薄型抓斗混凝土防渗墙施工技术

3.1、施工准备 本工程防渗墙施工平台布置于溢洪道进口之前，高程为 61.0m，宽度不 小于 10.0m，采用填方的方法形成，即挖除原库区旁淤积的砂卵石填于溢洪 道进口前，然后用推土机推平并碾压密实。本工程采用矩形断面少筋混凝 土施工导墙，导墙混凝土强度等级为 C10，断面尺寸：宽×高=0.3m×0.5m， 其下各放置 2 根Φ10mm 的钢筋，两导墙间距 0.4m。由于本工程墙深较小， 孔口处地层较稳定，且抓斗施工的振动力较小，故可以采用高度较小的导 墙。 3.2、造孔 抓斗设备由主机和斗体组成（见示意图 1），抓斗是以斗齿、斗刃 切削土层，将土渣收容在斗体内，从槽孔内提出，开斗弃掉，反复挖掘， 完成造孔作业。抓斗的挖掘动作有斗齿铲挖和斗刃切削，但这两种动作都 是先把斗齿和斗刃切入地基之后开始挖土，切入地基土时所需的压力由斗 体的自重产生。根据操作方式不同，抓斗分为钢绳抓斗、液压导板抓斗和 液压导杆抓斗，抓斗的起吊设备都是覆带式起重机。本工程中使用的是液 压导板抓斗（见图 2）。
3.3 泥浆 泥浆性能本工程采用优质膨润土泥浆固壁，新制泥浆的性能指 标见表 1。
表 1 新制膨润土泥浆性能指标
项目
浓度 （%）
密度 漏斗粘 塑性粘 静切力
（g/cm 度
度 （N/
3） （s） （cp） m2）
PH 值
性能指 ＞4.5 ＜1.1 30～90 ＜20 标
1.4～ 9.5～
10
12
制浆膨润土与拌制混凝土的膨润土相同，分散剂采用 Na2CO3， 增粘剂为 CMC。根据性能指标要求，通过试验确定的泥浆配合比见 表 2。
浇筑过程中对混凝土凝土进行孔口取样，最终试验结果统计分 析如下：
⑴ 拌合物流动性：坍落度 18～21cm，扩散度 34～39cm。 ⑵ 抗压强度：共取抗压强度试块 12 组，其中最小值为 4.1Mpa， 最大值为 7.1Mpa，平均值为 4.85Mpa，合格率为 100%。 ⑶ 抗渗标号：共取抗渗试块 12 组，抗渗标号均达到 W4。 ⑷ 弹性模量：共取弹性模量试块 6 组，其中最小值为 6085Mpa， 最大值为 9207Mpa，平均值为 7410Mpa。 试验结果表明，本工程混凝土性能指标符合设计要求。 3.5 墙段连接
基岩中成槽的方法是：先使用凿岩重锤冲击破碎，然后用抓斗 把破碎的岩块抓出，再进行下一次的冲击破碎，循环次数直至达到 设计孔深。重锤提升高度控制在 5～30 次不等。对不同岩层须采用 不同的冲击方法：硬度较大的岩石，须采用 3t 重的全齿重锤冲击， 每点须冲击 20～30 次；硬度较小且有层状结构的岩石，较易破碎， 可采用 2t 重的边齿重锤冲击，每点须冲击 5～10 次。
膨润土制浆站
修筑施工平台
原材料准备 原材料质量 检验 混凝土拌制
浇筑导向槽口板 槽段划ห้องสมุดไป่ตู้、放样 抓斗造孔施工
终孔验收
安装制输浆设备 制备泥浆
泥浆储存及输送 泥浆处理 弃废浆
泥浆净化
清孔验收 下设混凝土浇筑导 管及安装浇筑系统
防渗墙混凝土浇筑
泥浆回收 废弃
排渣 运走
防渗墙质量检查
拔接头管
图 3 薄型墙施工工艺流程图
表 2 泥浆配合比表（kg）
材料
水
膨润土
Na2CO3
CMC
用量
100
8～9
0～0.35 0～0.05
在溢洪道中部靠近导墙处建造一座固定式泥浆搅拌站集中制 浆，制浆站设置 2 台 ZJ—400 型高速搅拌机和容积为 7.0m×4.0m ×1.2m 的储浆池；储浆池内的泥浆通过 3 台 2PN、2 台 3PN 泥浆泵
槽孔长度关系到混凝土墙接头的多少和对土体稳定的影响。根据 地质条件、挖槽机械性能（主要是抓斗张开斗宽），结合混凝土的供应 强度，以及土体的施工安全等因素，本工程采用三抓成槽，Ⅰ、Ⅱ期 槽段长度都为 6.5m（见槽段划分示意图图 4），但在施工过程中，根据 工程实际地质情况进行了调整。
接头管
接头管
一期槽孔 6.5m
二期槽孔 6.5m
图 4 槽段划分示意图
根据墙厚要求和地质条件，本工程采用 WY—300 型液压抓斗与 凿岩重锤配合进行造孔施工，覆盖层和较软的基岩用抓斗直接抓 取，较硬的基岩用重锤凿碎后再用抓斗抓取。本工程采用“三抓法” 成槽，即先抓两端主孔，后抓中间副孔，至终孔成槽。抓斗抓挖作 业时，采用膨润土泥浆护壁。抓斗抓挖的弃料直接装入自卸汽车运 至监理工程师指定弃渣场。实践证明，在中粗砂、碎石层中，使用 液压抓斗直接挖槽造孔的效率很高，是其它设备不能比拟的。
送至施工槽内。浇筑混凝土时，用插入式泥浆泵回收孔内泥浆。 3.4 墙体材料及其施工 本工程防渗墙的墙体材料采用掺入膨润土的普通混凝土。搭设
的临时搅拌站安装 1 台 JS—500 型混凝土拌和机，装载机上料。水 泥选用宁波舜江牌 P.O32.5 普通硅酸盐水泥；骨料采用河砂及人工 碎石，最大粒径不大于 20mm；粘土选用浙江临安江南膨润土化工有 限公司生产的 2 级钠基膨润土 200 目筛余小于 4%；水取自水库；外 加剂为木钙减水剂。
抓斗配套主机采用 KH125 履带起重机，最大挖掘深度可达 40m。 WY—300 型液压抓斗挖掘机，抓斗斗重 6.8t，斗容 0.32m3，斗厚
300mm，开斗高度 6000mm，开斗宽度 2500 mm，闭斗高度 6800 mm， 闭斗力 19t。凿岩重锤有两种：硬岩重锤，厚度为 400mm，长度为 1200mm，高度为 3200mm，重 3t；软岩重锤，厚度为 400mm，长度为 600mm，高度为 2000mm，重 2t。重锤材料为铸钢，与重锤配套的主 机为 16t 履带式起重机。
根据设计要求的性能指标，采用当地原材料进行试验后确定的 混凝土配合比见表 3。
表 3 每立方米混凝土原材料用量（kg/m3）
材料名 水泥 粘土 水
砂
石 外加剂
称
材料用 219
73
190 844 914 0.876
量
本工程各槽孔的混凝土浇筑全部在泥浆下进行，采用直升导管 法浇筑混凝土，浇筑过程和浇筑高程全部符合设计和规范要求。其 中，浇筑导管间距最大为最小为；混凝土面上升速度最大为 4.09m/h，最小为 2.91m/h，平均为 3.57m/h；导管埋深最大为 5.95m， 最小为 2.5m；混凝土面高差均小于 0.5m。
采用“薄型抓斗成槽法”施工时，将防渗墙划分为Ⅰ、Ⅱ期槽段，分两 期挖槽、浇筑混凝土，采用跳孔法进行施工，即先进行Ⅰ期槽孔的造孔和混 凝土浇筑，然后进行Ⅱ期槽孔的造孔和混凝土浇筑。
本工程的防渗墙厚度为 30cm，而成墙的最大深度近 15m，施工采用了薄 型抓斗成槽工艺，见图 3。
混凝土拌和站
修筑施工平台
薄型抓斗混凝土防渗墙施工墙技术
抓斗建造地下连续墙在国外开始于五、六十年代，但在国内普遍 应用还是近几年的事，利用抓斗建造薄防渗墙则是从大亚湾核电站防渗墙 开始。
抓斗成墙法可广泛适用于填土层、砂层、砾石层等，如果在施工中辅 以重锤，基本可以满足嵌入基岩（强风化）1.0m 的要求。相比其它成墙设 备，抓斗在含有小块石、砾石、砂等土层中更能快速成槽，且设备投入少、 泥浆损耗少、成槽质量高等许多优点。
为了保证墙段连接质量，本工程采用“接头管法”进行墙段连 接 施工。即在一期槽孔浇筑前，于槽两端下设Φ300mm 钢管，待混凝 土初凝后，按一定速度将其拔起，形成接头孔。二期槽孔浇筑混凝 土时，接头孔靠近一期槽孔的侧壁形成圆弧形接头，墙段形成有效 连接。“接头管法”是目前防渗墙施工接头处理的先进技术，尤其 适用于工期紧、墙体材料强度高的工程。“接头管法”施工有一定 的技术难度，但有着其它接头连接技术无可比拟的优势：首先由于 接头管的下设，节约了套打接头混凝土的时间，提高了工效，同时 也节约了墙体材料，降低了费用；同时“接头管法”连接接头的形 状有利于延长渗径，保证了墙体抗渗要求；再者，这种接头连接由 于具有最大的镶嵌强度，增加了摩阻力，更好地传递单元墙段之间 的应力，使墙体的上下和左右受力条件好，形成了墙体可靠连接。