拔管法在瀑布溝水電站防滲墻施工中的應(yīng)用

　　摘要: 防滲墻接頭施工是控制防滲墻質(zhì)量的關(guān)鍵工藝，接頭施工質(zhì)量關(guān)系到防滲墻的成敗。拔管法施工是防滲墻施工的一種比較先進(jìn)的施工工藝，具有工效高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，其難點(diǎn)與重點(diǎn)在接頭管起拔、保證起拔的成功率。采用先進(jìn)的拔管機(jī)具、科學(xué)的拔管工藝是拔管成功的前提。結(jié)合瀑布溝水電站大壩防滲墻施工，對(duì)拔管工藝中一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行了研究與探討。

　　關(guān) 鍵 詞: 防滲墻;接頭施工;拔管法;瀑布溝水電站

1 工程概況

　　瀑布溝水電站位于四川大渡河中游，兩側(cè)山脈狹長(zhǎng)，河谷水流湍急，地質(zhì)條件復(fù)雜，尤其是大壩防滲墻覆蓋層深厚，漂（卵）塊石層架空嚴(yán)重，防滲墻施工難度很大。防滲墻設(shè)計(jì)為雙墻，墻厚1.2m，軸線相距僅14m，長(zhǎng)180m，最大成墻深83m。墻體混凝土90d強(qiáng)度45MPa、彈模33000MPa、抗?jié)B等級(jí)W12，墻內(nèi)上部下設(shè)鋼筋籠，前后兩側(cè)下設(shè)雙排預(yù)埋灌漿管（墻接幕），墻體總成墻面積約1.8萬m2 。

2 拔管設(shè)備與施工

　　2.1 設(shè)備選定與研制

　　瀑布溝大壩防滲墻孔深墻厚，墻體混凝土材料標(biāo)號(hào)高，要保證工程質(zhì)量與工期，槽段接頭施工不可能全部采用混凝土鉆鑿法施工，因此，在該防滲墻施工中采用了拔管成孔技術(shù)。本次施工采用的拔管設(shè)備為QYYBGF1000/1200拔管機(jī)和####1180mm接頭管的主要技術(shù)性能和參數(shù)如下。

　　拔管機(jī):最大起拔力4500kN，工作壓力27MPa;最大拔管直徑###1200mm;最大拔管速度0.57m/min;有效行程1000mm;最大夾緊力1000kN;工作壓力25MPa;功率55kW。

　　接頭管:直徑###1180mm;單節(jié)長(zhǎng)5～10.0m;單節(jié)管重8.8t（10.0m）;設(shè)活門和浮箱。接頭管各節(jié)之間采用三塊弧形鏈連接，接頭管底部裝有可自動(dòng)啟閉的活門，既能防止混凝土進(jìn)入管內(nèi)，又便于管內(nèi)泥漿進(jìn)出。為減輕接頭管整體下設(shè)重量，在管內(nèi)設(shè)有浮箱，以增加泥漿對(duì)其浮力。采用40t吊車下設(shè)接頭管。

　　2.2 拔管施工

　　（1）拔管時(shí)間的確定?？刂瓢喂軙r(shí)間要做到:既能保證成孔，拔管阻力又最小，拔管時(shí)間即混凝土的脫管齡期，是混凝土既能夠成形，孔又不會(huì)垮塌所需要的最短的時(shí)間。其主要參數(shù)是根據(jù)混凝土現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)結(jié)果確定。

　　現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn):開澆時(shí)取樣裝模成型試件8～10塊，并在成型試模中插入#####28圓鋼筋。隨后放入相鄰Ⅱ期槽孔口泥漿內(nèi)養(yǎng)護(hù);開澆3～4h后，每隔0.5～1h拆去1塊試模，通過拔出#####28圓鋼筋來觀察混凝土強(qiáng)度和圓孔成型情況。當(dāng)拔出圓鋼筋后孔形較好（光滑、平整、無縮孔），其凝期基本可定為接頭管外各部位最短脫管齡期。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，該混凝土在8h后已出現(xiàn)少量固化現(xiàn)象，且有一定強(qiáng)度，故將拔管成孔中混凝土脫管齡期定為9～10h，在實(shí)際施工中脫管齡期必須從混凝土處于靜止?fàn)顟B(tài)后開始計(jì)算，即從混凝土澆筑導(dǎo)管底部高于此部位后開始計(jì)算。從接頭管底部的混凝土靜止5～6h后開始每隔30min微動(dòng)一次，以消除混凝土對(duì)接頭管的粘結(jié)力，微動(dòng)高度一般為2～5cm，微動(dòng)時(shí)允許接頭管回落。

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　　（2）下設(shè)接頭管。吊車下設(shè):先在預(yù)定位置安裝拔管機(jī)，調(diào)試正常后，用40t汽車吊車起吊接頭管通過拔管機(jī)下入孔內(nèi)，用拔管機(jī)的抱緊機(jī)構(gòu)夾緊下節(jié)管，然后用上節(jié)管對(duì)接，先下底管，再逐節(jié)下設(shè)。為防止底管活門內(nèi)進(jìn)混凝土，可在底部活門上加設(shè)拉繩。下設(shè)完畢后，用吊車將接頭管提起吊直。

　　拔管機(jī)下設(shè)（拔管機(jī)必須帶有獨(dú)立夾緊和抱緊裝置）:當(dāng)接頭管下設(shè)到一定深度而吊車起吊力不夠時(shí)，可采用拔管機(jī)抱緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行下設(shè)。具體方法:用夾緊油缸將接頭管夾緊，吊車不受力（但不脫鉤），啟動(dòng)頂升油缸升至最大行程，此時(shí)啟動(dòng)抱緊油缸將接頭管夾緊，再松開夾緊油缸，啟動(dòng)頂升油缸進(jìn)行下壓，使油缸行程減少，這時(shí)接頭管隨之下降進(jìn)入孔內(nèi)。重復(fù)上述過程進(jìn)行操作直至下設(shè)完畢。

　　（3）拔管。開澆后開始記錄澆筑過程、導(dǎo)管提升過程和拔管過程，并同時(shí)作好混凝土現(xiàn)場(chǎng)試模的試驗(yàn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試模確定初拔時(shí)間（微動(dòng)時(shí)間），然后每隔30min左右微動(dòng)一次，微動(dòng)量在5cm左右，微動(dòng)時(shí)不要加壓過快。接頭管底部混凝土靜止后的歷時(shí)達(dá)到脫管齡期后，即可開始拔管，拔管時(shí)應(yīng)保證各部位混凝土的實(shí)際脫管齡期不小于預(yù)定脫管齡期;在拔管過程中隨時(shí)要觀察壓力表顯示拔管阻力和槽內(nèi)泥漿面變化情況，并據(jù)此調(diào)整拔管速度;當(dāng)壓力表讀數(shù)不大時(shí)，在滿足拔管時(shí)間的要求下可持續(xù)拔管，如槽內(nèi)泥漿面不下降，則應(yīng)暫停拔管;如壓力表上升過快時(shí)應(yīng)加快拔管速度，拔管油壓一般不宜超過拔管設(shè)計(jì)壓力的50%。

　　拔管施工應(yīng)與混凝土澆筑施工密切配合。為了減少摩擦阻力，將拔管壓力控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，爭(zhēng)取以較小的拔管力取得最好的成孔效果;除了保證接頭管的下設(shè)質(zhì)量外，還應(yīng)適當(dāng)控制澆筑速度，并及時(shí)提升混凝土澆筑導(dǎo)管，使接頭管的埋深控制在適當(dāng)范圍。整個(gè)拔管過程中要及時(shí)向槽內(nèi)注入泥漿，防止混凝土坍塌。

　　瀑布溝防滲墻下設(shè)接頭管槽孔35個(gè)，最大下設(shè)深度55m，共計(jì)拔管1000m。統(tǒng)計(jì)各個(gè)槽段拔管實(shí)際情況，總結(jié)拔管對(duì)應(yīng)參數(shù)如下:①混凝土初凝期7h左右，4～5h已經(jīng)開始固化，8h明顯固化，正常情況5h開始微動(dòng)，8～9h具備拔管條件。②對(duì)于下設(shè)40m左右的接頭管，混凝土上升速度3.0m/h左右，5h微動(dòng)時(shí)對(duì)應(yīng)起拔力一般在3～4MPa左右，8～9h起拔力一般在8.5～10MPa;正常起拔過程中，最大拔管起拔力在設(shè)計(jì)值的70%左右。③根據(jù)最深55.0m拔管以及其它小于此深度拔管統(tǒng)計(jì)，起拔力與埋管深度對(duì)應(yīng)關(guān)系一般為80～90kN/m。

　　（4）成孔及孔形檢測(cè)。瀑布溝有35個(gè)接頭孔下設(shè)了接頭管，共計(jì)下設(shè)1000m，成孔923m，拔管后，經(jīng)測(cè)量，33個(gè)接頭管成孔深度基本與下設(shè)深度接近，最大下設(shè)深度55m，拔管后孔深53m，其中DX2-1、DX8-1兩孔起拔后成孔深度與下管深度相差較大，經(jīng)檢測(cè)與分析屬起拔過程中接頭管擾動(dòng)接頭孔緊貼二期槽側(cè)而導(dǎo)致塌落所致。因此，大型拔管工藝在瀑布溝防滲墻施工是成功的。

3 注意事項(xiàng)

　　（1）邊起拔邊補(bǔ)漿。為保證泥漿流入接頭孔內(nèi)，不至于形成“干孔”，導(dǎo)致周圍的原始地層或混凝土坍塌，因此必須邊起拔邊補(bǔ)漿。

　　（2）起拔壓力與起拔時(shí)間。起拔時(shí)，在壓力表讀數(shù)居高不下的情況下，必須加快拔管速度，否則會(huì)引起鑄管。

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　　（3）混凝土進(jìn)入底管內(nèi)。在底管下設(shè)時(shí)，應(yīng)保證活門開口面向二期槽，或者在底管內(nèi)下設(shè)拉繩。

　　（4）拔管機(jī)的液壓系統(tǒng)控制。在利用拔管機(jī)下管時(shí)，要注意夾緊油缸和抱緊油缸的合理使用，否則容易導(dǎo)致接頭管脫節(jié)，掉入槽孔內(nèi)。

4 特殊情況處理

　　在瀑布溝防滲墻中DS14-1接頭孔因拔管機(jī)抱緊機(jī)構(gòu)故障，耽誤了拔管時(shí)間，導(dǎo)致接頭管被鑄，被鑄接頭管23m，采取措施如下:將相鄰二期槽緊貼接頭管處的孔鉆孔至接頭管下部2.0～3.0m，然后使用反弧鉆頭將靠近接頭管上、下角粘結(jié)處的殘余混凝土刮掉，再使用鉆頭或挖掘機(jī)撞擊接頭管，使其松動(dòng)，再用拔管機(jī)起拔，由于此時(shí)起拔需較大的起拔力，因此抱緊圈可能難以?shī)A緊，可以采取將抱緊圈與接頭管焊死進(jìn)行起拔;如仍未拔動(dòng)，可采取使用小藥量炸藥在接頭管靠近二期槽上、下角粘結(jié)處爆破（不影響混凝土質(zhì)量前提下）。

5 建議

　　（1）調(diào)整單節(jié)長(zhǎng)度。單節(jié)管過長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)運(yùn)難度增加，拔管后，吊車掛鉤困難，另外，補(bǔ)漿時(shí)間也比較長(zhǎng)，應(yīng)控制在6.0m左右為宜。

　　（2）調(diào)整接頭管直徑。對(duì)于復(fù)雜地層，造孔孔型難以保證時(shí)，直徑過大，下設(shè)深度就受到限制，接頭管直徑一般宜為墻厚的90%。

6 結(jié)語(yǔ)

　　近年來，隨著防滲墻施工的難度越來越大，施工工藝也在不斷探索中改進(jìn)，大型接頭管拔管施工是防滲墻施工較先進(jìn)的工藝，經(jīng)過在瀑布溝防滲墻施工中研究與探索，取得了圓滿成功，保證了工程質(zhì)量與工期，創(chuàng)造了好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，獲得業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理等各方好評(píng)，值得廣泛推廣。對(duì)于施工中遇到的難題，我們將在以后的工程中進(jìn)行總結(jié)、完善，更快更好完成防滲墻施工。

　　作者簡(jiǎn)介: 張俊偉，男，葛洲壩集團(tuán)基礎(chǔ)工程有限公司質(zhì)量安全環(huán)保部部長(zhǎng)，工程師。