南水北調(diào)配套工程大寧調(diào)蓄水庫西堤防滲墻施工技術(shù)

王大勇，教婷婷

（中國水電基礎(chǔ)局有限公司四公司，301700，天津）

南水北調(diào)配套工程大寧調(diào)蓄水庫西堤防滲墻施工技術(shù)

王大勇，教婷婷

（中國水電基礎(chǔ)局有限公司四公司，301700，天津）

北京市南水北調(diào)配套工程大寧調(diào)蓄水庫工程西堤防滲采用塑性混凝土防滲墻布置，“兩站一抓”法成槽，“泥漿下直升”法澆筑，“接頭管”法槽段連接。大寧水庫西堤防滲墻施工投入足夠資源，選擇實力強大、信譽良好的施工隊伍，為類似工程的施工管理提供了較好的實例。

塑性混凝土防滲墻；兩鉆一抓法；接頭管；施工

一、工程概況

大寧水庫位于北京市房山區(qū)大寧村，與南部的稻田水庫及馬廠水庫組成永定河滯洪水庫，是南水北調(diào)中線配套工程。大寧水庫總庫容為4611萬m3，防洪標準為100年一遇。本次防滲墻施工內(nèi)容包括新建庫岸堤基混凝土防滲墻、新建泵站及庫尾橡膠壩、改造及維護庫區(qū)現(xiàn)有建筑物等。大寧水庫西堤防滲墻軸線長3073.6 m，成墻面積42443.2 m2，墻體厚0.6 m，成槽深度9.5～28.1 m。

二、混凝土防滲墻施工

1.設(shè)計標準

①塑性混凝土防滲墻深入基巖2 m以上。

②塑性混凝土墻體材料28 d齡期的物理力學指標為：彈性模量不大于 1500 MPa，抗壓強度 2.0～5.0 MPa，滲透系數(shù)小于1×10-6cm/s。

③防滲墻終澆高程要高于設(shè)計墻頂高程0.5 m，墻體厚度不小于設(shè)計厚度。

2.導墻及施工平臺施工

根據(jù)西堤特定的地質(zhì)特征，將液壓抓斗施工平臺布置在防滲墻軸線靠近庫區(qū)一側(cè)，將CZ30型沖擊鉆機布置在防滲墻軸線遠離庫區(qū)一側(cè)。沿軸線平整場地后，將原地面開挖至要求的深度，將鉆機平臺碾壓密實并鋪設(shè)50 cm厚碎石墊層，鋪上間距為70 cm、15 cm×15 cm×600 cm 的方木，然后上鋪輕軌；倒渣平臺布置在防滲墻軸線的上游側(cè)，碾壓密實后，澆筑20 cm厚C15鋼筋混凝土，排漿溝斷面尺寸為60 cm×50 cm。導墻為C15鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用反鏟開挖立模板澆筑。開挖土方就近堆放，待導墻澆筑成形后用裝載機回填至導墻外側(cè)至導墻以下10 cm，導墻內(nèi)側(cè)回填黏土。導墻模板采用預制木制模板，用溜槽直接入倉，振搗棒振搗密實。

3.固壁泥漿

優(yōu)質(zhì)泥漿有利于成槽時的孔壁穩(wěn)定，有利于混凝土澆筑質(zhì)量的控制。考慮本工程的地質(zhì)條件，采用優(yōu)質(zhì)Ⅱ級鈉基膨潤土進行泥漿拌制，分散劑為工業(yè)用碳酸鈉（Na-CO3），增稠劑為中黏度羧甲基纖維素鈉（CMC），配漿用水采用庫區(qū)內(nèi)的新鮮純潔的淡水。泥漿的配比經(jīng)檢測滿足施工造孔要求，具體配比見表 1。

泥漿攪拌選用高效、低噪聲的NJ—800型高速攪拌機，拌制過程中摻加適量的NaCO3、CMC等外加劑，隨時檢測泥漿性能指標，保證漿液滿足施工要求。新配制好的泥漿要在儲漿池中放置24 h，待充分膨化后再使用。儲漿池中的泥漿要經(jīng)常攪動，保持其性能指標的均一，避免沉淀和離析。膨化好的泥漿經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)送至槽孔供造孔使用。為保證膨潤土泥漿的質(zhì)量，使用中加強了原材料質(zhì)量檢測、配合比調(diào)試、泥漿回收管理等各項工作。

4.成槽施工

（1）槽段劃分

根據(jù)防滲墻的厚度、深度和抓斗的性能，將本工程混凝土防滲墻Ⅰ期、Ⅱ期槽段長度劃分為5.6 m、6.2 m，槽段之間主孔套接，具體尺寸如圖1所示。

（2）造孔成槽施工

根據(jù)西堤防滲墻軸線上的地質(zhì)情況和施工經(jīng)驗，防滲墻造孔施工采取“兩鉆一抓”法成槽，即主孔采用沖擊鉆機鉆進，抽筒法排渣，相鄰兩個主孔鉆進至設(shè)計深度后，用液壓抓斗抓取中間副孔。成槽過程中要隨時往槽孔內(nèi)補充泥漿，保持漿面在導墻以下0.5 m處。

（3）特殊地層造孔施工

①小清河和小啞叭河河床地段，覆蓋層為沙礫石地層，內(nèi)含大量孤石和探頭石，其中石塊最大直徑1.5 m，造孔過程中液壓抓斗無法抓取，并且地層中嚴重漏漿，只能采用沖擊鉆以重鉆加大對孤石、探頭石的破碎力，同時對地層進行擠密，減少泥漿漏失量。

②樁號XD1+300.000～XD1+600.000段地層為粉細沙層，造孔過程中漏漿塌孔嚴重。單孔漏漿采用回填黏土鉆進處理，槽孔采用投鋸末、水泥、稻草或高水速凝材料等進行堵漏處理，并用沖擊鉆擠實鉆進，確保孔壁、槽壁安全。孔口塌孔時采取布置插筋、拉筋和架設(shè)鋼木梁等措施，保證槽口的穩(wěn)定，或者采取回填黏土、柔性材料或低標號混凝土等方法進行處理。

圖1 塑性混凝土防滲墻槽孔劃分示意圖

表1 膨潤土泥漿配合比及性能指標

表2 每立方塑性混凝土防滲墻配合比（單位：kg）

③施工平臺最低高程為47.2 m，最高高程為63.3 m，因此沿軸線方向布置了近15個臺階，臺階最大落差為6.8 m。對于變臺階的位置，一般先施工高程低的工作面，預留出接頭孔，然后沿低平臺軸線處回填沙石料至高平臺處，從上部作業(yè)接頭孔，保證變臺階處的墻段連接。

5.清孔換漿

槽孔終孔并驗收合格后，即可進行清孔換漿工作。孔深小于20 m時可采用抽桶法清孔換漿,孔深不小于20 m時采用氣舉反循環(huán)方法。回收的泥漿經(jīng)沉淀池凈化處理后返回槽孔，同時向槽內(nèi)補充新鮮泥漿，換漿量約為槽孔內(nèi)泥漿總量的1/3。二期槽孔清孔換漿結(jié)束前，用刷子鉆頭分段洗刷一期槽孔端頭的泥皮和地層殘留物，以刷子鉆頭上基本不帶泥屑、孔底淤積不再增加為合格標準。

槽孔清孔換漿結(jié)束后1 h達到如下標準：槽底淤積厚度不大于10 cm，槽內(nèi)泥漿密度小于1.15 g/cm3，馬氏漏斗黏度32～50 s，含砂量不大于6%。

6.泥漿下澆筑混凝土

①塑性混凝土配比經(jīng)試驗確定，具體指標見表2。

塑性混凝土出機口坍落度20～24 cm，保持15 cm以上時間應不小于1 h；入槽擴散度 34～40 cm；拌和析水率小于3%；熟料初凝時間不小于6 h，終凝時間不大于24 h；密度不小于2100 kg/m3。

②混凝土采用泥漿下直升導管法澆筑。采用φ250 mm鋼制導管，絲扣連接，25 t吊車或沖擊鉆機下設(shè)。一期槽端導管距孔端1～1.5 m，二期槽端導管距孔端1.0 m，兩導管間距不大于3.5 m。當槽孔底部的高差大于250 mm時，導管應布置在其控制范圍的最低處。導管的連接和密封必須可靠。應在每套導管的頂部和底節(jié)導管以上部位設(shè)置數(shù)節(jié)長度為0.3～1.0 m的短管。開澆前，導管底口距槽底應控制在 150～250 mm范圍內(nèi)。

③混凝土澆筑采用的隔水栓塞為球塞式，球塞的直徑略小于澆筑導管直徑，澆筑前把球塞放入導管，起到隔離泥漿和混凝土接觸的作用。在每根導管開澆前，先注入適量的砂漿，再備足夠的混凝土（考慮導管內(nèi)容積及封埋導管的方量），一次性對導管進行封堵，擠出塞球并埋住導管底端。

④混凝土由攪拌站拌和后用罐車送至孔口，經(jīng)溜槽分流后進入各個導管。在澆筑過程中控制各導管均勻下料，并經(jīng)常用測繩測量混凝土面上升速度，保持槽孔內(nèi)混凝土面的高差小于0.5 m，根據(jù)混凝土面的上升速度和導管的埋深及時起拔導管，導管埋入混凝土的深度不得小于1.0 m，不宜大于6.0 m，以方便起拔并嚴禁將導管拔出混凝土面，混凝土面上升速度不小于2 m/h。為了保證混凝土的澆筑質(zhì)量及設(shè)計要求的高度，混凝土的終澆高程高于設(shè)計墻頂高程0.5 m。

7.防滲墻槽段連接

本工程槽段連接采用 “接頭管法”，即在清孔換漿結(jié)束后，在一期槽孔兩端位置下設(shè)φ60 cm的鋼制接頭管，接頭管分節(jié)制作，長度為6.0 m，插銷連接，孔口固定，在混凝土澆筑過程中，根據(jù)混凝土的初凝時間和混凝土面的上升速度起拔接頭管，形成二期槽孔端孔，采用吊車配合YBJ—600型液壓拔管機下設(shè)與起拔接頭管。該方法是目前國內(nèi)外防滲墻槽段連接最為先進的，具有其他接頭連接方式無可比擬的優(yōu)勢。

三、防滲墻質(zhì)量檢查

1.塑性混凝土抗壓強度檢驗結(jié)果

抗壓強度最大值famax=5.3 MPa，抗壓強度最小值famin=2.0 MPa。本工程共檢測抗壓強度試件550組，混凝土強度保證率在90%以上，全部符合設(shè)計要求。

2.塑性混凝土滲透系數(shù)檢驗結(jié)果

滲透系數(shù)最大值Kmax=4.2×10-7cm/s，滲透系數(shù)最小值Kmin=0.019×10-7cm/s，滲透系數(shù)平均值Kavr=0.53×10-7cm/s。本工程檢測的27組滲透系數(shù)試件檢驗結(jié)果，全部符合設(shè)計要求。

3.塑性混凝土孔口取樣彈性模量檢驗結(jié)果

彈性模量最大值Emax=1474 MPa，彈性模量最小值Emin=457 MPa，彈性模量平均值Eavr=873 MPa。本工程檢測的26組彈性模量試件檢驗結(jié)果，全部符合設(shè)計要求。由以上結(jié)果可以看出彈性模量偏大，主要原因是計算在水下澆筑混凝土強度損失過于保守，水泥摻量較多或膨潤土摻量較少所致。

4.防滲墻墻體檢查孔注水驗證

沿軸線每隔 100～130 m布設(shè) 1個檢查孔，選用XY—2型巖心鉆機施工，鉆孔直徑76 mm，分段做常水頭注水試驗。本次共布置注水檢查孔25個，其中墻體檢查孔17個，槽段接縫檢查孔8個，累計完成鉆孔進尺336.76 m，完成注水試驗92段。25個檢查孔注水試驗結(jié)果表明：墻體檢查孔滲透系數(shù)K值均滿足設(shè)計1.0×10-6cm/s的要求，施工檢查質(zhì)量完全符合設(shè)計要求。

5.無損檢測

①防滲墻完工后，業(yè)主委托北京水利科學研究所對西堤防滲墻使用孔內(nèi)聲波檢測法和孔內(nèi)數(shù)字電視成像法進行無損檢測，測試結(jié)果均說明混凝土防滲墻的連續(xù)性和均勻性較好。

②北京市南水北調(diào)工程質(zhì)量監(jiān)督站委托中國水利水電科學研究院對西堤防滲墻使用探地雷達和大地電導率儀檢測 XD2+940.000～XD3+040.000段共100m的防滲墻，探測成果總體分析：所測防滲墻完整性及均勻性較好，只有兩處小的不均勻，但不會對防滲墻的防滲效果產(chǎn)生影響。

四、結(jié) 語

①對漏失性嚴重的地層進行防滲墻施工，應優(yōu)先采用 “鉆劈法”造孔、優(yōu)質(zhì)膨潤土泥漿固壁的方法施工，可以充分利用沖擊鉆機反復沖擊、擠壓密實地層的特點，穩(wěn)固孔壁，避免出現(xiàn)大面積漏漿和嚴重的塌孔現(xiàn)象。

②槽段連接采用接頭管技術(shù)，保證了槽段的搭接厚度，大大提高了施工工效。

③北京市南水北調(diào)配套工程大寧調(diào)蓄水庫工程西堤防滲墻的順利完工證明了選擇實力強大、信譽良好和知名度高的基礎(chǔ)專業(yè)施工隊伍，投入足夠的資源，精心組織，嚴格管理，是干好工程的關(guān)鍵所在，同時也為今后類似工程的施工管理提供了較好的實例。■

[1]高鐘璞.大壩基礎(chǔ)防滲墻[M].北京：中國電力出版社，2000.

[2]中國水利水電基礎(chǔ)工程局.水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范(SL174-96)[M].北京：中國水利水電出版社.

[3]中國水電基礎(chǔ)局有限公司.水電水利工程混凝土防滲墻施工規(guī)范（DL/T5199-2004）[M].北京：中國電力出版社.

[4]中國長江三峽工程開發(fā)總公司.水工混凝土施工規(guī)范（DL/T5144-2001）[M].北京：中國電力出版社，2001.

責任編輯 車小磊

Impervious wall construction technology for west embankment of Da Ning storage reservoir,a subsidiary project of South-to-North Water Diversion Project

Wang Dayong，Jiao tingting

For the west embankment's seepage-prevention of the Da Ning storage reservoirs，a subsidiary project of the South-to-North Water Diversion Project in Beijing area， the plastic concrete seepage-proof wall is built，the slots cut by “drilling and grasping” method， the concrete poured through method of “under-mud catheter”and the slots connected through “pipe joint construction technology”.The sufficient resources are invested and the construction team with good reputation is selected for the construction of this seepage-proof wall to provide a good example for similar project construction and management.

the plastic concrete seepage-proof wall； “drilling and grasping” method； under-mud catheter；construction

王大勇（1983—），男，助理工程師。

TV697.32

B

1000-1123（2011）04-0061-03

2011-01-11