塑性混凝土防滲墻在溪霞水庫大壩加固中應用

李震宇 聶小軍

1 工程概況

溪霞水庫位于江西省新建縣溪霞鎮境內，距南昌市 25 km，總庫容 4 936萬 m3，是一座以灌溉為主，結合城鎮供水、養殖、發電等綜合利用的中型水庫，樞紐建筑物有大壩、灌溉涵管、溢洪道等。

工程區屬低山丘陵地貌，區內水文地質條件較復雜，壩址區出露有第四系全新統堆積層和震旦系下統上施組變質砂巖和石英巖。大壩為均質土壩，據多年的運行情況看，壩體質量較差，壩基存在嚴重的滲漏問題。

2 設計、施工情況

大壩加固由江西省水利規劃設計研究院設計，采用塑性混凝土防滲墻垂直防滲。防滲墻布置于壩軸線上游 3.5m處，墻頂高程為 45.3m，主要設計指標和技術要求為:防滲墻設計厚度為0.6m，深入基巖 0.5m，滲透系數 K≤1.0×10-6cm/s，抗壓強度R28≥2.0MPa。施工段樁號為 0+120～1+020，據施工資料統計，平均成墻深度 22.6m，最大墻深 31.7m。

3 塑性混凝土防滲墻施工工藝

1)施工平臺的開挖:根據設計圖紙，確定施工平臺位置和高程，開挖平整施工場地。2)先導孔施工:在施工平臺上用 300型地質鉆機每隔 20m打一個先導孔，大致確定防滲墻軸線基巖高程。3)導墻施工:用經緯儀放樣防滲墻軸線，根據防滲墻軸線施工混凝土導墻，導墻采用現澆鋼筋混凝土結構，導墻內部尺寸宜做成比防滲墻的厚度寬 0.05 m～0.1m，導墻斷面圖見圖 1。4)泥漿系統布置。泥漿池布置在施工平臺的上游側壩中間，設泥漿池和沉淀池，配高速泥漿攪拌機、泥漿泵、管線等共同組成。5)防滲墻孔段劃分及施工次序:從防滲墻一端按順序編排孔號，每孔長度 6m，長 900m劃分為 150個槽孔。施工程序為:單號孔造孔→清孔換漿→澆筑塑性混凝土→下一個單號孔。當兩個相鄰單號孔混凝土達到一定強度后方可施工雙號孔。

4 主要施工方法

1)槽孔開挖。槽孔采用泥漿護壁薄壁抓斗開挖，施工時一孔分成三段，先抓兩頭再抓中間，長度分別為 2.8m，2.8m，0.4m，全部完成后即成一個長為 6m槽孔，質量檢查合格后即可清孔換漿。

2)泥漿護壁。抓斗開槽時，要不斷向孔內補充新泥漿，使其充滿整個槽孔段內，泥漿液面要保持在不致外溢的最高位，中途暫停施工時，漿面不應低于導墻頂面 30 cm～50 cm。在同一槽段遇到不同的地質條件時，要注意調整泥漿的性能和配合比，以適應不同的地質情況，防止塌孔。護壁泥漿配合比見表 1。

表1 每立方米泥漿各原材料用量 kg

3)清孔換漿。造孔完成后，將泥漿泵放入孔底，抽出孔底沉渣和孔內浮渣，同時在孔口注入新鮮泥漿以便置換孔內泥漿，直到孔內漿液中無明顯粒狀碎屑，換漿指標為:孔內漿液密度不大于 1.3g/cm3，粘度不大于 30 s，含砂率小于 10%，清孔換漿后應盡快安排混凝土澆灌，最長不宜超過 4 h。清孔換漿 1 h后，孔底淤積厚度增加應小于 10 cm。

4)塑性混凝土澆筑。接頭管的布設:在一期孔混凝土澆筑前，為保證一期孔與二期槽孔混凝土有良好搭接，在一期孔兩端設半圓形接頭管(用 φ600mm半圓形鋼管制成)。混凝土澆筑:混凝土澆筑采用“直升導管法”，澆筑導管必須先試壓，避免不合格的導管入槽，管頭法蘭盤必須連接緊固，防止泥漿進入混凝土澆筑導管內，混凝土澆筑導管要下至距孔底 15 cm～25 cm，技術上按澆筑水下混凝土的要求進行。

5 施工過程質量控制

5.1 成槽質量控制

造孔質量檢查指標主要有:中心偏差、孔斜率、孔寬、入巖深度、孔底淤積厚度及刷壁質量。

1)中心偏差、孔斜率及孔寬:采用經緯儀進行軸線定位后，編號確定每個槽孔的中心位置，并用樁標出，孔位允許偏差不大于3 cm。孔斜率不得大于 0.4%。施工前檢查抓斗尺寸，要確保抓斗寬度不小于設計防滲墻的厚度。

2)入巖深度:根據設計及先導孔的地質復勘資料大致判別槽孔的巖面深度，當孔深接近預計的基巖面時，要檢查抓斗出渣情況，并取樣鑒別，確定巖面深度，經確認基巖面后再抓深 50 cm～80 cm為宜。

3)孔底淤積厚度及雙號孔的刷壁質量:清孔換漿后應盡快澆灌混凝土，時間過長淤積厚度增加大于 10 cm時，應重新清孔。雙號孔清孔換漿結束前，要用吊車配合特制的鋼絲刷對單號孔側的混凝土分段刷洗，合格的標準是刷洗過程中孔底淤積不再增加。

5.2 泥漿質量控制

施工過程中泥漿質量控制的指標有:泥漿密度、泥漿粘度、泥漿含砂率。泥漿質量應符合表 2的要求，對劣化泥漿應廢棄處理。

表2 泥漿質量控制指標

5.3 混凝土澆筑質量控制

塑性混凝土的原材料按規范和技術要求進行抽樣檢驗，質量合格后才允許進場使用。澆灌時根據配合比報告稱量配制，坍落度控制在 18 cm～22 cm，擴散度控制在34 cm～40 cm。開澆后應保證混凝土的連續供應，且孔內混凝土面上升速度不得低于 2m/h。澆筑過程中要經常測量混凝土導管內外的混凝土面的高差，以控制導管埋入混凝土的深度在 1.0m～6m之間。隨著混凝土上升接頭管要適當活動并逐漸往上拔，起拔時機根據混凝土初凝時間確定，要防止鑄管，但也不能起拔太早，否則將導致接頭混凝土塌落，不能形成弧形接頭。

6 施工質量檢測結果

6.1 混凝土試塊抗壓和抗滲性能檢測

每個槽孔澆筑過程中，在孔口隨機取樣，按每個槽孔分別取一組試件(即抗壓 3塊，抗滲 6塊)，150個槽孔共計 150組抗壓、抗滲試件，28 d齡期后對檢測結果進行統計，根據統計結果知，抗壓和抗滲性能均滿足設計要求。

6.2 探坑開挖檢查

在防滲墻上取 4號，54號，111號，145號孔探坑檢查，探坑深度為 3.1m～3.4m，并從墻體中取芯進行抗壓和抗滲指標檢測。外觀檢查結果為:防滲墻外觀平整，完整性、連續性好，混凝土密實，接頭緊密無夾泥層，墻體厚度滿足設計要求。4個探坑各取芯一組，檢測結果為:抗壓強度 2.0MPa～8.2MPa，抗滲系數 3.91×10-8cm/s～3.96×10-7cm/s，滿足設計要求。

7 結語

1)塑性混凝土防滲墻施工技術在新建縣溪霞水庫大壩除險加固中得到了成功應用，它具有施工質量好，成墻厚度適中，速度較快，防滲效果好的特點，較適合用于中低土壩的壩基和壩體的防滲。

2)通過對加固后溪霞水庫大壩壩基測壓管、壩體測壓管及滲流量觀測資料分析，發現浸潤線降低，滲流量減小，壩體、壩基滲流穩定，取得了預期的加固效果。

[1] 關志誠.土石壩基礎混凝土防滲墻關鍵技術指標選擇[J].水利水電技術，2009(5):31-34.

[2] SL 174-96，水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規范[S].