新疆蘑菇湖水库混凝土地下连续墙抓斗法建造

（1）概述。蘑菇湖水库位于新疆石河子市以北25km处，是玛纳斯河下游冲积平原的一座大（Ⅱ）型注入式水库，坝体为均质土坝。坝长15km，坝顶宽6m，最大坝高18m，总库容1.8亿m3。该水库由于存在坝体浸润线逸出点偏高、裂缝、浅层滑坡、坝基软弱和地震液化等与水的渗流作用密切相关的病险情，被列为新疆维吾尔自治区首批重点病险水库之一。

该工程止水加固处理设计采用了超薄混凝土地连墙方案。设计墙厚250～300mm，墙体深入坝基土层或截穿砂层并深入其下土层2m，最大深度为24.5m，防渗墙总长1800m，截水面积26000m2。防渗墙体采用C5塑性混凝土，抗渗标号W6，胶凝材料为525号高抗硫酸盐水泥。

由于地连墙设计墙体厚度最大仅为300mm，加之工期紧迫等因素，这都是常规混凝土地连墙施工工艺所无法实现的。为了满足工程需要，在引进目前国际上最为先进的成槽设备——液压抓斗的基础上，改制了规格与设计墙体厚度一致的斗体，从而可以采用液压抓斗这种先进的成槽设备进行超薄混凝土地连墙施工，施工效率大幅度提高，有效缩短了施工周期，降低了工程造价，提早发挥了工程效益。

（2）施工方法及主要技术措施。

1）施工准备。根据坝体土质在浸润线以上呈坚硬～硬塑态，以及碾压干重度达到1.7～1.8g/cm3（局部干重度为1.46～1.56 g/cm3）的具体情况，结合液压抓斗成槽速度较快的特点，未专门建造施工导向槽，而是充分利用液压抓斗自身良好的三级导向系统，在人工开挖出的宽0.3～0.4m、深0.5m的导槽内直接进行挖槽施工。从实施的效果来看是完全可行的，除局部地段槽口坍塌较为严重外，绝大部分槽口只有轻微坍塌，完全能够保证施工的正常进行，不但节省了时间，而且减少了不必要的开支。

2）槽段划分。槽段长度的划分要考虑混凝土浇筑强度和尽量减少墙段接头的原则。根据地层条件和施工方法，将Ⅰ期、Ⅱ期槽段长度分别划分为10m和8m，这样既有利于抓斗优势的发挥，又能充分利用3套浇筑导管的效用，总体减少了墙段接缝，提高了施工效率。

3）施工机具。成槽机具为意大利土力公司生产的HC—60型液压抓斗，配备改制的250mm和300mm两种规格的薄型斗体。该设备因具有独特的三级导向系统和斗体可360°任意旋转的良好性能，使得其具备了更大的灵活性和可操作性，为施工带来了很大方便。另外，在较坚硬的地层中配备XY—2型回转钻机进行钻孔，配合液压抓斗成槽。

4）成槽工艺。(www.xing528.com)

①直挖成槽：根据坝体补充勘探资料，在工程伊始将成槽方案初步确定为液压抓斗直挖成槽，先施工Ⅰ期槽段，再施工Ⅱ期槽段形成连续墙体。在每一槽段中先抓单数孔（主孔），后抓偶数孔（副孔）。每孔长度与抓斗张开宽度（2.5m）基本相同。此种方法在坝体的正常地段是完全可行的，平均工效可达到200m2/d。但施工中期发现，在地连墙施工的大部分地段内曾进行过高压旋喷灌浆处理，液压抓斗直挖成槽较为困难，工效大幅降低为90m/d左右，远远不能满足施工进度要求，必须采取有效措施加以解决。

②“多钻一抓”成槽。液压抓斗成槽工效明显降低的原因，初步分析是由于施工段经高压旋喷灌浆处理或坝体相对致密、坚硬，以及薄型斗体重量较轻所造成的。首先采取的措施就是“两钻一抓”的方法。钻孔采用XY—2型回转钻机、泥浆固壁、全断面钻进的工艺，钻孔直径与墙体厚度一致（250～300mm），钻孔中心距2.5m，但实施后效果并不明显。随后，逐步将钻孔中心距加密直至0.5～0.6m，工效才提高到了250m2/d左右，确保了工程按期完工。从施工情况来看，4台回转式钻机配合1台液压抓斗是较为合理的。

5）墙段连接与接头刷洗。相邻槽段的连接处是混凝土地连墙工程的一个薄弱环节，结合本工程地层特点、施工方法和场地条件等实际情况，确定采用套打一钻的接头工艺，这主要需控制好一期槽段端孔和接头孔的孔斜率，以避免墙段连接出现偏差。孔斜率一般控制在5‰以内。

为减少施工过程中各道工序之间的相互干拢，保证作业的正常、连续进行，接头刷洗没有采用常规的重锤刷洗法，而是结合液压抓斗成槽的特性，自制了特种钢丝刷，将其安装在抓斗的斗齿上，利用斗体的自重和抓斗提升、下放的灵活性刷洗接头孔混凝土壁上的泥皮，取得了事半功倍的良好效果。

6）混凝土浇筑。泥浆下混凝土浇筑采用常规的直升导管法施工初期，混凝土输送采用自卸翻斗车运输至槽段处对口进入导管漏斗。此法由于受场地条件影响太大，施工非常困难，之后改用在坝后适当部位安置混凝土泵，直接将混凝土输送至导管漏斗内进行浇筑的方法，既避免了场地条件的限制和工序间的影响，保证了混凝土浇筑的连续性，又减少了混凝土在运输过程中的离析现象，提高了混凝土的浇筑质量。

（3）效果。蘑菇湖水库大坝混凝土地连墙工程于2001年9月初正式开工，由于采用了超薄墙设计，以及液压抓斗直挖成槽和“多钻一抓”的先进施工技术，仅历时4个月时间即全面完成了常规工艺需1年以上时间才能完成的、截水面积达26000m2的混凝土地连墙施工任务，大大缩短了施工周期，平均工效达到250～300m2/d，并创下了单日完成混凝土地连墙面积690m2的最高记录。与常规混凝土地连墙篱工工艺相比，施工效率提高4～5倍，而工程造价降低了60%以上，并且墙体抗渗性能良好，真正实现了“优质、高效、低耗”的工程目标。

抓斗法地下连续墙工程完成以后，工程效果立刻显现：坝体背水面潮湿现象消失，坝后大面积沼泽洼地逐渐干枯，说明混凝土地连墙已经有效堵截了坝体渗透水流，降低了坝体浸润线，这对防止土体滑坡、保证大坝安全稳定具有重要作用。另外，水库当年首次蓄水至1.75亿m3，并逐步达到设计库容，水库应用效益开始充分发挥，确保了蘑菇湖水库“当年治理，当年受益”的目标真正得以实现。