拔管法在瀑布沟水电站防渗墙施工中的应用

　　摘要: 防渗墙接头施工是控制防渗墙质量的关键工艺，接头施工质量关系到防渗墙的成败。拔管法施工是防渗墙施工的一种比较先进的施工工艺，具有工效高、成本低等优点，其难点与重点在接头管起拔、保证起拔的成功率。采用先进的拔管机具、科学的拔管工艺是拔管成功的前提。结合瀑布沟水电站大坝防渗墙施工，对拔管工艺中一些关键环节进行了研究与探讨。

　　关 键 词: 防渗墙;接头施工;拔管法;瀑布沟水电站

1 工程概况

　　瀑布沟水电站位于四川大渡河中游，两侧山脉狭长，河谷水流湍急，地质条件复杂，尤其是大坝防渗墙覆盖层深厚，漂（卵）块石层架空严重，防渗墙施工难度很大。防渗墙设计为双墙，墙厚1.2m，轴线相距仅14m，长180m，最大成墙深83m。墙体混凝土90d强度45MPa、弹模33000MPa、抗渗等级W12，墙内上部下设钢筋笼，前后两侧下设双排预埋灌浆管（墙接幕），墙体总成墙面积约1.8万m2 。

2 拔管设备与施工

　　2.1 设备选定与研制

　　瀑布沟大坝防渗墙孔深墙厚，墙体混凝土材料标号高，要保证工程质量与工期，槽段接头施工不可能全部采用混凝土钻凿法施工，因此，在该防渗墙施工中采用了拔管成孔技术。本次施工采用的拔管设备为QYYBGF1000/1200拔管机和####1180mm接头管的主要技术性能和参数如下。

　　拔管机:最大起拔力4500kN，工作压力27MPa;最大拔管直径###1200mm;最大拔管速度0.57m/min;有效行程1000mm;最大夹紧力1000kN;工作压力25MPa;功率55kW。

　　接头管:直径###1180mm;单节长5～10.0m;单节管重8.8t（10.0m）;设活门和浮箱。接头管各节之间采用三块弧形链连接，接头管底部装有可自动启闭的活门，既能防止混凝土进入管内，又便于管内泥浆进出。为减轻接头管整体下设重量，在管内设有浮箱，以增加泥浆对其浮力。采用40t吊车下设接头管。

　　2.2 拔管施工

　　（1）拔管时间的确定。控制拔管时间要做到:既能保证成孔，拔管阻力又最小，拔管时间即混凝土的脱管龄期，是混凝土既能够成形，孔又不会垮塌所需要的最短的时间。其主要参数是根据混凝土现场取样试验结果确定。

　　现场试验:开浇时取样装模成型试件8～10块，并在成型试模中插入#####28圆钢筋。随后放入相邻Ⅱ期槽孔口泥浆内养护;开浇3～4h后，每隔0.5～1h拆去1块试模，通过拔出#####28圆钢筋来观察混凝土强度和圆孔成型情况。当拔出圆钢筋后孔形较好（光滑、平整、无缩孔），其凝期基本可定为接头管外各部位最短脱管龄期。经现场试验，该混凝土在8h后已出现少量固化现象，且有一定强度，故将拔管成孔中混凝土脱管龄期定为9～10h，在实际施工中脱管龄期必须从混凝土处于静止状态后开始计算，即从混凝土浇筑导管底部高于此部位后开始计算。从接头管底部的混凝土静止5～6h后开始每隔30min微动一次，以消除混凝土对接头管的粘结力，微动高度一般为2～5cm，微动时允许接头管回落。

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　　（2）下设接头管。吊车下设:先在预定位置安装拔管机，调试正常后，用40t汽车吊车起吊接头管通过拔管机下入孔内，用拔管机的抱紧机构夹紧下节管，然后用上节管对接，先下底管，再逐节下设。为防止底管活门内进混凝土，可在底部活门上加设拉绳。下设完毕后，用吊车将接头管提起吊直。

　　拔管机下设（拔管机必须带有独立夹紧和抱紧装置）:当接头管下设到一定深度而吊车起吊力不够时，可采用拔管机抱紧机构进行下设。具体方法:用夹紧油缸将接头管夹紧，吊车不受力（但不脱钩），启动顶升油缸升至最大行程，此时启动抱紧油缸将接头管夹紧，再松开夹紧油缸，启动顶升油缸进行下压，使油缸行程减少，这时接头管随之下降进入孔内。重复上述过程进行操作直至下设完毕。

　　（3）拔管。开浇后开始记录浇筑过程、导管提升过程和拔管过程，并同时作好混凝土现场试模的试验。根据现场试模确定初拔时间（微动时间），然后每隔30min左右微动一次，微动量在5cm左右，微动时不要加压过快。接头管底部混凝土静止后的历时达到脱管龄期后，即可开始拔管，拔管时应保证各部位混凝土的实际脱管龄期不小于预定脱管龄期;在拔管过程中随时要观察压力表显示拔管阻力和槽内泥浆面变化情况，并据此调整拔管速度;当压力表读数不大时，在满足拔管时间的要求下可持续拔管，如槽内泥浆面不下降，则应暂停拔管;如压力表上升过快时应加快拔管速度，拔管油压一般不宜超过拔管设计压力的50%。

　　拔管施工应与混凝土浇筑施工密切配合。为了减少摩擦阻力，将拔管压力控制在适当的范围内，争取以较小的拔管力取得最好的成孔效果;除了保证接头管的下设质量外，还应适当控制浇筑速度，并及时提升混凝土浇筑导管，使接头管的埋深控制在适当范围。整个拔管过程中要及时向槽内注入泥浆，防止混凝土坍塌。

　　瀑布沟防渗墙下设接头管槽孔35个，最大下设深度55m，共计拔管1000m。统计各个槽段拔管实际情况，总结拔管对应参数如下:①混凝土初凝期7h左右，4～5h已经开始固化，8h明显固化，正常情况5h开始微动，8～9h具备拔管条件。②对于下设40m左右的接头管，混凝土上升速度3.0m/h左右，5h微动时对应起拔力一般在3～4MPa左右，8～9h起拔力一般在8.5～10MPa;正常起拔过程中，最大拔管起拔力在设计值的70%左右。③根据最深55.0m拔管以及其它小于此深度拔管统计，起拔力与埋管深度对应关系一般为80～90kN/m。

　　（4）成孔及孔形检测。瀑布沟有35个接头孔下设了接头管，共计下设1000m，成孔923m，拔管后，经测量，33个接头管成孔深度基本与下设深度接近，最大下设深度55m，拔管后孔深53m，其中DX2-1、DX8-1两孔起拔后成孔深度与下管深度相差较大，经检测与分析属起拔过程中接头管扰动接头孔紧贴二期槽侧而导致塌落所致。因此，大型拔管工艺在瀑布沟防渗墙施工是成功的。

3 注意事项

　　（1）边起拔边补浆。为保证泥浆流入接头孔内，不至于形成“干孔”，导致周围的原始地层或混凝土坍塌，因此必须边起拔边补浆。

　　（2）起拔压力与起拔时间。起拔时，在压力表读数居高不下的情况下，必须加快拔管速度，否则会引起铸管。

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　　（3）混凝土进入底管内。在底管下设时，应保证活门开口面向二期槽，或者在底管内下设拉绳。

　　（4）拔管机的液压系统控制。在利用拔管机下管时，要注意夹紧油缸和抱紧油缸的合理使用，否则容易导致接头管脱节，掉入槽孔内。

4 特殊情况处理

　　在瀑布沟防渗墙中DS14-1接头孔因拔管机抱紧机构故障，耽误了拔管时间，导致接头管被铸，被铸接头管23m，采取措施如下:将相邻二期槽紧贴接头管处的孔钻孔至接头管下部2.0～3.0m，然后使用反弧钻头将靠近接头管上、下角粘结处的残余混凝土刮掉，再使用钻头或挖掘机撞击接头管，使其松动，再用拔管机起拔，由于此时起拔需较大的起拔力，因此抱紧圈可能难以夹紧，可以采取将抱紧圈与接头管焊死进行起拔;如仍未拔动，可采取使用小药量炸药在接头管靠近二期槽上、下角粘结处爆破（不影响混凝土质量前提下）。

5 建议

　　（1）调整单节长度。单节管过长，会导致转运难度增加，拔管后，吊车挂钩困难，另外，补浆时间也比较长，应控制在6.0m左右为宜。

　　（2）调整接头管直径。对于复杂地层，造孔孔型难以保证时，直径过大，下设深度就受到限制，接头管直径一般宜为墙厚的90%。

6 结语

　　近年来，随着防渗墙施工的难度越来越大，施工工艺也在不断探索中改进，大型接头管拔管施工是防渗墙施工较先进的工艺，经过在瀑布沟防渗墙施工中研究与探索，取得了圆满成功，保证了工程质量与工期，创造了好的经济效益与社会效益，获得业主、设计、监理等各方好评，值得广泛推广。对于施工中遇到的难题，我们将在以后的工程中进行总结、完善，更快更好完成防渗墙施工。

　　作者简介: 张俊伟，男，葛洲坝集团基础工程有限公司质量安全环保部部长，工程师。