损检测等。但草街防渗墙，没有按此规程来进行质量检查，而　是三边时刻（边抽水、边观察、边堵漏）的观察取代了检查，这　种检查是最实际且又最有效的。它是以经济的抽水手段，保　证在临时围堰内能干地施工为质量检查的标准。当然．这种　检查方式．是否能得到同行们的认可．是否能在大型水利工　程中使用．或者说只可以在临时围堰工程中采用等。还有待　研究和探讨。有待实践检验。笔者以为，在时间紧迫、汛期又　来临的情况下．它是解决实际问题颇为有效的或者说是一种　比较实事求是的方法　这种修筑防渗墙的工程艺术．为水利水电临时围堰防渗　墙的施工创造了一种全新的模式．全新的理念．确实具有深　远的意义