某水电站大坝堰基防渗墙施工试验方案

一、试验目的
鉴于围堰基础地质条件十分复杂，防渗难度和要求十分高，且围堰基础防渗效果的好坏直接影响到基坑开挖等工作的顺利进行，是围堰施工的难点和重点。为探求适应性地层的防渗墙施工工艺和在该类地层建造防渗墙的可靠性及防渗效果，在防渗墙正式施工前，进行现场生产性试验，通过试验获得在该地层进行防渗墙施工的合理的技术参数以及相应的施工经验，为堰基防渗墙施工打下基础。


二、施工工艺
㈠、施工工艺流程图

㈡、试验方案
1、试验项目
本次防渗墙现场施工试验包括以下几项内容：
①防渗墙施工设备适应性试验；
②防渗墙施工参数试验；
③混凝土配合比试验；
④灌浆管埋设工艺试验；
⑤防渗墙接头施工工艺试验；
⑥先导孔取芯及其试验。


2、试验方法
①防渗墙采用czf-1500冲击反循环钻机配hs843sd抓斗“两钻一抓”和“钻壁法”成槽，膨润土拌制优质泥浆固壁，反循环出渣，泵吸法进行清孔换浆；
②防渗墙造孔施工程序：分一、二期槽孔间隔布置，先施工一期槽孔，后施工二期槽孔，一期槽段长度分别为6.0m和6.6m，二期槽段长度为7.0m，每个槽段先施工主孔，后施工副孔；
③槽段的连接：一二期槽端接头孔采用“接头管法”和“钻凿法”工艺。


3、实验槽段的布置
根据试验场地和试验墙段施工方法，试验墙段长度19.6m,共计3个槽段，包括两个一期槽段和一个二期槽段，一期槽段长度为6.6m和6.0m，二期槽段长度为7.0m，每个槽段分主孔和副孔，一、二期均为三主二副，主孔为100cm，副孔长度为150cm、180cm、200cm。
预计试验段防渗墙最大深度为30m，试验段防渗墙面积约588m2，拟布置取芯检查孔3个，进尺90m，压水段次18段。


㈢、施工成槽工艺（检验施工设备的适应性以及施工参数的收集整理）
1、修筑导墙
导墙采用直角梯形断面，现浇钢筋混凝土结构。导墙内净宽一般比设计墙厚稍大，导墙的深度一般取1.5～2.0m，还要根据地质条件，使导墙坐落在稳定的老土顶部略高于地坪，必要时可对基底松散地基进行加固处理。此段导墙设计为底宽均为0.8,顶宽0.4m，断面为直角梯形，中间导槽宽110m，深2.0m。开挖采用挖掘机挖槽，配合人工修整，开挖底宽约为4.0m，深2.0m。导墙施工时，其基底应和上面密贴，墙侧回填土用黏性土夯实，导墙内的水平钢筋必须相互连接成整体。在不妨碍施工的情况下，导墙内每间隔一定距离加以支撑。


2、泥浆护壁（泥浆试验和检测，确定最优泥浆指标）
⑴、泥浆的成分
泥浆是防渗墙施工中深槽槽壁稳定的关键。泥浆的主要成分是膨润土、水、化学掺加剂和一些惰性材料。本次选取按原石油工业部颁发标准《钻井液用膨润土》（sy5060-92）规定膨润土等级不低于2级，按试验确定符合本工程地质条件的护壁泥浆，其中泥浆配合比及泥浆性能指标暂按下表选取。
膨润土泥浆配合比表（kg）

⑵、泥浆的循环方式的选择
为了加快排渣清基的速度，选用泵吸反循环工艺。


⑶、泥浆的处理
在成槽施工泥浆携带钻渣的过程中，泥浆性能指标会发生较大的变化，导致泥浆密度、含砂率、失水量明显增加，泥皮变厚，粘度略有上升，静切力减为零，稳定性差。可加入适量的外加剂对泥浆进行优化处理：在加水同时加适量cmc，此时加水量可按实验室加水量1/3～1/2掺加，另外 要积极创造循环条件，处理药剂应化成溶液，其原理是用药剂减少土颗粒间的吸附作用，降低粘度，达到砂土从泥浆中沉淀出来的目的。


3、成槽施工
⑴、槽段划分
槽段划分就是确定单元槽段的长度，它既是进行一次挖掘的长度，也是一次浇筑混凝土的长度，应结合以下条件综合考虑确定：地质条件对槽段壁面稳定性的影响，地层不稳定时，应减少槽段的长度；对相邻建筑的影响，当附近有高大建筑物或地面有较大荷载时，为了保证槽壁的稳定应缩短槽段的长度；要考虑钢筋笼的整体吊装要求和混凝土的供应能力；槽段的最小长度，不得小于挖掘机械工作装置长度。
此处暂定为：一期槽段长度分别为6.0m和6.6m,二期槽段长度为7.0m，每个槽段先施工主孔，后施工副孔。


⑵、先导孔施工及试验
鉴于防渗墙部位地质条件复杂，为准确判断地层情况，为防渗墙试验提供准确的地质资料，沿试验段轴线上按5m（或槽段长度）间距布置先导孔，并根据现场实际情况进行调整。钻孔进入下伏基岩5m。钻孔设备为xy-2型岩芯钻机，采用φ76mm～φ110mm的硬质合金钻头和金刚石钻头钻进工艺，在弱风化层中确保取芯率不小于80%。采取的芯样按顺序摆放，进行标识和地质编录后装箱保存，并绘制柱状图和防渗墙轴线部位地质剖面图以指导防渗墙施工。


⑶、成槽工艺（施工参数试验）
挖槽是地下连续墙的主体工程，约占整个施工工期的一半，合理的施工方法是保证工程以高速、优质完成并获得良好经济指标的关键。
对于岩层及含大卵石和较多孤石的碎石土等复杂地层，冲击式凿岩机成孔机械及其施工方法具有较强的适应性。冲击式凿岩成孔方法又分为“钻劈式法”和“两钻一抓法”，比较以上两种方法的钻效，为正式施工提供依据。
成槽注意事项：
① 造孔中，孔内泥浆面应保持在导墙顶面以下30～50cm。
② 漏失地层，应采取预防措施，发现泥浆漏失，应立即堵漏和补浆。
③ 施工现场应设置排水沟，及时排除槽孔周围的废水、废浆、废渣。
④ 槽孔孔壁应平整垂直，不应有梅花孔、小墙等。孔位允许偏差不得大于3cm；孔斜率不得大于0.4%，含孤石、漂石地层以及基岩面倾斜度较大等特殊情况，孔斜率应控制在0.6%以内。
⑤ 基岩面的确定：一种是先导孔的施工资料；二是当孔深接近预计基岩面时，即应开始取样，然后根据岩样的性质确定基岩面；三是对照邻孔基岩面高程。
钻劈法造槽孔，应注意：
① 开孔钻头直径必须大于终孔钻头直径，磨损后应及时补焊。
② 选择合理的副孔长度。
③ 一、二期槽孔同时造孔，其间应留有足够的长度。
两钻一抓法造槽孔，应注意：
先钻完主孔，后用抓斗抓取副孔土体，两侧主孔的中心距宜等于抓斗的有效抓取长度。


⑷、槽段清基
单元槽开挖到设计标高后，在插放接头管和浇注砼前，必须及时清除槽底淤泥和沉渣，这是由于开挖过程中因各种因素的影响，必然有一部分土渣沉入槽底，如不清除，势必使地下墙在完工后产生过大沉降和降低承载力，此外沉渣对后续工序也会产生一系列影响，如降低水下混凝土的流动性等。对于性能良好的稳定液,可以产生沉降的最小粒径为0.063～0.12mm，其沉降速度为1.23～2.75m/h。