浅谈混凝土防渗墙接头孔拔管法施工

1浅谈混凝土防渗墙接头孔“拔管”法施工夏中伏田彬魏富先蔡海燕（中国水利水电集团第七工程局基础分局，四川成都温江区611130）【摘要】混凝土防渗墙接头采用拔管法施工，具有工效高、成本低等优点,技术难度大等特点。拔管法施工的难点在于起拔接头管的成功率一定要达到100%，一旦接头管铸在槽内，将难于处理。先进的拔管机具、科学的拔管工艺是确保拔管成功的前提。【关键字】基础处理防渗墙接头接头管拔管成孔施工接头管垂直度自锁导墙承载力在传统的混凝土防渗墙施工方法中，对墙段接头的处理都是采用钻凿法，这种方法不但成本高，而且工效慢，尤其是对于深度超过50m的深墙，钻凿法的施工难度很大，孔斜不易控制，防渗墙的槽段连接质量很不易控制。多年来施工单位都在寻求一种经济、高效、高质的墙段接头施工工艺，用拔管的方法来处理防渗墙接头就是其中之一。这种方法的优点是占地面积小、起拔能力大、接缝质量好、接触面光滑、接缝紧密、孔斜易控制、搭接有保证等优点，利于二期槽接头孔的洗刷，避免了混凝土和钻凿工时的浪费，具有工效高、成本低的特点。但由于技术难度大、施工风险高，这项技术在国内一直没有大量应用。中国水利水电第七工程局基础分局针对沙湾水电站尾水渠防渗墙工程的需要，2006年制作出YBG-450/800型拔管机，在沙湾电站、锦屏一级电站防渗墙工程中都采用了接头管法，最大拔管深度75.0m，拔管成功率100%，节约混凝土1800m3，既保证了施工质量，又加快了施工进度，充分体现了拔管法的优越性。1接头管拔管成孔施工1.1接头管的下设吊车配合使用是确保施工接头管下设顺利的前提。在下设过程中速度不宜过快，特别是在塌过孔的槽段在下管发现接头管在旋转，其下管速度的控制尤为关键；下管时应尽量下到孔底，但下管时如遇障碍物或孔形较差应立即停止下设，并将接头管上提一定的高度；接头管下设完成后使用起拔机上下反复拔、放几次。1.2接头管起拔接头管起拔施工须掌握好起拔时机，其成败的关键是掌握住混凝土的脱管龄期。起拔早了混凝土尚未初凝，会造成孔壁坍塌，不能成孔；起拔时间晚了，混2凝土对接头管黏结力、摩擦力增加，容易造成起拔困难发生”铸管”事故，甚至危及孔口的安全；终凝后再起拔的做法要坚决禁止。混凝土的脱管龄期并不等于混凝土的初凝时间，而是混凝土在一定压力作用下能成型的时间。因此在混凝土开浇时必须取样，并观察其凝结及成型情况，当其强度达到了足以承受上部混凝土重量时，可将该试块的龄期定为最小脱龄期。为了掌握接头管外各接触部位混凝土的实际龄期，必须详细掌握混凝土的浇筑情况，因此，施工前应绘制能够全面反映混凝土浇筑、导管提升、接头管起拔过程的记录表。该记录表上既有各种施工数据，又有多条过程曲线，能直观地判断各部位混凝土的龄期、应该脱管时间和实际脱管时间。在正常拔管施工前,即在混凝土浇注刚开始,开浇时间约3小时左右,应开始微动接头管，活动接头管的间隔时间不宜超过半小时，每次提升一小段距离，然后再在接头管自重的情况下自由下落，使其插入混凝土内。其目的是防止接头管在槽孔内歪斜，重塑孔型。微动的时间不宜过早，也不宜过于频繁，否则会对混凝土的凝结和孔壁稳定不利。当底管混凝土的龄期达到确定的脱管龄期后，就可以按照一定的速度逐步起拔。起拔时密切关注压力表的变化情况，发现起拔阻力有异常的增大，不管混凝土是否达到脱管龄期都应立即起拔，使压力降至控制压力范围内，合理使用大、小泵起拔，小泵主要以微动、永动进行起拔，当起拔压力超过正常起拔压力范围，立即使用大泵迅速起拔直至压力降低至最小起拔压力为止。在起拔施工的最后阶段应注意及时向管内续浆，并适当降低拔管速度，最后一节管在孔内应停留较长时间，以防止孔口坍塌。在起拔过程中可能会有以下几种原因出现起拔压力过小：（1）混凝土强度不够，未到初凝时间；（2）孔壁经过试拔、初拔已较光滑，混凝土握裹力、管壁与混凝土之间的摩擦力下降。也可能由于以下原因，引起起拔压力过大：（1）混凝土浇注后接头管偏斜；（2）孔斜造些摩擦力过大；（3）混凝土由于拌合误差，初凝时间提前；3（4）混凝土进入底管，孔内形成真空；（5）塌孔、孔内有探头石等。在拔管施工时，有如下几点需要注意：⑴拔管采用“双限拔管”法，即根据接头管埋深和接头管管径等因素确定一个合理的起拔力，不能太大，亦不能太小。拔管施工时，通过拔管机的压力表读数，将起拔力控制在一个范围内；同时以接头管底管已埋入的混凝土的初凝时间确定为最晚起拔时间，进行起拔力和起拔时间的双重控制。追求最佳起拔力和最佳起拔时间是工艺成熟的关键。最佳起拔力是指形成良好孔形的最低起拔力；最佳起拔时间是指可以形成良好孔形的最短时间。较深的孔是可以通过较低的起拔力形成良好的孔形的，换而言之，孔的深度不是影响起拔力的主要因素。⑵在较低起拔力下形成良好的孔形，是拔管工艺追求的最好结果，也是拔管施工的关键技术。起拔力越高、孔形越好的认识是错误的。如果在表压4MPa下可以形成良好孔形，就没有必要将压力升至表压6MPa或者更高。从沙湾工程已经完成的23个较深接头孔的起拔情况看，起拔70m深的接头管（孔径Ф800mm）只需70～90吨的起拔力即可形成很好的孔形。⑶当接头管在槽内发生偏斜而无法纠正时，死拉硬拔的做法是绝对不允许的，这时应尽快将拔管架垫至与接头管方向一致后再起拔是最有效的措施，禁止垂直起拔。⑷在拔管过程中，随时注意管内浆液变化情况，如浆液已低于槽内浆液，应立即在管内补充浆液或水，防止孔口混凝土塌落。施工中，每一个接头孔拔管结束后，应马上对孔深进行测量，以检查每个孔的淤积情况，对淤积较大的槽孔，应进行清淤工作。在沙湾水电站工程中，拔管最深槽孔75.0m，共拔管2720.0m，测量孔内淤积最浅只有1.0cm，最深56cm。在锦屏一级水电站工程中拔管最深槽孔49.2m，共拔管412.0m，测量孔内淤积最浅只有9cm，最深69cm。孔内沉淀淤积并非混凝土溜槽所致。通过观察分析，孔内沉淀的主要有如下三个方面：⑴孔内泥浆中固体颗粒的沉积，这个沉积过程从下管开始一直到拔管结束，泥浆中的含砂量越大沉积越厚。4⑵二期槽孔一侧与槽前后侧混凝土的塌落，这部分混凝土是沿孔壁垂向贴立的，受固壁泥皮的影响其自稳性很差，孔型越差塌落的体积越大，同时也伴有原始地层的坍塌。⑶起管完毕后，槽口松散淤积物的涌入。2接头管垂直度对拔管的影响当端孔孔壁在造孔过程中发生坍塌时，会使孔型不规则。由于混凝土浇筑时侧向压力的作用，容易造成接头管偏斜或挠度弯曲。随着时间的延长，混凝土强度逐渐提高，拔管时的起拔力必须足以破坏侧向混凝土或原始地层的结构，接头管顺直才能拔出。对接头管的偏斜应本着预防为先的原则，下管时就应采取纠偏措施。将底座放平，并用水平尺打平，接头管中心应与接头孔中心重合，下管完成之后将接头管提起一定高度，让其自由下落到最低位子，让接头管在自重状态下垂直。槽内混凝土开浇后发生接头管偏斜时的解决措施是提前微动起拔，并让其在自重情况下下落，插入混凝土内以重塑孔形，使接头管尽可能地垂直或顺直。当发现接头管倾斜角度较大而无法纠正时，应调整拔管架的角度，使起拔力的方向平行于接头管的轴线，死拉硬拔的做法是错误的，要坚决禁止。工况不同，接头管受力情况是完全不同的，应在施工中追求最佳工况。3接头管自锁在下设接头管底管时，一定要控制好底管活门，使其既能防止混凝土进入管内，又能便于泥浆排出，活门要能够自动启闭。在拔管时若混凝土进入管内，或者管内泥浆不能流出，即会在孔底形成真空，造成自锁，将会导致拔管起拔力增大，严重时造成拔管施工失败。因此，在拔管过程中必须随时注意观察起拔阻力、管内泥浆浆面的变化情况，正确判断底管活门的启闭情况，随机应变，及时调整拔管时间和拔管速度。沙湾水电站尾水渠防渗墙工程WS-47#槽孔深40米左右时的拔管起拔压力曾达到几百吨，拔管结束后发现混凝土进入底管4.5m，经分析，导致其压力如此之大的原因在于底管活门没控制好，混凝土进入了接头管内发生了自锁现象。4槽孔导墙的承载力混凝土导墙是拔管架的基础，对拔管工艺的成败起到重要的作用。无论拔管5机的起拔力有多大，最后都要施加到导墙上。因此拔管法对导墙的承载力提出了严格要求。导墙承载能力可以按条形基础梁计算，具体计算方法可参照《建筑地基基础设计规范》（GB50010-2002）和《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）进行。对于防渗墙导墙施工，应注意以下几点：⑴导墙混凝土强度等级不宜小于C20，断面最好以矩形或梯形结构受力较好，顶部宽度应不小于50cm，高度应不小于1m；⑵墙顶面和底面的纵向受力钢筋，应有4-6根通长配筋，钢筋间距20～30cm，其总截面积不宜小于25cm2。且必须配箍筋，箍筋间距不宜大于50cm；⑶两导墙之间设置牢固支撑，防止导墙内倾，增加导墙抗滑能力；⑷浆面高低对槽壁稳定有重要影响，应尽可能提高泥浆面；⑸如果导墙承载力不能满足拔管施工需要，可以通过加大拔管机底座面积的办法来分散拔管荷载，但拔管架底座太大，移动时比较麻烦，给施工带来一定困难。5结语防渗墙拔管技术是一项综合性很强的技术。它包括拔管机具的加工制作，还包括对起拔力的控制和分析、混凝土强度发展规律的掌握、导墙承载力的计算等一系列技术内容。使用自产YBG-450/800型拔管机施工，取得了大量的技术数据，掌握了拔管施工这一技术，使防渗墙施工获得了关键性突破。沙湾水电站、锦屏一级水电站防渗墙施工由于使用了接头拔管技术，大大地节约了工期，节约了成本。拔管技术是一项非常值得推广的实用技术。作者简介:夏中伏(1965～),男,湖南望城,高级工程师,水电七局基础分局副分局长,长期施工技术及管理工作。魏富先(1984～),男,成都龙泉,助理工程师，七局基础分局沙湾项目部接头管施工技术负责人。田彬(1969～),男,重庆丰都,高级工程师，水电七局基础分局副总工程师，七局基础分局沙湾项目部经理,长期施工技术及管理工作。6蔡海燕（1977～），男，四川巴中，助理工程师，从事施工技术工作。