5.2 超深防渗墙接头管施工工法技术
5.2.1 概述
传统防渗墙采用“套打法”施工，即施工二期槽孔时，在一期槽孔端部重复套打防渗墙混凝土，形成二期混凝土端部主孔，二期槽孔浇筑后，与一期槽孔形成圆弧界面的套接。水利水电工程永久建筑物基础防渗处理多采用常态高强度混凝土，如黄河小浪底主坝混凝土右岸防渗墙工程混凝土设计强度为35MPa，套打混凝土主孔，特别是深墙施工时，工效极低，加之孔斜、孔内事故影响，甚至导致施工无法进行。工程实践表明，100m以上深度防渗墙工程，采用“套打法”施工技术上是不可行的，其接头技术必须加以突破，否则，将有可能导致防渗墙防渗形式在超深覆盖层地基处理中被淘汰。
20世纪末，结合冶勒水电站100m深墙现场试验和主体工程施工，对“双反弧接头法”进行了系统研究，结果表明，该种接头形式接头效果好，在100m左右深墙施工中具有一定的可行性，但由于该方法对一期槽孔边孔孔斜要求高，特别是二期双反弧槽孔遇孤、漂石时，施工十分困难，尚没有有效方法解决，局限性较大[9-10]。
20世纪80年代，“接头管法”在葛洲坝工程做过试验，但由于设备机具限制，基本不成功。之后一段时期，也有过少数研究，但离工程要求相距甚远，甚至有被全盘否定的趋势。迫于超深与复杂地质条件防渗墙应用的需求，在充分调研和分析的基础上，从拔管机理研究入手，研发新型拔管机设备，系统开展接头管技术研究，以解决超深防渗墙接头技术的技术难题。
在充分总结先期研究的经验基础上，基础局进行了新型大口径液压拔管机设备设计和实施方案策划，在江苏润扬大桥北锚碇地下连续墙工程中进行了现场试验和工程应用，完成了第一代抱紧式大口径液压拔管机的研发工作，实现了50m左右深度防渗墙接头管的顺利实施，并形成了配套工艺。此后，在机理研究的基础上，研发了第二代YBJ系列卡键直顶式大口径液压拔管机[11]，依托尼尔基、黄壁庄等工程和冶勒[12]、下坂地、狮子坪、泸定、旁多、黄金坪、新疆小石门水库等100m以上深度防渗墙工程开展应用研究，最终拔管机定型产品化，最大拔管直径可达2.0m，最大拔管深度可达200m，并形成了系统的接头管接头工法技术，解决了超深防渗墙接头施工的技术瓶颈，创造了拔管158m的施工纪录[13-16]。
5.2.2 工艺原理
接头管法是在防渗墙一期槽成槽后，在与二期槽孔接头部位预先下设一根直径接近墙体厚度的钢管，待一期槽中的混凝土接近初凝状态时用拔管机将其拔出，形成一个深孔，然后进行二期槽开挖和混凝土浇筑，一期槽孔与二期槽孔形成了圆弧连接，接头紧密，起到了防渗效果[17]。
防渗墙接头采用接头管（板）工法具有施工速度高、节约材料和提高施工质量的优势，尤其在提高施工速度和保障施工质量方面，比用传统的施工方法具有明显的优势。一般情况下，与“套打法”相比，可节约至少25％的工期，节约1/6～1/4的混凝土材料用量。
5.2.2.1 工法特点
（1）与国内外同类产品比较，拔管机设计科学合理，结构新颖，研制成本降低30％～40％。
（2）与水利水电工程传统套打接头法施工相比，墙体连接质量可靠，可节约墙体材料用量20％～30％，节约造孔工时20％～30％。
（3）液压站的设计采用大、小两个双油泵系统，大油泵主要用于正常的起拔，小油泵用于拔管初期，可以连续地微动起拔，控制了混凝土与管壁凝聚力的过度增长，解决了初拔时机难以准确测定的难题，避免了铸管现象的发生。在顶升过程中两个油泵还可以同时工作。
（4）采用温度、压力补偿调速阀装置，使4个油缸始终处于同步工作状态，实现了拔管中的受力平衡，缸体不易受损。
（5）提出了“限压拔管法”施工理论，建立了液压拔管机的拔管力、混凝土的凝固情况和压力表压力的关系，将混凝土的凝固情况、液压拔管机的拔管力直接反映在液压系统的压力表上，并设置了拔管时各阶段压力上、下限值，在规定范围内拔管，解决了由于拔管时间误判，导致拔管失败的现象。实践证明了这一理论的正确性，“限压拔管法”已被广泛应用于防渗墙的拔管施工中。
（6）接头管管体结构、管体间连接方式等均为创新性设计，使用简捷且安全性能高。
5.2.2.2 适用范围
该工法适用于水电站大坝基础防渗墙和围堰防渗墙工程施工，以及江河湖海大堤防渗和城市高层建筑、地铁等地下连续墙工程施工，墙体深度为40～200m，厚度在2m以下。
5.2.2.3 工艺流程
接头管法施工工艺流程如图5.14所示。
5.2.2.4 操作要点
接头管法核心技术是准确掌握起拔时间。起拔时间过早，混凝土尚未达到一定的强度，就有可能出现接头孔缩孔或垮塌；起拔时间过晚，接头管表面与混凝土的黏结力和摩擦力增大，增加了起拔的难度，甚至被埋住。起拔力的大小与起拔时间，水泥的品种、标号，混凝土的配合比，初凝时间和浇筑速度等因素有关。
施工中要以实验室提供的混凝土初凝时间为基本依据，进行混凝土初凝现场模拟试验，准确测定混凝土初凝时间。在混凝土初凝前活动接头管，确定最大拔管力和最小拔管力。启动微动系统，使接头管始终处于运动状态。在拔管施工的过程中向接头管内注入泥浆。施工要点如下：
图5.14 接头管法施工工艺流程图
（1）以实验室提供的混凝土初凝时间为基本依据，进行混凝土初凝现场模拟试验，准确测定混凝土初凝时间。
（2）当浇筑的混凝土接触到底管位置时进行取样（只进行一次即可）。混凝土装在容器中将其放在泥浆10m以下随时用于观察。根据实验室提供的混凝土初凝时间报告，提前2h查看容器中混凝土的凝固情况，当试验的混凝土呈现明显的固态状时（此时混凝土从容器中取出后应成一完整的形状）便可进行初拔。
（3）严格控制混凝土浇筑速度，常态混凝土（其初凝时间为6～8h），浇筑时混凝土面上升速度不应大于6m/h，正常拔管力控制在900～1200kN。塑性混凝土（其初凝时间为9～15h），浇筑时混凝土面上升速度不应大于4.5m/h，正常拔管力控制在900～1500kN。
（4）在混凝土浇筑5h后必须上下活动接头管。
（5）遵循限压拔管法理论，最大拔管力和最小拔管力必须始终控制在允许范围内。常态混凝土浇筑开始6h后，塑性混凝土浇筑开始8h后应启动副泵，使接头管处于慢速上升状态，一般情况下副泵不应停止运行。
（6）接头管每拔出10～12m后必须向接头管内注入泥浆。
（7）拔管不必待混凝土浇筑完后进行，可边浇筑边拔管。
（8）接头管下设时应尽量将管子下到底，但下管时如遇到障碍物应立即停止接头管的下设，并将管子提高30cm以上。混凝土的初凝时间应从混凝土接触接头管时算起。
（9）每次起拔时都必须锁紧抱紧圈。
（10）拔管的速度应小于混凝土面上升速度，原则上不应超过4m/h。
（11）试验容器内的混凝土达到凝固时的拔管力应为最小拔管力，根据这个力限定一个最大拔管力，这个力不应超过最小拔管力的1.5倍（50m左右深的孔指导压力为6～9MPa）。
拔管机设有操作手柄2个，左侧大阀控制大泵，右侧小阀控制小泵。当拔管力小于最小拔管力时，应立即停止用大泵拔管，改用小泵起拔，并随时观察小泵的压力变化。
图5.15 接头管拔管现场施工图
（12）补浆原则。最多拔出3根管后必须从接头管中补进泥浆，防止真空。
（13）导向槽中最上层的混凝土达到初凝状态时，才可将管子全部拔出。
5.2.2.5 主要设备
主要设备包括拔管机、接头管、起重吊车、运输汽车等。拔管机如图5.1所示，接头管拔管现场施工如图5.15所示。