泵送法封堵水庫底涵的施工實踐

顧東海

摘要:在水庫除險加固工程施工中,底涵封堵得好壞是防滲墻順利施工的關健。如何阻止防滲墻造孔泥漿從底涵滲漏是問題的主要因素。本文介紹用泵送砂漿充盈底涵、回填水泥漿充填底涵周圍土體、防滲墻單孔回填砼是解決防滲墻穿過底涵的處理方法的施工實踐。

關健詞:泵送法;封堵水庫底涵;施工實踐

1 工程概況

嵊州市前巖水庫除險加固工程的主壩是一座粘土均質壩,因大壩背水坡腳有大量滲水點及壩體填筑材料滲透系數較小,分析大壩可能出現了集中滲流現象,因此大壩壩體的滲透穩定性較差。根據對壩體的填筑材料的擊實試驗,其壓實系數為0.75~0.87之間,小于壓實系數0.96的要求,主壩的原有土方的碾壓質量不是很理想。為確保本工程加固質量,設計采用C10W6砼防滲墻來處理大壩的滲透穩定,同時在防滲墻軸線上設計有一排帷幕灌漿來處理壩底、壩肩的滲漏問題。

在主壩0+323m(41#槽8#孔)、高程58.6m處防滲墻施工地段有一只從壩底穿越的底涵(底高程57.6m)。據業主提供的資料及現場勘測,該涵洞進口為0.3m直徑的瓦管,長度20m,其余地段為高0.6m,寬0.4m,長40m的干砌石拱涵,而41#槽設計底高程在52.54m～53.27m之間,砼防滲墻施工須穿過底涵造孔至設計高程,因此,在41#槽砼防滲墻造孔施工前,須對底涵進行封堵。封堵作用主要體現在以下兩方面:

1.1 在施工階段確保施工機械的安全和壩體的安全

防滲墻施工過程中,各防滲墻槽段在造孔、清孔、澆筑時都有大量泥漿存在,對槽段起到了固壁、防滲的作用。如果封堵效果不理想,致使泥漿從底涵大量流失,使槽段的泥漿面下降,施工機械的自重和施工期間的振動會使壩體臨空面造成坍塌,壩體因此會受到了破壞。

1.2 使壩體、砼防滲墻的防滲效果進一步改善

根據設計地質報告,底涵的存在,對壩體會造成一定的滲漏。底涵封堵得好,可以進一步改進壩體的防滲功能,同時可以改進砼防滲墻施工質量,因為底涵有滲漏存在,在砼澆筑時會造成防滲墻砼的水泥漿流失,使砼防滲墻的施工質量降低。

2 底涵封堵設計施工方案選擇

本工程施工圖上最初設計的方案為灌純水泥漿,要求對老涵管進水口水平開挖5米后,埋設好灌漿管并在底涵涵管內用砼封堵2m,完成后壩體回填壓實,在砼防滲墻局線以外5m的涵管內封堵2m砼并埋設灌漿管,待砼強度達到標準后,進行回填灌漿施工。

按此方案施工,可以減少因灌漿壓力過高造成對壩體破壞,同時回填灌漿進行多次復灌后也能達到良好封堵效果。

但從施工角度來說,具有一定的施工困難,主要有以下幾方面:

2.1 須對迎水坡大方腳基礎進行較大面積的開挖,否則回填土的壓實質量很難達到標準,同老壩體與新填土結合部位易產生搭接縫,回填土的沉降量也與老壩體不一樣,易產生開裂,上述因素對壩體穩定不利。預計將產生開挖土方150m3,回填150m3。

2.2 防滲墻局線以外5 m處的老涵管位置在穿過壩體的公路上,須對公路進行封道處理,增加了政策處理的難度,預計開挖土方100m3,回填100m3。

2.3 對工程進度來說,當時正值防滲墻施工高峰期,增加灌漿設備在施工中會造成一定的交叉作業。

因此須考慮另一種能符合施工實際情況施工方案來處理涵洞的封堵。

在本工程防滲墻施工期間,為滿足施工需要,現場配備相應的拌和機和砼輸送泵,考慮到該砼輸送泵水平泵送距離可達300m,對底涵封堵具有一定的優勢。為確保原涵洞封堵嚴密,結合以往施工經驗,我們在做預案時采取3次封堵的辦法,以確保封堵成功:

為了阻擋泵送管的回彈以及使水泥砂漿在泵送時不從進水口溢出,從而最大程度上保證砂漿向出水口輸出,在底涵進水口砌1m厚M10漿砌塊石(內埋砼泵送管)擋墻,在漿砌塊石強度達到70%后,采用M10水泥砂漿通過泵送管從進水口對原涵洞進行第1次封堵。

進水口封堵完成后,如果輸送泵泵送的水泥砂漿不能到達出水口,則按上述進水口處理的方法,對出水口原涵洞進行第2次封堵,使整個涵洞內砂漿充填密實。如果第一次封堵時水泥砂漿已從出水口流出,則從出水口用高濃度水泥漿進行回填灌實。

封堵砂漿、水泥漿強度達到70%后,在壩頂底涵位置進行單孔造孔,造孔至原涵洞底板以下1m時,停止造孔,立即采用防滲墻C10W6砼澆筑到原涵洞上口3 m(高程61.60m)位置處。

經現場各參建單位的論證,設計單位同意,將泵送水泥砂漿方案作為封堵底涵的實施方案。

3 施工過程

在進水口漿砌石擋墻強度達到70%后,從進水口實施泵送砂漿施工,底涵計算容積為11m3,在實際施工中泵送入砂漿10m3后,出水口就有水泥砂漿流出,泵送入15m3水泥砂漿(按拌和機出料量計)后,泵送出的水泥砂漿基本充滿了出水口整個洞口,據現場估算,大約有1m3砂漿從出水口溢出,因此有將近3m3砂漿進入干砌石拱涵四周的土體內。考慮到砂漿已充盈出水口,決定停止泵入砂漿,對出水口進行必要的封口和漿砌石擋墻砌筑。

為保證封堵質量,在出水口漿砌擋墻達到70%后,再次實施輸送泵砼泵送作業,因第一次泵送作業已基本使底涵充滿砂漿,在第二次泵送作業時采用泵送水泥漿,其水灰比為1:2(水:水泥)施工,主要目的是泵送入的水泥漿體進一步充盈底涵、干砌石體周圍用高濃度水泥漿進行回填灌實。當出水口周圍土體出現水泥漿大量滲出后停止施工。

在回填砂漿后7天,在防滲墻軸線與底涵相交位置進行單孔造孔,并在造孔槽段備5T水泥和膨潤土,以備漏漿時回填之用。造孔進入底涵位置時,造孔進尺只有0.2m/h,在施工過程中槽段泥漿面并無明顯下降,說明底涵砂漿回填相當密實,按造孔進尺的速度來說,與基巖造孔的速度差不多。考慮到底涵底的孔深達11米,在完成造孔深度12米后,按預先方案要求,回填防滲墻砼到61.60m高程,24小時后再對該孔重新造孔,使底涵位置處有一個較好二襯砼面來保證整個41#槽段成槽。

4 效果評價

41#槽段于2008年11月15日施工,12月1日完成槽段的澆筑任務,在41#槽段成槽過程中,沒有出現造孔泥漿、清孔泥漿的流失,從施工質量上講,對底涵的封堵是符合預期目標的。

從投資角度上來講,泵送砂漿封堵底涵的施工方案主要工程量有15m3泵送砂漿和2T水泥的水泥漿、10m3漿砌石,總投資只有8000元左右。如果采用灌水泥漿的方案,土方開挖、回填工程量達500m3,泵入水泥漿將達到20T水泥,封口砼5m3,投資達3萬元以上。采用泵送砂漿的方案將節約2.2萬元,同時對壩體無大的損傷。

結束語

從總體效果評價上來說,本施工方案的施工工序比較簡單,施工工期也較水泥灌漿方案短,底涵封堵的施工質量從造孔時效果來看也較好,造價也比用水泥灌漿方案也有所降低,是各參建單位運用創新思維,利用現場設備成功處理底涵封堵的施工實踐。