薄壁抓斗法混凝土防渗墙技术在滨田水库的应用

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薄壁液压抓斗法新的防渗墙施工技术出现于20世纪90年代，此项技术适用于坚硬的土壤与砂砾石中成槽，成槽深度可达60米，此项技术不仅降低了工程造价，而且提高了工程施工速度，一台液压抓斗成槽平均工效为125m²/d，此项技术已在江西省鄱阳县滨田水库除险加固工程中得到了推广运用。

    1、工程概况     江西省鄱阳县滨田水库于1960年4月建成投入使用，是一座以灌溉、防洪、养殖等综合利用的大（二）型水库。     水库主坝为均质土坝，坝顶高程53.2m，坝顶长723m，坝顶宽5m，最大坝高26m。水库在多年运行后主坝存在坝身渗流稳定、坝坡稳定、坝基渗漏和坝肩绕坝渗漏等问题，严重威胁坝体安全和正常效益的发挥，被水利部列为病险库。     滨田水库除险加固工程对主坝坝体防渗选用了薄壁抓斗塑性混凝土防渗墙技术进行加固处理，由中国水利水电第六工程局承建。防渗墙轴线位于坝轴线上游0.5m处，范围0+000—0+723桩号，全长723m，孔口高层53.2m，墙体有效厚度0.35m，进入基岩2.5-6.2m，墙顶高程51.5m。塑性混凝土防渗墙深29m左右。本工程完成混凝土防渗墙19010m2，共耗时148d。     坝址区出露的地层岩性为前震旦系板溪群第二段浅变质岩及第四系松散堆积层。坝址区构造形迹主要表现为断层和裂隙。地层概况由上而下为：⑴6~29m厚的黏性壤土；⑵河床岩石表面呈全风化为其厚度约为2.9—5.2m，⑶强风化带岩石厚度约为3.1—8.5m，弱风化岩石厚度约7.5—13.0m，下伏微新岩石。     塑性混凝土防渗墙设计物理力学指标为：渗透系数K≤5.0×10^-7cm/s；墙体厚度t=0.35m；抗压强度3Mpa≤R_28d≤5Mpa；弹性变形模量300Mpa≤E_28d≤1000Mpa；允许渗透比降J≥80。     2、混凝土防渗墙成墙技术要点     2.1 造孔成槽     2.1.1 布置施工平台     抓斗施工平台设置在防渗墙轴线下游侧，原坝顶宽度只有5m不能满足抓斗施工所需8m宽的施工平台的要求。经业主同意将坝顶高程降低1m至52.2m并将防渗墙轴线向上游平移1.75m，另外将降坝的土料填筑到坝体下游侧，以保证抓斗施工平台的宽度。在防渗墙轴线的下游侧设置平行坝轴线的排渣排水沟，断面尺寸40×40cm，再按40m间距修建垂直防渗墙轴线的排渣排水沟，将废渣﹑废水排至下游坝脚，所有废渣运至弃渣场。     2.1.2、修筑导向槽     导向槽是在地层表面沿地下连继防渗墙轴线方向设置的临时构筑物。导向槽起着标定防渗墙位置、成槽导向、锁固槽口；保持泥浆液面；槽孔上部孔壁保护、外部荷载支撑的作用。导向槽的稳定是混凝土防渗墙安全施工的关键。本工程导向槽两侧墙体采用倒L型断面，现浇C10混凝土构筑，槽内净宽45cm，顶面高于施工场地10cm以阻止地表水流入。其结构见下图：     2.1.3、抓斗成槽     土石坝防渗墙开槽施工工艺主要锯槽法和挖掘法。锯槽法主要有往履射流式开槽、链斗式开槽、液压式开槽；挖掘法主要有冲击钻法、抓斗法、冲抓结合法。根据本工程地质条件及生产性试验确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液压抓斗机先抓取槽段的主孔再抓取中间的副孔成槽。     2.1.3.1、槽段划分     槽段划分为Ⅰ、Ⅱ序槽段，根据设备及地质条件确定Ⅰ、Ⅱ序槽段开挖长度同为7.5m，每个槽段分为两个主孔及一个副孔，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”，在导向槽上放样标识孔位，将抓斗对正孔位后进行垂直造孔。首先施工槽段两端2.8m的主孔，主孔完成后再抓中部1.9m的副孔。主、副孔完工即该施工槽段成槽完工，经监理确定岩层岩性，并最终确定该施工槽段成槽深度。     2.2、护壁泥浆     泥浆在造孔成槽过程中起固壁、悬浮、携渣、冷却钻具和润滑的作用，成墙后还可增加墙体的抗渗性能，本工程泥浆采用膨润土拌制，泥浆配合比为水1000kg、膨润土50kg 、N_a2CO₃1kg；固壁泥浆性能指标密度<1.1g/cm³如漏斗粘度＞25s、含砂量<3%。     新制泥浆经过24h膨化后，利用供浆管输送至槽孔内使用，成槽及槽段浇筑过程中回收的泥浆，经净化后可重复使用。槽孔孔口泥浆面在成槽过程中保持在导向槽顶面以下30~50cm范围内。     2.3、防渗墙体灌筑     混凝土防渗墙是在泥浆下灌筑混凝土，本工程是采用刚性导管法进行墙壁体灌注，混凝土竖向顺导管下落，利用导管隔离泥浆，使其不与混凝土接触，导管内混凝土依靠自重压挤下部管口的混凝土，并在已灌入的混凝土体内流动、扩散上升，最终置换出泥浆，保证混凝土的整体性。