软基“H”型防冲墙施工技术

　　摘 要：海勃湾水利枢纽工程位于软基上，是世界上少数大型软基大坝之一。为了防止泄洪闸及护坦被下泄水流淘刷，在护坦下部增设了一道“H”型防冲墙。防冲墙采用抓斗“纯抓法”成槽、导管法浇筑水下混凝土形成地下连续墙的施工方法。在软基上进行“H”型防冲墙施工，由于单元槽段结构复杂，面临着诸多技术难题。本文介绍了“H”型防冲墙施工方法及解决的技术难题。
　　关键词：软基；“H”型防冲墙；施工技术
　　1 前言
　　“H”型防冲墙是设于闸坝基底或下游护坦末端、防止水流淘刷的一种地下连续墙，它是由若干个在平面上呈“H”型单元墙段相互连接而成，每个单元墙段由腹板及翼缘组成。“H”型防冲墙的翼缘提供了墙的抗弯强度，连接翼缘的腹板则提供了墙的抗剪强度，这一组合使防冲墙具有较大的刚度和较好的防冲效果。由于“H”型防冲墙单元墙段结构复杂，在软基上施工，面临着诸多技术难题。下面就海勃湾水利枢纽“H”型防冲墙施工情况介绍如下。
　　2 工程概况
　　海勃湾水利枢纽位于内蒙古自治区乌海市境内的黄河干流上，是黄河流域梯级开发的水利枢纽工程之一，工程任务是防凌、发电等。水库正常蓄水位1076.0m，总库容4.87亿m3，电站总装机容量90MW。枢纽建筑物为混合坝，由布置在主河槽内的河床式发电站、泄洪闸以及布置在左岸滩地上的土石坝组成。整个工程位于软基上，是世界上少数大型软基大坝之一。
　　3 泄洪闸工程地质条件
　　泄洪闸位于主河床内，覆盖层最大深度约70m，土层自上而下分为：
　　第II-1地质单元土体为细砂，松散～稍密状，表层呈浮动状态，分布厚度在1m～6m，靠近河床右侧处，最大厚度近12m；
　　第II-2地质单元土体为砂砾石，稍密～中密状，分布厚度变化比较大，在6m～13m之间，夹有中砂和细砂透镜体；
　　第III地质单元大致可分为上、下两层，上层土体以粉砂、细砂为主，中密～密实状，夹粘性土透镜体，在中间区段的上部夹有比较厚的粘土透镜体，最大厚度达7.7m，埋深在河床面以下约40m处；下层土体以砂砾石为主，中密～密实状，泥质含量高，夹有粘性土透镜体，未揭穿其底面。
　　4 “H”型防冲墙设计
　　为了防止泄洪闸及护坦被下泄水流淘刷，设计采用“H”型防冲墙作为防淘结构。防冲墙位于护坦下部，呈直线布置，轴线全长302m，墙顶高程为1062.5m，墙深10m，由42个标准墙段和2个边墙段组成，标准墙段的外形在平面上呈“H”型，尺寸为6.0m×7.0m（中间腹板宽4m，左、右两翼长7m），墙厚1.0m，墙内下设钢筋笼，墙体浇筑混凝土，混凝土强度等级为C25W6F200。
　　5 施工工艺流程及施工方法
　　5.1 工艺流程
　　施工准备→护桩施工→导墙施工→成槽施工→钢筋笼制作、安装→水下混凝土浇筑→相邻槽孔连接处理→下一单元墙段施工。
　　5.2 施工方法
　　5.2.1 护桩施工
　　“H”型防冲墙单元墙段翼缘与腹板的4个转角处属于抓斗成槽施工的薄弱环节，在抓槽施工过程中容易造成槽孔坍塌。为了减少或避免槽孔坍塌事故的发生，在“H”型防冲墙单元墙段翼缘与腹板的4个转角处采取深层搅拌水泥桩进行加固处理，护桩直径1.0m，深12.0m，距槽边结构线5cm。防冲墙护桩孔位布置，详见图5.2.1-1、5.2.1-2。 　　5.2.2 导墙施工
　　导墙采用C20钢筋混凝土结构，梯型断面，高1.0m，导墙净间距1.1m。导墙平面布置，详见图5.2.2-1，导墙断面及钢筋结构布置，详见图5.2.2-2。
　　5.2.3 成槽施工
　　防冲墙最大成槽深度只有10m，土层以粉砂、细砂及砂砾石为主，属于软基地层，故采用抓斗“纯抓法”施工，泥浆固壁。整个槽段施工分两期进行，先施工一期槽，后施工二期槽。
　　“H”型防冲墙单元槽段外形尺寸为7.0m×6.0m，两侧翼缘加中间腹板总长度达18米，划分为九抓施工：两翼分别长7m，划分为主孔和副孔三抓成槽，主孔宽2.8m，副孔宽为1.4m。腹板长4m，而抓斗的最大张开度只有2.8m，一抓不能成槽，也须划分为主孔和副孔三抓成槽，主孔宽2.8m，副孔宽0.6m，三抓成槽。
　　采用两台抓斗“九抓法”成槽施工，方法如下：（1）先用一台抓斗抓挖腹板中间的第一抓（腹板主孔）；（2）采用两台抓斗同时抓挖防冲墙翼缘两边（第六和第三抓、第五和第二抓施工时，抓斗相互错开；第四和第七抓施工时，抓斗相互对抓）；(3)最后采用一台抓斗抓挖第八和第九抓。 “H”型槽段抓槽施工顺序，详见图5.2.3-1。

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　　5.2.4 钢筋笼制作、安装
　　（1）钢筋笼制作
　　槽段钢筋笼加工成“H”型，分为三节制作，单节钢筋笼尺寸为长×宽×高=6.7m×5.8m×3.25m，钢筋笼翼缘及腹板宽度分别为0.8m和0.7m，每节钢筋笼顶部设置吊耳，单节钢筋笼重约4.0t。
　　采用“钢管样架控制法”进行钢筋笼制作，样架采用直径48mm钢管搭设。其结构详见图5.2.4-1。 　　进行钢筋笼制作时，先在钢管样架内进行主筋定位，然后进行箍筋和加强筋施工。钢筋笼制作过程中严格控制其结构尺寸，使其符合设计和规范要求。
　　（2）吊架制作
　　为了便于钢筋笼起吊，吊架也加工成“H”型，采用16#工字钢和Φ22的钢筋加工而成。吊架结构详见图5.2.4-2、5.2.4-3。

　　（3）安装
　　钢筋笼制作完成后，采用25t吊车进行钢筋笼下设。下设时，沿槽孔边缘布设DN100钢管辅助钢筋笼定位。分节制作的钢筋笼在孔口采用套筒连接，形成整体，下放到槽孔内。
　　5.2.5 水下混凝土浇筑
　　单元槽段采用“直升导管法”浇筑，每个“H”型单元槽段下设7根浇筑导管。开浇时，采用“压球塞管法”开始逐根导管开浇，当槽底混凝土面浇平后再全槽均衡上升。正常浇筑时，严格控制供料速度，保持混凝土面均匀连续上升，上升速度不小于2m/h，并控制相邻导管间混凝土面高差不大于0.5m。当混凝土上升面超出设计高程50cm后即可终浇。
　　5.2.6 相邻槽孔连接
　　槽段连接采用接头板方式，即在一期槽段端孔处下设接头板，待槽内混凝土初凝后起拔接头板，形成二期槽的导孔。
　　（1）接头板加工
　　接头板采用10mm厚的钢板整体加工，尺寸为8cm×96 cm×1100cm，整块重仅为1.6t，结构简单。为了防止接头板起拔时发生变形，在其起拔处焊结一块30cm×50cm×10mm钢板，进行加固。接头板结构，详见图5.2.6-1。

　　（2）接头板下设、起拔
　　一期槽段清孔验收合格后，在翼缘四个端孔下设接头板。接头板下设前，先在其表面上进行涂油处理，使其不与混凝土粘接在一起，减小起拔时的阻力。下设时，将接头板一次下入槽孔内，然后进行钢筋笼下设和槽内水下混凝土浇筑。槽内混凝土初凝后，采用吊车起拔接头管。由于接头板较薄，重量轻，便于下设与起拔，施工方便。
　　6 结语
　　施工过程中，针对软基特点，采用两台液压抓斗施工“H”型单元槽段、“九抓法”成槽，并取得成功，加快了防冲墙施工进度；根据“H”型钢筋笼的特点，采用钢管搭设排架，分节立式制作，并采用“H”型吊架起吊，确保了钢筋笼的顺利下设；为了确保墙段连接质量，发明一种简易的钢制接头板，一次加工成型，结构简单，重量轻，便于下设和起拔，施工方便。
　　采用“H”型防冲墙作为泄水建筑物抗冲、防淘结构，由于结构复杂，在水利枢纽工程中应用实例较少。海勃湾水利枢纽泄洪闸“H”型防冲墙工程成功实践，为“H”型防冲墙广泛应用打下了坚实基础。