浅议防渗墙施工质量及施工进度的控制

1浅议防渗墙施工质量及施工进度的控制李涛(北京市京水建设工程有限责任公司100193)摘要:随着防渗墙施工技术的成熟，目前其在水利、电力、交通、城建等行业中已得到广泛应用，在国家的经济建设中发挥着越来越重要的作用。但因其受地层条件、土质情况、水文条件、施工工艺等影响，防渗墙施工中质量控制环节较多，包括施工平台填筑、导向槽制作、泥浆护壁、混凝土浇筑、接头处理等，任何一个环节出现问题，就会引发质量事故。一旦发生质量事故具有处理难度大、成本高、后果严重等特点，所以质量控制应以预防为主。造成防渗墙质量事故的原因是综合性的，比如塌槽的出现，其原因是多方面的，包括地层条件、泥浆性能差、混凝土浇注不当等，所以预防防渗墙质量只有从多个环节综合控制，才可能最大程度上避免质量事故。根据近年来的施工经验，结合渭河咸阳城区段综合治理工程中防渗防冲墙施工的具体情况，对各标段防渗防冲墙的施工设备选择和施工方法进行对比，分析了本工程中各标段对成槽质量采取的控制方法和对槽孔内事故采取的预防措施以及这些方法对施工进度、质量所起到的控制效果。通过对比分析，提出了不同地质条件下施工平台填筑及填筑质量、导向槽以及施工设备的选择方式，并给出了对防渗墙的质量控制措施。关键词：防渗防冲墙施工控制设备选择施工平台导向槽中图分类号:TU746.5文献标识码：前言防渗墙施工受地层条件、土质情况、水文条件、施工工艺等影响，施工中质量控制环节较多，包括施工平台填筑、导向槽制作、泥浆护壁、混凝土浇筑、接头处理等环节，任何一个环节出现问题，就会引发质量事故。造成防渗墙质量事故的原因是综合性的，比如塌槽的出现，有地层的原因、有泥浆性能差的原因、有混凝土浇注不当等原因，所以预防防渗墙质量控制应以预防为主，从多个环节综合控制，才可能最大程度上避免工程事故。渭河咸阳城区段综合治理工程中防渗防冲墙施工时，四个标段选用的施工方案基本上分为两种:一种选用射水成槽或锯槽式的连续成槽设备，另一种选用液压抓斗，两种万案均采用膨润土泥浆护壁。由于各个标段的具体工法不同，施工时对质量和进度所达到的控制效果也不相同。本文对工程中防渗防冲墙的施工工法及过程进行了介绍，总结了四个标段在设备选择、施工平台填筑、导向槽型式等预控措施对施工质量和进度的所达到控制效果，旨在分析出各标段的质量预防措施对地下水条件和土质情况的适应性，为以后的同类工程提供帮助和借鉴。一工程简介渭河咸阳城区段综合治理工程位于渭河中游的下段，地处咸阳市市区，治理范围上游起点位于咸通南路下游约140m处，下游终点位于古渡公园西侧，距离陇海铁路桥以上约554m处，全长约4.6km。渭河咸阳城区段综合治理工程为河道内蓄水美化工程，在保障防洪安全的前提下对治理段河道进行综合整治。工程在渭河主河槽内布置泄洪蓄水渠和泄洪浑水渠，中间由中隔墙分隔。北侧泄洪蓄水渠为浅槽，其作用是进行景观蓄水，遇较大洪水时参与泄洪；南侧泄洪浑水渠为深槽，其主要作用是泄洪、排沙。在泄洪蓄水渠的进、出口和泄洪浑水渠进口各设一道橡胶坝，平时立坝蓄水，大洪水塌坝行洪。工程主要建筑物包括橡胶坝、中隔墙、南、北侧护坡、泵房和储水池等。综合治理工程申的中隔墙工程划分为四个标段，我公司项目部承担了三标的施工任务。其中一标轴线长1120m，二、三、四标轴线长1080m。四个标段的主体工程结构型式相同:地上挡水建筑物为箱式混凝土结构，地下采用两道厚40cm厚的混凝土防渗防冲墙进行垂直防渗，北侧墙为防渗墙，南侧墙为防渗防冲墙。2二工程地质及地下水条件施工区内地层主要为细砂及粉质砂土，局部地段地层内有卵石层。一、二标段位置河底以细砂为主，经过排渗基本上可以在河底直接铺设导轨进行施工，三、四标段位置河底为淤泥，厚度约40~80cm，设各无法进入施工区，需要填筑施工道路。中隔墙工程轴线除一标上游部分位于渭河主道北侧滩地外，其余部分基本上位于主河道内，三、四标段位于主流中间位置，需要进行导流施工。导流明渠布置在河道南侧的滩地上，导流围堰为草地围堰，利用导流明渠开挖出的砂质粉土进行填筑，导流明渠渠底高于原状河底，渠底坡降缓于原河底坡降。导流后，导流渠内河水向原河道内回渗，造成地下水位升高，与地质勘察资料提供的地下水位升高近1m。整个工程范围内地下水位与原河底高差，自下游向上游呈逐渐增加的趋势。处在下游的三、四标段内地下水位高程约380.40m(地表高程约381.00m)，在三标段内桩号ZG2+750处现状河底下60cm即见地下水，四标段内现状河底下30cm即见地下水，处于上游的一、标段情况略好，地下水位与原河底高差达到了2米左右。三施工方案及施工过程施工单位于2004年10月1日进场，建设单位于10月29日完成导流。由于施工工期紧张，各标段在河道导流后马上进行防渗防冲墙的施工准备工作，于11月12日至20日期间陆续开始施工防渗防冲墙。在地上结构施工时四个标段的施工工法和方案基本相同。但四个标段在施工防渗防冲墙时，选用了不同的方案，具体情况如下:3.1一、二标段一、二标段投标方案选用射水成槽和锯槽机作为成槽设备，使用膨润土泥浆护壁，水下直升导管法迸行水下混凝土浇注。一标段开工时选用了两台锯槽机和两台射水成槽机施工，河底平整后在其上铺设设备导轨进行施工，使用膨润土泥浆护壁。两道墙分两个工区同时施工。锯槽机在开工后不久，即因地下有障碍物造成成槽困难，后经调查障碍物为原河堤加固时抛下的块石。经反复试验后，锯槽机均无法成槽，被迫撤场。因地层中含有卵石，射水成槽设备的砂石泵无法将直径较大的卵石抽出槽孔而堆积在槽底，致使成槽时切土刀杆被不断顶升，顶升到一定高度时设备就无法进行作业，只好停下来进行处理槽孔底部堆积的卵石。因上述原因导致损失工期一个月，由于成槽设各不适应地质条件，一标段又组织了两台液压抓斗进场，解决了成槽问题。但其中有轴线190m施工段因遇有胶结砂层造成了抓斗效率降低，此间题改为两钻一抓工法施工得到了解决。工期自2004年11月I5日至2005年3月13日，历时119天。二标段选用了两台射水成槽机施工，河底平整后在其上铺设设备导轨进行施工，使用膨润土泥浆护壁。二标段的地质条件比一标的情况好，射水成槽设备可以成槽。原计划选用2台射水成槽机，施工时因设备效率低无法保证工期，中途又增加了2台射水成槽机，造成原有电力供应不足，另外安装了1台变压器，增加成本17万元。后因工期原因于2005年1月21日，又增加了1台液压抓斗。工期自2002年11月15日至2005年2月19日，历时97天。3.2三、四标段三、四标段原投标方案选用了两台液压抓斗进行防渗防冲墙施工，使用膨润土泥浆护壁，水下直升导管法进行水下混凝土浇注。由于下游地势低，河底与地下水位高程相差平均1m左右，防渗防冲墙墙顶基本上位于地下水位线上，河底上有一层80~100cm厚淤泥层。综合以上原因，为防止出现塌槽情况，三标段采用在河底填筑施工乎台，平台高1.5~2.5m，分层用振动碾压实，然后在平台内砌筑砖混导向槽，导向槽深1.2m，见图1。导向槽两侧修筑施工临时路，设备在两侧施工。使用膨润土泥浆护壁，泥浆比重为1.04左右，粘度为30s左右。两道墙分两个工区同时施工。工期自2004年11月20日至2005年1月18日，其间因设备故障修理原因累计共停工7天，历时60天。3四标段内河底高出防渗防冲墙顶平均不足1m，淤泥层厚40~60cm。采用在两道墙中间修筑施工道路，使用钢制可拆式导向槽，导向槽高度50cm，每个槽段安拆一次，每台设备配备三套导向槽，见图2。使用膨润土泥浆护壁，以大比重的泥浆增加槽内泥浆压力。泥浆比重为1.1左右，粘度40s左右。先分两个工区施工防渗防冲墙，后分两个工区施工防渗墙。工期自2004年11月18日至2005年1月14日，历时58天。板钢头封板钢向导50cm50cm42cm钢筋混凝土底梁梁盖土凝混筋钢砖砌浆砂泥水60～80cm40～60cm42cm25cm80cm15cm图1砖混导向槽图2刚制导向槽四施工控制效果4.1成槽质量控制效果施工区内地层以粉细砂、粉质砂土为主，地下水位较高，施工过程中地下水易向槽内渗透，容易出现塌槽事故，槽孔保护是本工程防渗防冲墙施工过程中需要控制的主要问题之一。塌槽问题不但影响施工进度，而且无法保证施工质量。针对保护槽孔稳定问题，一、二、四标段均采用了提高泥浆比重、增加槽孔内泥浆压力的方案，三标段采用了常规比重的泥浆、修筑施工平台提高槽顶高程增加孔内泥浆压力的方案。施工时三标段末出现塌槽情况，一、二、四标段不同程度的出现了塌槽情况，其中四标段施工防渗防冲时塌槽情况最为严重，个别槽段坍塌后浇注的混凝土墙厚最大处接近2m，不但浪费了混凝土，而且在施工上部中隔墙时需要进行凿除处理，费工费时。一、二标段前期施工以射水成槽机为主，施工时槽孔内泥浆液面不波动，提高泥浆比重的方案基本上可以控制塌槽的问题。后期由于进度原因，一、二标段都增加了抓斗施工，一标段采用与四标相同的方案，使用了钢制可拆式导向槽；二标段末修筑施工平台但砌筑了与三标结构类似高度为50cm导向槽。在使用抓斗施工过程中，两个标段都出现了塌槽的情况，但因上游段上层土质好于下游段，地表与地下水位高差大，塌槽的情况好于四标段。三标段在施工前修筑了施工平台，平台高出河底，平台顶高出地下水位2m以上，在平台内砌筑了导向槽，高度1.2m。填筑施工平台的土料以砂质粉土为主，振动碾分层压实以提高槽孔上部土体的密实度、增加槽口土体自身的稳定性。修筑平台后，孔口至墙顶间距离增加到2~3m，槽内泥浆压力升高效果比增加泥浆比重升高槽内泥浆压力效果更好。导向槽砌成后形成连通槽体，可以储存泥浆，在抓斗斗体进出槽孔时可以将泥浆液面波动控制在导向槽范围内，减少泥浆波动对孔口的冲刷，保证了槽的稳定。四标段内河底地表至墙顶距离0.5~1.0m，在施工防渗防冲墙时，将防渗防冲墙施工区内的淤泥层清除后，导向槽直接埋设在河底上。由于地下水位较高，清除淤泥后的河底基本上就位于地下水位线上，大比重的泥浆对提高压力对孔口保护效果不大。可拆卸式导向槽高度小，每个槽段独立使用，在抓斗斗体进出槽孔时无法将泥浆液面波动控制在导向槽范围内泥浆波动冲刷孔口，在泥浆液面波动的同时，泥浆与地下水反复渗透，增加了孔口坍塌的机率。孔口坍塌后，可拆卸式导向出现移位和倾斜现象，保证防渗防冲墙体轴线准确性的难度增加，影响了施工质量和进度。由于防渗防冲墙施工时出现较多的塌槽问题，在施工防渗墙时填筑了施工平台，解决了塌槽问题。由于塌槽造成钢制导向槽偏斜，导致施工难度增加。4.2进度控制4由于一标段地质条件复杂，施工工期较长，与其它三个标段无可比性，现就二、三、四标段施工方案和工期情况进行对比。表1施工方案对比表标段主要施工设备导槽型式施工平台二4台射水成槽机射水成槽时导轨，抓斗成槽砌筑导向槽未修筑平台三2台液压抓斗砖混导向槽修筑高2米左右的平台分层压实四2台液压抓斗可拆式导向槽前期未修筑，后期因塌槽原因修筑表2施工工期对比表标段开工日期完工日期工期备注二2004.11.152004.02.1997d抓斗完成轴线450米三2004.11.202005.01.1860d因设备故障累计停工7天。抓斗有效工作53天四2004.11.182005.01.1458d由表1和表2可以看出，使用液压抓斗作为成槽设备的三、四标段所用工期比使用射水成槽机的二标缩短近一个月；三、四标段都使用液压抓斗成槽，但所占用工期也不相同。由于防渗防冲墙施工工期延长，影响了二标段后续工序的开工时间，导致二标段总体工期延长，导致施工成本增加。三、四防渗防冲墙尽早完工为后续工序创造了开工条件，缩短了整体工期。经分析，影响工期的主要有设备和工法两方面的因素。4.2.1设备因素造成二标段与三、四标段相差较大的主要因是在设备选择上，由于设备对地层土质的适应能力不同，成槽设备的选择直接影响了工程进度。二标段所用的射水成槽为施工设各，效率较低、对地层适应能力差，施工进度较慢。射水成槽机在施工粉砂、砂质地层时，工效较高，但在施工卵砾石地层工效较低。在个别槽段内有较大卵石的情况下，