西泉眼水庫應急維修加固工程塑性混凝土防滲墻施工質量控制

陳 英，仲兆偉，劉小偉

(1.黑龍江省水利工程建設局，哈爾濱150081;2.黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080;3.廣州市水利科學研究所，廣州510220)

1 工程概況

西泉眼水庫是一座以灌溉、防洪、除澇為主，兼顧養魚、發電等綜合利用功能的大(2)型水利樞紐工程。水庫總庫容4.78億m3，50 a一遇防洪高水位為212.1 m，設計洪水位為212.1 m，校核洪水位為214.25 m，調節庫容2.45億m3。樞紐工程主要由攔河壩、溢洪道、輸水洞和電站等組成。攔河壩為礫質土心墻土石壩。壩頂高程215.1 m，防浪墻頂高程216.3 m，壩頂寬8 m，最大壩高29.1 m。壩體、壩基防滲采用混凝土防滲墻進行防滲處理，防滲墻厚度為80 cm，防滲墻頂高程為213.1 m，防滲墻底高程進入強風化層1 m，下接帷幕灌漿。帷幕灌漿單排布置，孔距為1.5 m，深度至巖石吸水率＜5 Lu。土壩樁號0+030～0+088，壩體采用混凝土防滲墻處理。

2 塑性混凝土防滲墻控制要求

塑性混凝土防滲墻厚80 cm，28 d抗壓強度為3.5～5 MPa，彈性模量為500～1 000 MPa，抗滲允許比降〔J〕≥60，滲透系數 ＜n×10－7cm/s。

塑性混凝土防滲墻澆筑時應鑿除墻頂部不合格的多余混凝土，然后澆筑C15混凝土至墻頂，并預留深15 cm，底寬15 cm，頂寬30 cm的鍵槽。

墻體材料拌合物應具有良好的施工性能，塑性混凝土的水泥用量≥80 kg/m3，膨潤土用量≥40 kg/m3，水泥與膨潤土合計≥240 kg/m3，砂率≥45%。

防滲墻應具有完整性，不得有混漿、夾泥、斷墻、空洞現象。塑性混凝土墻體材料入孔坍落度為18～22 cm，擴散度34～40 cm，坍落度保持15 cm以上時間≥1 h，出凝時間＜8 h。終凝時間≤48 h，混凝土密度＜2.1 t/m3。混凝土拌合及運輸能力應大于混凝土澆筑強度的1.5倍，混凝土拌合及運輸應該保持連續性，若因故障時間≤40 min。

3 防滲墻施工要點

3.1 采用沖擊鉆造孔

造孔采用沖擊鉆機進行主孔鉆進，鉆進過程中利用鉆頭對原地層進行沖擊擠密，抓斗施工過程中對原地層進行切削。由于沖擊鉆與抓斗在土層中的施工工效較高，可以保證槽孔開槽后在較短時間內具備澆筑條件，該施工工藝可以有效的預防土層縮孔。成槽完畢進行混凝土澆筑過程中，根據實際澆筑混凝土與理論澆筑混凝土方量的對比計算，可有效監控縮孔現象。

3.2 對漏漿、塌孔、埋鉆等孔故的預防處理

在碎石集中的地層中施工時，很容易出現塌孔、埋鉆等孔故現象。對此，在造孔、清孔中所使用的泥漿全部采用黑龍江省龍江縣生產的優質膨潤土所制成的泥漿進行固壁，定期檢查泥漿的各項性能指標。同時在槽孔附近準備一定數量的堵漏材料，如優質黏土、鋸末等。

4 施工現場試驗

為了驗證防滲墻施工的有關技術參數、施工工藝、施工材料的合理性及造孔施工時地層的穩定性等，工程開工前，在防滲墻軸線上選定3個槽段進行生產性試驗。試驗槽段分為兩個Ⅰ期槽和一個Ⅱ期槽，Ⅰ期槽長為6.8 m，Ⅱ期槽長為6.8 m。

試驗內容包括:①泥漿配合比試驗;②“上抓下鉆法”成槽工藝試驗;③澆筑工藝試驗;④接頭管工藝試驗等;⑤槽段劃分是否具有合理性的驗證。

5 塑性混凝土配合比

配合比成果見表1。用料量見表2。

表1 塑性混凝土防滲墻施工配合比 kg

表2 防滲墻施工用料量一覽表 kg/m3

6 孔斜和孔深控制

1)穩固鉆機:采取鑲鑄地錨緊固鉆機底盤的措施，使鉆機在正常運轉過程中始終處于平穩狀態。

2)采用合理的鉆進方法和工藝技術參數，包括準確定向、采用加長鉆具鉆進、控制機械鉆速、不使用彎曲、癟陷的鉆桿等。

3)根據鉆孔情況，5～10 m進行一次孔斜測量，及時了解鉆孔軌跡。

4)一旦發現鉆孔超偏，盡快采取措施予以處理。

5)采用高精度的測斜儀，配置專職人員進行測斜，準確掌握鉆孔的實際軌跡，減少人為因素和儀器自身誤差的影響。

6)孔深驗收在現場監理的監督下使用專用的測繩進行測量，且使用前對測繩進行檢查校準。測量前將沖擊鉆機取出的地層終孔巖樣進行妥善保存并做好相應記錄，為孔深的確定提供充分的依據。

7 清孔換漿和接頭孔的刷洗控制

1)槽孔終孔驗收后，開始組織進行清孔換漿工作，Ⅱ期槽終孔后還需進行接頭孔的刷洗。本工程清孔方案主要有沖擊鉆機抽桶法清孔和抓斗撈取法清孔。

2)接頭孔的刷洗采用具有一定重量的圓形鋼絲刷子鉆頭，利用鉆機帶動鋼絲刷子鉆頭不斷的由孔底至孔口進行往返運動，從而達到清洗接頭孔壁目的。接頭孔壁洗刷的結束標準是刷子鉆頭基本不帶泥屑，并且孔底淤積不再增加。

3)清孔換漿結束后1 h，用測餅測量孔底淤積厚度，并在槽孔底部0.5 m部位取樣，進行泥漿試驗。當孔底淤積厚度≤10 cm且泥漿各項性能指標達到標準，即可結束清孔換漿工作。清孔合格后，應于4 h內開澆混凝土，如不能按時開澆，應在澆筑前重新按清孔標準進行檢測，若不合格需重新清孔或采取其它補救措施。

8 塑性混凝土澆筑工程控制

1)澆筑過程中，導管埋入混凝土的深度要求為:1≤h≤6 m，以方便起拔并嚴禁將導管拔出混凝土面。

2)混凝土面上升速度應≥2 m/h，并保證均勻上升，同時控制各處高差在500 mm以內，特別是由于槽段內埋設灌漿管，應嚴格控制混凝土澆筑的上升速度和混凝土面的高差。

3)至少每隔30 min測量一次槽孔內混凝土面深度，每隔2 h測量一次導管內的混凝土面深度，并及時填繪混凝土澆筑指示圖及混凝土澆筑量隨深度的理論變化曲線，指導導管的拆卸工作。當澆筑方量與混凝土頂面位置不相符時，應及時分析，找出問題所在，及時處理。

4)澆筑過程中，密切注意槽口情況，若發現預埋件上浮，應稍作停澆，同時，在預埋件上面加壓重物，在不超過規定的中斷時間內繼續澆注。

5)不符合質量要求的混凝土嚴禁澆入導管內，防止入管的混凝土將空氣壓入導管內，另外，槽孔口應設置蓋板，避免混凝土散落槽孔內。

6)混凝土終澆頂面高于設計高程500 mm。

9 混凝土質量標準、檢驗方法

1)澆筑前應按圖紙要求完成混凝土室內配比試驗，試驗內容包括坍落度試驗和試塊檢測試驗。

2)混凝土取樣應遵循下列原則:

抗壓試件:每個單元槽段均需取樣，每槽段混凝土澆筑方量在100 m3以內，取1組試件;混凝土澆筑方量在100～300 m3取兩組試件;混凝土澆筑方量在300 m3以上取3組試件(槽孔上、中、下部各一組)。

抗滲試件:每3個槽段取1組試件。

彈模試件:每10個槽段取1組試件。

取樣時，每組試塊應按規范要求制作、養護，確認達到28 d齡期后做室內檢測試驗。

入槽口的混凝土應進行性能指標檢測，主要包括:溫度、強度及其他設計要求檢測的項目，混凝土試塊按要求制作，及時送檢，以便對混凝土質量進行綜合評價。

為了準確測試墻體混凝土試塊的指標，澆注過程中遵照監理工程師的要求進行抗壓、抗滲、彈模試件的取樣工作。

10 質量評定

質量評定結果見表3。

表3 防滲墻塑性混凝土抗壓強度統計分析

抗滲系數平均值 1.89×10－8，彈性模量平均值87.0 MPa，通過以上方法對塑性混凝土防滲墻控制，保證防滲墻施工質量。

［1］中國水利水電基礎工程局.SL174－96水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規范［S］.北京:中國水利水電出版社，1996.

［2］長江勘測規劃設計研究院.SL313－2004水利水電工程施工地質勘察規程［S］.北京:人民交通出版社，2005.

［3］南京水利科學研究院.DL/T5100－1999水工混凝土外加劑技術規程［S］.北京:中國電力出版社，1999.

［4］水利水電長江葛州壩工程局.SL52－93水利水電工程施工測量規范［S］.北京:中國水利水電出版社，1993.

［5］中國長江三峽工程開發總公司，中國葛州壩水利水電工程集團公司.DL/T5144－2001水工混凝土施工規范［S］.北京:中國電力出版社，2001.