混凝土防渗墙穿越坝下涵管施工技术

混凝土防渗墙穿越坝下涵管施工技术

李伟 嵇红光 王棚 查硕

中国水电基础局有限公司  天津市武清区  300000

[摘要] 国内防渗墙穿越坝下涵管的研究还不多，如果防渗墙穿越地下涵管处理不当必然会对水库的渗流稳定产生影响，甚至会威胁整个工程的安全。常见施工方法为人工倒挂井，施工周期长，工程量大，对于超深混凝土防渗墙涵管埋深大，倒挂井施工难度大大增加。本文重点阐述土坝混凝土防渗墙穿越坝下涵管施工技术，解决了漏浆、穿越涵管难度大等问题。

[关键词]混凝土防渗墙  穿越坝下涵管  施工技术

1 前言

目前，国内防渗墙穿越坝下涵管的研究还不多，如果防渗墙穿越地下涵管处理不当必然会对水库的渗流稳定产生影响，甚至会威胁整个工程的安全。常见施工方法为人工倒挂井，倒挂井挖至底部高程后拆除相应部位涵管，再在隧洞封堵体上浇筑混凝土墙，并与两侧防渗墙衔接。倒挂井施工可以保证封堵体的质量，但是倒挂井施工周期长，工程量大，对于超深混凝土防渗墙涵管埋深大，倒挂井施工难度大大增加。以澄碧河水库防渗墙穿越坝下涵管为例，防渗墙穿越坝下涵管时，利用防渗墙成槽工具冲、抓，清除该部位涵管结构混凝土形成防渗墙槽孔，再一次浇成混凝土防渗墙，确保防渗墙能够形成封闭的整体，有利于防渗和抗震。同时在施工过程中通过特殊工艺及施工顺序，解决了漏浆、穿越涵管难度大等问题。

2 工程简介

澄碧河水库，也称“澄碧湖”，是国家重要饮用水水源地、国家水利风景区、广西壮族自治区风景名胜区，澄碧河水库湿地已被列入中国重要湿地名录、广西壮族自治区重要湿地。水库枢纽工程是典型的“三边”工程，是在特殊的历史背景下，于1958年4月由百色专区水利科旱片规划试点工作组提出建设，具有发电、防洪、养鱼、供水等综合利用功能，为大（1）型水利枢纽工程。由大坝、溢洪道、引水发电管、坝后电站等建筑物组成。大坝为混凝土心墙与粘土心墙结合的土坝，坝顶高程190.40m，最大坝高70.40m，坝顶长425.0m，坝顶宽6.0m。水库主坝左、右岸各有条穿坝涵管，左岸为灌溉管，右岸为引水发电管。灌溉管为浆砌石拱涵内衬钢筋混凝土管，内径为2.0m×1.4m（高×宽），灌溉管前期已进行封堵。引水发电管为两条钢筋混凝土管并排布置，每条管的内直径3.2m。

根据早期施工资料，结合现场测量左岸灌溉管封堵位置情况，确定出口原封堵位置位于新建混凝土墙中心线后14.25m（新建防渗墙段原灌溉管已封堵），采用重锤冲凿穿越灌溉管；右岸引水发电管段防渗墙施工，需先在涵管内定位防渗墙轴线，预留槽孔空间，再封堵上、下游涵管，最后进行穿越涵管施工。

3 穿越坝下涵管施工技术

防渗墙穿越涵管时必须首先对涵管进行封堵，否则防渗墙成槽施工时击穿涵管将造成固壁泥浆从涵管中漏走，造成塌孔且无法成槽。如果对涵管全长进行封堵再进行防渗墙施工，则防渗墙成槽冲抓难度将大大增加，因此必须先对涵管进行拆除处理。因此，涵管应首先进行封堵，但防渗墙穿过涵管段应预留空间，满足防渗墙造孔扰动间距，同时对该部位进行预先拆除。根据以上封堵原则，澄碧河水库防渗墙穿越引水发电管分四步实施：①上游侧涵管封堵；②防渗墙部位涵管拆除；③下游侧涵管封堵；④防渗墙穿涵施工。

图1  右岸引水发电管封堵图

3.1 施工关键技术点

包括精确定位防渗轴线，预留防渗墙槽孔空间、堵头封堵、预留空间充填泥浆、穿越涵管施工技术。

3.2 坝下涵管封堵

左岸灌溉管封堵及右岸引水发电管，施工前对穿过防渗墙区段位置测量复核定位，找准防渗轴线位置，确定预留槽段或封堵位置。

原引水发电管及灌溉管封堵内混凝土封堵的施工，采用商品C15混凝土，人工立模，泵送混凝土入仓，分段（10-20m）浇筑，主要难点是控制管顶部分封填密实，封堵检查有必要时需对管顶进行回填灌浆，以保证整个涵管断面封封堵密实。见图2引水发电管封堵剖面图。

图2  引水发电管封堵剖面图

3.3 堵头封堵

在防渗墙轴线上、下游采取钢板堵头封闭，即采用20mm厚钢板与涵管钢衬焊接连接加固。堵头钢板焊接牢固且密封，并在其上游侧环形加焊Ф22mm的斜拉撑钢筋加固，在后方加ψ50mm钢管斜撑，端头与钢板和钢衬焊接牢固，保证封堵钢板强度。在防渗墙轴线上下游钢板堵头间1.5m空挡内充填泥浆，防止冲击钻机穿越涵管造孔过程中槽孔内固壁泥浆液面突然下降而引发塌孔。

3.4穿过坝下涵管施工技术

3.4.1 防渗墙部位涵管拆除预留空间控制

防渗墙穿过涵管段应预留空间，满足防渗墙造孔扰动间距，预留空间可按下式进行控制：

预留间距=防渗墙厚度+涵管埋深×最大孔斜×2

预留空间应以防渗墙为轴线，上、下游分别进行封堵，预留段涵管应进行拆除，若涵管管径较大为防止塌孔，也可不拆除但应采取措施破坏原结构，降低防渗墙造孔的难度。澄碧河水库涵管内径2m，壁厚约50cm，内衬钢管，施工时首先将内衬钢管拆除，封堵预留段间距1.2m～1.4m（防渗墙厚0.8m），预留段涵管管身四周进行钻孔，钻孔按间、排距20～30cm布置，以达到破坏管身结构的目的。

在引水发电管内精确预留出防渗墙施工段也是封堵成败的关键。澄碧河水库防渗墙施工时，首先确定预留段槽孔宽度尺寸为1.2m～1.4m，其次根据防渗墙轴线坐标确定预留槽段区段坐标区域，然后测量人员进入引水发电管内部，利用全站仪精确找到防渗墙轴线位置，测量预留段尺寸，标记后实施上下游堵头封堵。

3.4.2穿越坝下涵管施工技术

3.4.2.1 采用上海金泰液压抓斗“纯抓法”抓取上部粘土部分，CZ30型冲击钻机“钻凿法”重锤击穿涵管的施工技术。防渗墙成槽时，当重锤击穿涵管的瞬间，固壁泥浆会漏入涵管空腔内，泥浆液面会突然下降，由此可能造成塌孔。根据澄碧河涵管管及预留段长度，估算泥浆液面下降高度在2～3m左右，造成塌孔的可能性非常大。施工时先在预留孔段填入粘土，减小涵管空腔，可保证不会产生漏浆，避免了塌孔的发生。见图3 “纯抓法”抓取坝体上部粘土示意图图4  “钻凿法”重锤击穿坝下涵管示意图

图3  “纯抓法”抓取坝体上部粘土示意图

图4  “钻凿法”重锤击穿坝下涵管示意图

3.4.2.2 预留发电管段防渗墙3个槽段，依据防渗墙施工前先导孔资料表明，该部位槽孔深度在32~34m左右，根据施工经验确定槽孔长6.0~6.8m，采用液压抓斗“纯抓法”+冲击钻机“钻凿法”的施工方法成槽。即，利用上海金泰液压抓斗先抓取槽孔上部粘土部分，下部钢筋混凝土涵管采用冲击钻钻机按1#、3#、5#、7#一序孔顺序钻凿破碎涵管砼，再钻凿2#、4#、6#二序孔，直至入岩深度达达设计要求后平底清孔。

图5 抓斗抓取上部粘土主、副孔施工布置图如下（主孔孔径2.8m）

图6 冲击钻机钻凿涵管部分槽孔主、副孔施工布置图如下（主孔孔径80cm）

4 结语

坝体防渗墙穿越坝下涵管施工并不多见，依据经验很少，本工程大坝坝体有埋深30多米的两道涵管，防渗墙穿越涵管施工关键是对预留防渗墙槽段精确定位和涵管穿越施工技术。工程中利用全站仪测量精确定位，为后期防渗墙造孔提供先决条件，而采用“纯抓法”和“钻凿法”相结合的造孔工艺，解决了混凝土防渗墙穿越坝下涵管施工技术难题，积累了类似工程施工经验。

参考文献：

[1] 郝振平.混凝土防渗墙穿坝下涵管施工方案探讨.工程建设与管理，2013.12.