混凝土防滲牆牆下帷幕灌漿預埋灌漿管工法

《混凝土防滲牆牆下帷幕灌漿預埋灌漿管工法》是中國水利水電建設集團公司、葛洲壩集團基礎工程有限公司完成的建築類施工工法，完成人是宗敦峰、宋偉、郭宏波、焦家訓、鄔美富、饒建國，適用於混凝土防滲牆牆體達到一定深度、牆下需要基岩帷幕灌漿的工程，也適用於牆體材料強度較低，即使牆體深度不大，但要求帷幕灌漿鑽孔不破壞牆體的工程。

《混凝土防滲牆牆下帷幕灌漿預埋灌漿管工法》主要的工法特點是避免混凝土防滲牆牆下帷幕灌漿在牆內鑽機鑽孔；預埋管的成活率高。

2008年1月31日，《混凝土防滲牆牆下帷幕灌漿預埋灌漿管工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家一級工法。

基本介紹

• 中文名：混凝土防滲牆牆下帷幕灌漿預埋灌漿管工法
• 工法編號： YJGF086-2006
• 完成單位：中國水利水電建設集團公司、葛洲壩集團基礎工程有限公司
• 主要完成人：宗敦峰、宋偉、郭宏波、焦家訓、鄔美富、饒建國
• 套用實例：三峽二期上游圍堰防滲牆
• 主要榮譽：國家一級工法（2005-2006年度）

形成原因

混凝土防滲牆嵌入基岩一定深度後，其下部基岩常常存在有裂隙、透水夾層，局部會有大的地質構造，透水率較高等問題，需要處理。由於此時已經進入基岩，加大牆深的辦法在技術經濟上已不合理，一般採用牆下接帷幕灌漿的方法。

對於超過一定深度的混凝土防滲牆下接帷幕灌漿的方案，由於牆體較窄，混凝土防滲牆下帷幕灌漿的造孔如採用鑽機在牆內直接造孔難度較大，常常鑽出牆外；當牆體較深時，工效很低，難以滿足工期要求，也不經濟。在2005年前的工程中試驗過塑膠拔管成孔的方法，但由於固定較難，塑膠管強度較低，成功率很低；因此，深混凝土防滲牆牆下帷幕灌漿的造孔成為施工的一大技術難點。

三峽二期上游圍堰混凝土防滲牆技術複雜、難點多、風險大，專家稱其綜合難度世界第一工期緊迫、施工強度高是其首要特點，除1.22萬平方米的牆體可在大江截流前完成外，其餘3萬平方米要求在截流後大施工期一個枯水期內完成；當年成牆，當年抵禦洪水，高峰月成牆面積約6500平方米尤其是河床深槽段，混凝土防滲牆呈雙牆布置，需分期完成，軸線長度僅162米，設備投入受到限制。如果不能在當年完成施工任務，必須在汛期圍堰加高抵禦洪水，汛後再挖開圍堰繼續施工混凝土防滲牆，三峽工程將推遲一年發電，其政治影響和經濟損失不可估量。

三峽二期上游圍堰防滲牆平均深約51米，最大深度73.5米。防滲牆牆下基岩帷幕灌漿，如通過在牆體內鑽孔難度很大，難以保證工期，並可能對牆體造成損害；於是施工單位經過對中國國內外類似工程的對比調研，擬採用在牆體內預埋灌漿管的方法進行成孔。為將此構想研究開發成成熟的施工工法，施工單位在三峽二期上游圍堰防滲牆截流後大施工期開始之前，結合上游圍堰右接頭段液壓銑槽機試驗工程進行了預埋牆下帷幕灌漿管的工法研究與試驗；通過試驗，《混凝土防滲牆牆下帷幕灌漿預埋灌漿管工法》獲得了成功，成功率達到98%，綜合成本降低，套用於截流後上游圍堰防滲牆截流後大施工期，成功率達到99.3%，解決了技術難題，保證了工期。

工法特點

《混凝土防滲牆牆下帷幕灌漿預埋灌漿管工法》避免混凝土防滲牆牆下帷幕灌漿在牆內鑽機鑽孔，因而避免了鑽機鑽孔出牆、鑽孔破壞牆體的缺點；因為在牆體材料澆築之前下設灌漿管，並採取了相應的槽內定位措施，澆築牆體材料時如果能有效控制澆築速度和均衡上升，預埋管的成活率能達到相當高的水平，是牆下帷幕灌漿的順利實施的保證。

操作原理

適用範圍

《混凝土防滲牆牆下帷幕灌漿預埋灌漿管工法》適用於混凝土防滲牆牆體達到一定深度、牆下需要基岩帷幕灌漿的工程。一般防滲牆達到50米深度後，綜合成本會有明顯降低；對於牆體材料強度較低的工程，即使牆體深度不大，為使帷幕灌漿鑽孔不破壞牆體，亦可採用該工法。

工藝原理

《混凝土防滲牆牆下帷幕灌漿預埋灌漿管工法》的工藝原理敘述如下：

在混凝土防滲牆澆築牆體材料之前，在槽內根據牆下帷幕灌漿布孔要求下設灌漿管，在澆築牆體材料過程中，將預埋的灌漿管鑲鑄在牆體內；當牆體材料達到一定強度後，鑽機鑽具通過灌漿管進行牆下基岩鑽孔，然後進行帷幕灌漿；預埋灌漿管同時作為牆下帷幕灌漿的鑽孔的導向管、灌漿孔口管和灌漿時牆體保護管。

施工工藝

• 工藝流程

《混凝土防滲牆牆下帷幕灌漿預埋灌漿管工法》工藝流程見圖1。

圖1 預埋灌漿管施工工藝流程

操作要點

《混凝土防滲牆牆下帷幕灌漿預埋灌漿管工法》的操作要點如下：

一、灌漿管架製作

灌漿管架由灌漿管和固定用保持架組成；灌漿管間距應根據灌漿設計、防滲牆一、二期槽孔長度和澆築導管布置綜合考慮，調整後灌漿管間距與不得灌漿孔設計間距10%。

灌漿管一般為焊接鋼管，如果有特殊的要求，則需要考慮使用無縫鋼管或其他管材。灌漿管在槽口下設之前需要做一定程度的預焊接，一般是加長單節長度，以節約槽口連線時間，灌漿管長度需根據現場吊運設備能力實際確定，最底部一節灌漿管需封堵，阻止牆體材料進入，但是允許泥漿進入。

保持架宜在下設之間提前製作，尺寸應適應槽形並與槽壁留有安全距離。保持架可在下設之前與灌漿管焊接固定，也可在槽口焊接固定。

二、成槽施工

對於需要預埋灌漿管的混凝土防滲牆工程，成槽施工需要提高一定的孔形精度，以滿足灌漿管的正常下設。探頭石、小牆等影響灌漿管下設的情況應儘量處理，或者採取局部變更灌漿管結構等措施。

三、清孔換漿

清孔換漿除了滿足規範和設計的要求以外，應該考慮到灌漿管下設所需要的時間較長，因此需要提高清孔換漿的質量，保證開澆前槽底淤積厚度要求，以保證澆築質量。

四、灌漿管下設

應採取措施保證灌漿管在槽口對接的順直。保持架的焊接應牢固，間距符合設計要求。焊接好的灌漿管需緩緩下設入槽，如遇阻礙，不得強行下設。

五、牆體材料澆築

牆體材料澆築導管布置需避開灌漿管和保持架的位置。

澆築導管的布置，應有利於槽內牆體材料均勻上升，避免灌漿管不均勻的側向推力。澆築是應及時拆卸澆築導管，減少牆體材料上升段高度，降低灌漿管被抬升的幾率。

材料設備

採用《混凝土防滲牆牆下帷幕灌漿預埋灌漿管工法》施工時，需根據設計需要，選用不同規格的管材一般灌漿管和保持架可採用普通焊條焊接。

保持架鋼筋規格需根據灌漿管下深度、防滲牆厚度、單元槽長度等因素綜合確定。灌漿管架加工應在專用的平台上進行，以保證對接的順直。

用於槽口下設的起吊設備，一般採用吊車其起吊能力應根據對接次數、一次下設深度、下設總深度、灌漿管總重量等因素綜合考慮。

質量控制

《混凝土防滲牆牆下帷幕灌漿預埋灌漿管工法》的質量控制要求如下：

一、控制標準

灌漿管預埋垂直度控制標準，按灌漿規範對鑽孔偏斜度的要求控制。因為屬於預埋工法，一般管底口偏差不會超出規範許可。

為檢查灌漿管是否埋設成功，埋設結束後，用一定長度的鑽桿在管內測試其所能下設到的深度，或者用鑽機掃孔，觀察是否在明顯的管壁阻礙現象，管內是否有大量混凝土進入或是否斷裂失敗。

二、質量保證措施

1.加強成槽質量特別是在複雜地層內的成槽質量控制，以保證灌漿管能順利下設到預定深度。

2.採用專門的平台保證灌漿管提前焊接的順直；槽口對接的順直度也需要從不同的方向檢查，必要時，採用儀器進行。

3.保證灌漿管底口有效封堵，避免混凝土進入。

4.保證管間和保持架焊接質量，避免下設過程中斷開脫落。

5.緩慢將焊接好的灌漿管下設入槽，避免掛碰槽壁導致保持架變形或灌漿管彎曲。

6.牆體材料澆築過程中控制上升速度、均勻上升和澆築導管的埋深，以避免灌漿管彎曲、抬升。

安全措施

採用《混凝土防滲牆牆下帷幕灌漿預埋灌漿管工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.認真貫徹“安全第一，預防為主”的方針，根據國家有關規定、條例，結合施工單位安全標準，建立完善的安全體系，成立專門的安全結構，按照安全生產責任制的管理模式，明確各級人員的安全職責。

2.根據作業現場具體情況，制定切實可行的安全操作規程，規程需涵蓋工法所有的相關作業，包括安全用電、防火、起吊、高空作業等措施。

3.下設預埋灌漿管架屬大部件起吊安裝，應按照有關安全規定製訂起吊方案。

4.如在雨期、冬期施工，應該制定相應的防雷、防凍、防滑等措施。

5.在制定的安全操作規程的基礎上，設立現場各類安全警示牌，組織例行的和不定期的安全檢查，並做好記錄，及時整改不合格的安全事項，消除安全隱患。

環保措施

《混凝土防滲牆牆下帷幕灌漿預埋灌漿管工法》的環保措施如下：

1.嚴格遵守國家和地方有關環境保護的法律、規章和制度，成立專門的環境管理部門，設立專門人員執行項目環境管理具體事務。

2.根據項目特點，制定有針對性的環境保護技術措施，如有需要，應進行專用材料的環保性能檢查，制訂焊接工藝的環保措施等等。

3.定期、及時清理現場施工生產垃圾，保持施工平台乾淨、整潔。

效益分析

《混凝土防滲牆牆下帷幕灌漿預埋灌漿管工法》將傳統的混凝土防滲牆內鑽進牆底帷幕灌漿的灌漿孔改為在牆體內預埋灌漿管程式，帷幕灌漿的灌漿孔造孔效率可提高2~5倍，綜合成本可降低50%，具有良好的經濟效益。

《混凝土防滲牆牆下帷幕灌漿預埋灌漿管工法》解決了深混凝土防滲牆牆下帷幕灌漿牆內造孔的技術難題，也是中國水利水電工程越來越多的向西部地區發展、越來越多的在深覆蓋層上建設高壩大庫所需解決的地基與基礎處理技術難點之一，該工法在2005年後類似工程具有推廣套用價值。

《混凝土防滲牆牆下帷幕灌漿預埋灌漿管工法》亦適用於城市地下連續牆工程，截至2005年，已有套用。

套用實例

《混凝土防滲牆牆下帷幕灌漿預埋灌漿管工法》在長江三峽二期上游圍堰混凝土防滲牆工程的套用情況如下：

一、工程概況

三峽二期圍堰軸線全長1439.59米，最大高度82.5米，最大填築水深達60米，最大擋水水頭達85米，混凝土防滲牆最大高度73.5米。堰體深槽段典型剖面圖見圖2。

圖2 三峽二期圍堰堰體深槽段典型剖面圖

混凝土防滲牆，軸線全長997.634米（在樁號0+140.82以左為高噴混凝土防滲牆），成牆面積約4.1萬平方米。其中深槽段長度162米採用中心距為6米的雙牆，雙牆之間設5道隔牆，深槽斷兩邊均為單牆。牆體厚度除液壓生產性試驗段為0.8米外，其餘均為1.0米。牆體材料為塑性混凝土和柔性材料。混凝土防滲牆上部接土工膜，下部接帷幕灌漿。

上游圍堰混凝土防滲牆施工技術複雜風險大，其主要特點是：

1.地質條件複雜：原始砂卵石層和堰體水下平拋砂卵石層孔隙率大，易漏漿塌孔；兩岸漫灘及河床段分布有新淤粉細砂層，鬆軟，物理力學指標低，槽孔穩定性差；在覆蓋層及全風化岩中，有相當數量的塊球體，岩性堅硬，成槽困難；河槽左側基岩陡坡高30米，坡度超過70°，牆體嵌岩困難。

2.牆體深度大，大於50米的牆體面積達13700平方米，最大深度達73.5米，成槽精度要求高，槽段連線難度大。

3.工程量大、工期短、施工強度高，約6個月的大施工期要求完成約3萬平方米的工程量，平均月成槽強度在0.5萬平方米左右，最高月強度要求達0.65萬平方米左右。

混凝土防滲牆施工大體可劃分為三個階段：

1.上游圍堰右接頭段液壓銑槽機試驗階段：試驗安排在牆體軸線右端頭，對液壓銑進行性能和生產性檢驗，為截流後大施工期提供技術保證。

2.預進占段施工時段：1997年大江截流前在左右預進占段堰體內進行，其目的是降低截流後大施工期的施工強度。

3.截流後大施工期：大江截流後，在防滲施工平台形成及對堰體風化砂振沖加密後進行，這幾個時段的施工布置參見圖3，各時段施工安排見表1。

圖3 三峽上游圍堰防滲牆分段布置示意圖

二、在工程中的套用

三峽二期上游圍堰防滲牆平均深約51米，最大深度73.5米。防滲牆牆下基岩帷幕灌漿，如通過在牆體內鑽孔難度很大，難以保證工期，並可能對牆體造成損害；該工法經上游圍堰右接頭段液壓銑槽機試驗工程研究試驗成功後，套用於截流後上游圍堰防滲牆大規模施工，下設灌漿管13258.6米，成功率達到99.3%，解決了工程施工的一大技術難題，為工程高質量地按時完成起到了作用。

榮譽表彰

2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》建質[2008]22號，《混凝土防滲牆牆下帷幕灌漿預埋灌漿管工法》被評定為2005-2006年度國家一級工法。