CN103866787B - 一种敞挖逆筑法混凝土防渗墙建造施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种敞挖逆筑法混凝土防渗墙建造施工工艺。包括构筑导向槽和施工平台，自上向下分段构筑衬砌墙，自下而上浇筑防渗墙步骤；本发明工艺方法适应超长、超深、大断面防渗墙构造的垂直开挖；与常规方法施工的混凝土防渗墙相比，敞挖逆筑法成槽工艺施工的槽孔在混凝土防渗墙浇筑过程中，高流态的混凝土对两侧衬砌墙及土体具有较大的挤密压实作用，从而改变了两侧土体应力松弛状况，对混凝土防渗墙渗透边界条件改变不大；采用敞挖逆筑法施工的混凝土防渗墙施工，工程质量看得见、摸得着，工序及工艺控制有保证，从而解决了松散砂卵石层混凝土防渗墙施工中槽孔易塌孔、成槽工效低的难题，保证了混凝土防渗墙的接头质量。

Description

一种敞挖逆筑法混凝土防渗墙建造施工工艺

技术领域

本发明属于水利水电建设设计施工技术领域，尤其属于防渗墙建造施工利用，特别涉及一种敞挖逆筑法混凝土防渗墙建造施工工艺。

背景技术

防渗墙是一种地下连续墙，是一种在地面施工、用特种的挖槽机械，在泥浆或称稳定液、触变泥浆、安定液护壁的情况下，通过造孔或槽，再回填墙体材料，逐段建造，最终在地下形成具有一定防渗能力的连续墙体。

混凝土防渗墙是在松散透水地基或土石坝（堰）坝体中以泥浆固壁连续造孔，在泥浆下浇筑混凝土或回填其它防渗材料筑成的，起防渗作用的地下连续墙。

水利水电工程防渗墙的厚度一般只有60cm～100㎝，与大坝相比十分单薄。但由于它深埋于地基中，水平荷载主要由墙后地基承担，相当于弹性地基上的薄板，所以降低墙体材料的弹性模量与强度的比值，有利于改善墙体的应力状态。坝基和坝体防渗墙虽然也属于地下连续墙的范畴，但其工作条件与一般起承重、挡土作用的地下连续墙是不同的，故对墙体材料的要求也不同。防渗墙的底部一般要求嵌入基岩或不透水层中一定深度（0.5m～1.0m），其顶部则需要与坝体防渗设施连接。

水利水电工程混凝土防渗墙的类型可按墙体结构形式、墙体材料、布置方式和成槽方法分类：

按墙体结构形式分：可分为桩柱型防渗墙、槽孔型防渗墙和混合型防渗墙三类。槽孔型防渗墙使用更为广泛。

按墙体材料分：主要有普通混凝土防渗墙、钢筋混凝土防渗墙、粘土混凝土防渗墙、塑性混凝土防渗墙和灰浆防渗墙。

按布置方式分：可分为嵌固式防渗墙、悬挂式防渗墙和组合式防渗墙。

按成槽方法分：主要有钻挖成槽防渗墙、射水成槽防渗墙、链斗成槽防渗墙和锯槽防渗墙。

按成槽工艺现有方法包括钻劈法、反循环、抓斗法施工，其均存在槽孔易垮塌、漏浆严重、工效低的难题。如常用的钻劈法存在如下问题：导墙变形破坏，槽壁易坍塌，易漏浆，易造成孔斜，易卡钻。

发明内容

本发明根据现有技术的不足公开了一种敞挖逆筑法混凝土防渗墙建造施工工艺。本发明要解决的问题是提供一种施工简单、速度快、噪声小，自上而下逆筑，支撑体系刚度大，施工环境相对安全的超长、超深、大断面垂直开挖技术。

本发明通过以下技术方案实现：

敞挖逆筑法混凝土防渗墙建造施工工艺，包括以下工艺步骤：构筑导向槽和施工平台，自上向下分段构筑衬砌墙，自下而上浇筑防渗墙。

具体工艺步骤是：

浇筑导向槽和施工平台：沿防渗墙轴线两侧构筑导墙和施工平台，导墙形成的导向槽轴线与防渗墙轴线重合；

自上向下分段构筑衬砌墙：衬砌墙沿导向槽分大段间隔构筑，大段长度20～30米；构筑每大段衬砌墙时，横向间隔分多小段，纵向自上向下分层，导向槽相对两面同时进行单元构筑；相对两面衬砌墙单元均完成衬砌墙开挖、衬砌墙浇筑、衬砌墙支撑后再进行另一单元衬砌墙构筑，至间隔的每大段完成；

衬砌墙开挖每单元开挖深度1.1～1.7米，长度2～6米，宽大于防渗墙厚度2×10～2×15厘米；衬砌墙浇筑包括挂钢筋网及预埋、立模、浇筑及拆模；衬砌墙支撑包括采用支撑桁架支撑相对的衬砌墙；

自下而上浇筑防渗墙：完成间隔的大段衬砌墙后对衬砌墙之间形成的防渗墙槽孔进行自下而上的浇筑；

重复自上向下分段构筑衬砌墙和自下而上浇筑防渗墙工艺步骤，完成余下间隔大段的防渗墙构筑。

上述防渗墙分段之间的结合部采用圆弧结合。

上述预埋是在钢筋网上预焊接用于支撑桁架固定的支撑钢板，支撑钢板平面紧靠立模模板内侧。

上述衬砌墙浇筑在每单元浇筑时，单元之间上下结合部采用斜模浇筑。

上述导墙高度为1.5～2.5米，厚0.8～1.0米，顶部高出地面不小于5厘米。

本发明有益性：本发明敞挖逆筑法施工简单、速度快、噪声小，自上而下的逆筑，支撑体系刚度大，施工作业环境相对安全；对地面建筑物密集、交通运输繁忙、地下管线密布易保证工程质量、工程造价低等优点、不污染环境、不受季节影响、无冬期施工要求，低噪声、扰民少；设备简单、不需大型设备，操作环境相对较好。本发明工艺方法适应超长、超深、大断面防渗墙构造的垂直开挖；与常规方法施工的混凝土防渗墙相比，敞挖逆筑法成槽工艺施工的槽孔在混凝土防渗墙浇筑过程中，高流态的混凝土对两侧衬砌墙及土体具有较大的挤密压实作用，从而改变了两侧土体应力松弛状况，对混凝土防渗墙渗透边界条件改变不大；采用敞挖逆筑法施工的混凝土防渗墙施工，工程质量看得见、摸得着，工序及工艺控制有保证，从而解决了松散松散砂卵石层混凝土防渗墙施工中槽孔易塌孔、成槽工效低的难题，保证了混凝土防渗墙的接头质量。

附图说明

图1是本发明混凝土防渗墙施工成槽结构横截面示意图；

图2是本发明混凝土防渗墙施工成槽结构横向剖面示意图；

图3是本发明混凝土防渗墙施工导墙和施工平台结构布置横截面示意图；

图4是本发明混凝土防渗墙俯视局部示意图；

图5是本发明混凝土防渗墙衬砌墙构筑示意图；

图6是本发明混凝土防渗墙衬砌墙局部剖视示意图。

图中，1是导墙，11是钢筋网，2是施工平台，21是排水沟，22是斜面施工平台，3是砂石层，4是衬砌墙，41是上层衬砌墙，42是下层衬砌墙，5是待开挖衬砌墙，6是支撑桁架，7是支撑钢板，8是防渗墙，81是防渗墙弧形结合部，9是模板，91是斜模，A是混凝土浇筑口。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，本实施例只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述内容作出的一些非本质的改进和调整也属于本发明保护的范围。

结合图1至图6。

本发明工艺方法在西藏某水电站混凝土防渗墙施工中具体应用，该水电站混凝土防渗墙构筑在松散砂卵石地层中，采用本发明新型超长、超深、零扩孔系数的敞挖逆筑法的成槽方式，能综合、高效的复合成槽，这种复合成槽方式在地面以下进行，施工质量看得见、可直观检验，它在混凝土防渗墙成槽施工中的首次探索，并通过三维应力模拟、渗透施工和现场生产施工，取得了突破性的发展，为混凝土防渗墙成槽孔技术发展提供了一种新的工艺方法，施工应用获得了成功。

施工工艺方法包括以下具体工艺步骤：

施工前期临建

施工前期做好施工段的地表排水、槽口防护栏、安设安全警示牌及上下槽孔的爬梯等临建设施。

施工工艺

一、浇筑导向槽和施工平台

防渗墙施工平台应坚固平整、适合重型设备及运输车辆行走，宽度满足施工要求，综合考虑下列因素：

（1）施工平台应高出地下水位1.5m以上；

（2）施工期水位；

（3）能顺畅排除废水、废渣、废浆；

（4）减少施工平台挖填方量。

导墙应建造在坚实地基上，如需建立在地基土较松散或较弱时，修建导墙前应采取加固措施。导墙一般高度在1.5～2.5m，顶部高出地面应不小于5cm；导墙中心线应与防渗墙轴线重合，导墙内侧间距应比防渗墙墙厚大4～10cm；导墙外侧应填土夯实，在填土夯实时，应采取措施防止导墙倾覆或位移。另外，导墙轴线应与防渗墙轴线平行，允许偏差为±15mm；导墙内侧墙面应平整竖直，其墙顶高程允许偏差±20mm。

二、衬砌墙构筑

衬砌墙沿导向槽分大段间隔构筑，大段长度20～30米；构筑每大段衬砌墙时，横向间隔分多小段，纵向自上向下分层，导向槽相对两面同时进行；相对两面衬砌墙单元均完成衬砌墙开挖、衬砌墙浇筑、衬砌墙支撑后再进行另一单元衬砌墙构筑，至间隔的每大段完成。

衬砌墙开挖采用人工分层分段间隔开挖，槽孔两边同时开挖，同时衬砌，同时对称支护。单元开挖深度1.1～1.7米，长度2～6米，宽大于防渗墙厚度2×10～2×15厘米，即开挖衬砌墙形成的导向槽宽度应大于防渗墙厚度两边各10～15厘米。

衬砌墙浇筑包括挂钢筋网及预埋、立模、浇筑及拆模。挂钢筋网的水平筋为竖向筋为与四周的预留锚筋牢固焊接；预埋支撑钢板固定在钢筋网上,支撑钢板平面紧靠模板内侧，即衬砌墙浇筑完毕后支撑钢板位于衬砌墙表面便于连接支撑桁架。立模要保证模板的垂直度，控制槽孔净宽度,并用木板封堵立模的两端，以免混凝土流出,同时上、下层衬砌墙结合部的模板的采用立斜模,保证混凝土的注入和搭接质量。衬砌墙混凝土浇筑完后3天拆模。浇筑完拆模后进行衬砌墙支撑，将横向支撑桁架和斜向交叉桁架固定在两侧衬砌墙之间并与预留的支撑钢板固定，所述横向支撑桁架和斜向交叉桁架是垂直于衬砌墙的支撑桁架和交叉倾斜设置的支撑桁架，支撑桁架数量根据支撑强度和变形数据设置，通常至少每平6方米可以设置一组。

相对两面衬砌墙单元均完成衬砌墙开挖、衬砌墙浇筑、衬砌墙支撑后再进行另一单元衬砌墙构筑，至间隔的每大段完成。

三、浇筑防渗墙

完成间隔的大段衬砌墙后对衬砌墙之间形成的防渗墙槽孔进行自下而上的浇筑；可采用导管将混凝土注入完成的防渗墙槽孔由底部向上进行混凝土浇筑。

重复所述步骤二构筑衬砌墙和步骤三浇筑防渗墙，完成余下间隔大段的防渗墙构筑。

在施工中还可调整工艺参数如下：

对砂层的处理，当衬砌墙开挖过程中遇到砂层时,立即减小单元衬砌槽开挖尺寸,开挖厚度可加宽至0.5米左右,并及时对内部回填浆砌石,然后再浇筑衬砌墙。

对架空层的处理，当衬砌墙开挖过程中遇大的架空层时,处理方式同砂层,必要时可回填流动性好的水泥砂浆。

当变形观测中发现衬砌墙有变形时,及时加密支撑。

开挖过程中遇到暴雨时,人员全部撤离，在槽内采用挖集水坑,用潜水泵排水,待周边排水孔不再排水后12小时再进行作业。

当下层开挖过程中发现上部衬砌墙移位时,立即增加垂直向支撑,并缩小开挖单元尺寸,减小变形。

如遇有大探头石,挖出时可能危及更大范围内的开挖时,可把它浇入衬砌里,如有大孤石,直径超过80cm时,可根据石头纹理进行处理，必要时用风钻施工，严禁放炮。

开挖槽段的地下水位，一般低于开挖槽段的底高程50cm，如开挖槽段的地下水位高于开挖槽段底高程，可采用降水方法降低开挖部位的地下水位；当地下水位以下的成槽深度较大时，改用冲击钻继续完成地下水位以下的成槽作业，以12～13m为一个槽段。

如图1是本发明混凝土防渗墙施工成槽结构横截面示意图，图3是本发明混凝土防渗墙施工导墙和施工平台结构布置横截面示意图。如图所示，构筑混凝土防渗墙时，首先进行导向槽和施工平台2构筑，导向槽由两侧导墙1形成，导墙1外缘构筑施工平台2，可以在一侧构筑安放施工设备的水平施工平台2，在另一侧构筑倾斜的斜面施工平台22，并在末端设置排水沟21。构筑好导向槽和施工平台2后进行衬砌墙构筑施工。

结合图2，图2是本发明混凝土防渗墙施工成槽结构横向剖面示意图。防渗墙通常较长，导向槽构筑完成后衬砌墙横向分段施工，每段内分单元施工，如图2所示，衬砌墙4大段间隔施工，每大段内横向间隔分小段，纵向自上向下分层，导向槽相对两面同时进行单元构筑；相对两面衬砌墙单元均完成衬砌墙开挖、衬砌墙浇筑、衬砌墙支撑后再进行另一单元衬砌墙构筑，至间隔的每大段完成。

图4是本发明混凝土防渗墙俯视局部示意图，图中导墙1和防渗墙8已完成，81是防渗墙弧形结合部，本发明防渗墙分段之间的结合部采用圆弧可以更好防止渗漏。

图5是本发明混凝土防渗墙衬砌墙构筑示意图；如图所示，衬砌墙浇筑在每单元浇筑时，单元之间上下结合部采用斜模91浇筑，保证混凝土的注入和搭接质量。

图6是本发明混凝土防渗墙衬砌墙局部剖视示意图；如图所示，为了表示支撑钢板7结构，图中衬砌墙局部剖视，预埋是在钢筋网11上预焊接支撑钢板7，支撑钢板7平面紧靠立模模板内侧，衬砌墙1浇筑完毕后支撑钢板7位于衬砌墙1表面便于连接支撑桁架6。

经实践比较，本发明敞挖逆筑法与钻劈法对比比较如下表1。

本发明敞挖逆筑法施工简单、速度快、噪声小，自上而下的逆筑，支撑体系刚度大，施工作业环境相对安全；对地面建筑物密集、交通运输繁忙、地下管线密布易保证工程质量、工程造价低等优点、不污染环境、不受季节影响、无冬期施工要求，低噪声、扰民少；设备简单、不需大型设备，操作环境相对较好。本发明工艺方法适应超长、超深、大断面防渗墙构造的垂直开挖；与常规方法施工的混凝土防渗墙相比，敞挖逆筑法成槽工艺施工的槽孔在混凝土防渗墙浇筑过程中，高流态的混凝土对两侧衬砌墙及土体具有较大的挤密压实作用，从而改变了两侧土体应力松弛状况，对混凝土防渗墙渗透边界条件改变不大；采用敞挖逆筑法施工的混凝土防渗墙施工，工程质量看得见、摸得着，工序及工艺控制有保证，从而解决了松散松散砂卵石层混凝土防渗墙施工中槽孔易塌孔、成槽工效低的难题，保证了混凝土防渗墙的接头质量。

Claims (4)

1.一种敞挖逆筑法混凝土防渗墙建造施工工艺，其特征是包括以下工艺步骤：构筑导向槽和施工平台，自上向下分段构筑衬砌墙，自下而上浇筑防渗墙；

所述构筑导向槽和施工平台是：沿防渗墙轴线两侧构筑导墙和施工平台，导墙形成的导向槽轴线与防渗墙轴线重合；

所述自上向下分段构筑衬砌墙是：衬砌墙沿导向槽分大段间隔构筑，大段长度20～30米；构筑每大段衬砌墙时，横向间隔分小段，纵向自上向下分层，导向槽相对两面同时进行单元构筑；相对两面衬砌墙单元均完成衬砌墙开挖、衬砌墙浇筑、衬砌墙支撑后再进行另一单元衬砌墙构筑，至间隔的每大段完成；

衬砌墙开挖每单元开挖深度1.1～1.7米，长度2～6米，宽比防渗墙厚度大2×10～2×15厘米；衬砌墙浇筑包括挂钢筋网及预埋、立模、浇筑及拆模；衬砌墙支撑采用支撑桁架支撑相对的衬砌墙；

所述自下而上浇筑防渗墙是：完成间隔的大段衬砌墙后对衬砌墙之间形成的防渗墙槽孔进行自下而上的浇筑；

重复自上向下分段构筑衬砌墙和自下而上浇筑防渗墙工艺步骤，完成余下间隔大段的防渗墙构筑；

所述衬砌墙浇筑在每单元浇筑时，单元之间上下结合部采用斜模浇筑。

2.根据权利要求1所述的敞挖逆筑法混凝土防渗墙建造施工工艺，其特征是：所述防渗墙分段之间的结合部采用圆弧结合。

3.根据权利要求1所述的敞挖逆筑法混凝土防渗墙建造施工工艺，其特征是：所述预埋是在钢筋网上预焊接用于支撑桁架固定的支撑钢板，支撑钢板平面紧靠立模模板内侧。

4.根据权利要求1所述的敞挖逆筑法混凝土防渗墙建造施工工艺，其特征是：所述导墙高度为1.5～2.5米，厚0.5～1.0米，顶部高出地面不小于5厘米。