水庫除險加固塑性混凝土防滲墻施工技術(shù)

□廖 濤（信陽市平橋區(qū)水利工程隊）

□何澤霞（信陽市水利勘測設(shè)計院）

水庫除險加固塑性混凝土防滲墻施工技術(shù)

□廖 濤（信陽市平橋區(qū)水利工程隊）

□何澤霞（信陽市水利勘測設(shè)計院）

尖山水庫塑性混凝土防滲墻采用“鉆抓法”成槽，泥漿護壁，“接頭管法”連接，“泥漿下直升導(dǎo)管法”澆筑混凝土，從施工后的蓄水情況來看，壩體已無滲漏現(xiàn)象，防滲指標(biāo)滿足設(shè)計要求，對增加穩(wěn)定、減少水資源流失起到重要的作用，為尖山水庫更好地發(fā)揮作用提供了可靠的保證。尖山水庫塑性混凝土防滲墻施工采用“鉆抓法”成槽，泥漿護壁，“接頭管法”連接，“泥漿下直升導(dǎo)管法”的成墻施工，作為尖山水庫大壩滲漏除險加固的施工方案，并取得預(yù)期效果。

水庫；塑性混凝土；防滲墻；施工工藝；質(zhì)量檢查

一、工程概述

尖山水庫位于信陽市平橋區(qū)邢集鄉(xiāng)，淮河支流柳河上，控制流域面積22.5km2。是一座以防洪為主，兼顧灌溉、養(yǎng)魚等綜合利用的中型水庫。水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇洪水設(shè)計，1000一遇洪水校核，水庫總庫容為1094萬m3。水庫于1966年動工興建，1969年竣工。水庫初建時為小（1）型水庫，1973年擴建為中型水庫，主要建筑物有大壩、溢洪道、東西輸水洞等。

壩基為元古界淺變質(zhì)巖系，巖性為云母石英片巖、角閃片巖等。呈強風(fēng)化～弱風(fēng)化狀態(tài)。透水率為0.26Lu，屬微透水體，滿足設(shè)計與施工要求。大壩西側(cè)山體巖性為云母石英片巖、角閃片巖等，夾石英巖脈，呈強風(fēng)化～弱風(fēng)化狀態(tài)。表層巖體十分破碎，裂隙發(fā)育，透水率為16.2Lu，呈中等透水性。

防滲墻布置在原壩頂中心線下游2.0m處，為保證壩體防滲體連續(xù)性，左端與回填壩段粘土心墻搭接，則塑性混凝土防滲墻范圍為0＋062～0＋385壩段及大壩至溢洪道左側(cè)18m，總長341m。

尖山水庫除險加固工程塑性混凝土防滲墻5686m2，其中粘土面積5175m2，基巖層面積511m2，采用液壓開槽機成槽。

二、主要施工技術(shù)要求

一是，防滲墻土基采用液壓開槽機開槽，三抓成槽（根據(jù)地質(zhì)情況隨時調(diào)整），按兩序槽孔進行施工；二是，孔口導(dǎo)向墻基礎(chǔ)修建在穩(wěn)固的基礎(chǔ)上；三是，保證槽孔壁平整垂直，孔位中心允許偏差≯3cm、孔斜率≯O.4%；遇有含孤石、漂石的地層及基巖面傾斜度較大等特殊情況時，其孔斜率控制在0.6%以內(nèi)，對于一、二期槽孔接頭套接孔的兩次孔位中心任一深度的偏差值不大于施工圖紙規(guī)定墻厚的l/3，并采取措施保證設(shè)計厚度；四是，遇有大孤石或大量泥漿漏失的特殊地段，在確保安全的條件下，制定有效的處理措施報送監(jiān)理人審批，并將處理記錄提交監(jiān)理人；五是，在造孔過程中，孔內(nèi)泥漿面始終保持在導(dǎo)墻頂面以下50～100cm，嚴(yán)防塌孔，若孔內(nèi)地質(zhì)較好塌孔不嚴(yán)重可不用泥漿；六是，槽孔進入基巖面的嵌入深度符合施工圖紙規(guī)定。采用測量方法確定巖面分布高程，巖芯妥善保存，基巖面經(jīng)監(jiān)理人檢查確認；七是，造孔結(jié)束后，會同監(jiān)理人進行槽孔質(zhì)量檢驗，經(jīng)監(jiān)理人簽認后，方可進行澆筑。

三、泥漿

泥漿材料符合下列要求:第一，粘土料選擇粘粒含量＞30%、塑性指數(shù)＞20、含砂量＜5%、二氧化硅與三氧化二鋁含量的比值為3～4的粘土。第二，膨潤土成品料的品質(zhì)符合SY5060—85的規(guī)定。新制膨潤土成品泥漿或粘土泥漿性能指標(biāo)分別符合SLl74-96表4.0.6和表4.0.7的規(guī)定。

循環(huán)使用的泥漿每隔1h檢測一次性能指標(biāo)，當(dāng)泥漿超過規(guī)定的指標(biāo)時，作廢漿處理；廢漿應(yīng)集中排放到監(jiān)理人指定的地點。

配制泥漿的水質(zhì)符合JGJ63—89第3.0.4條的規(guī)定。按試驗選定的配合比配制泥漿，粘土和水的加料量均稱量計量，加料量誤差＜5%，拌制泥漿所采用的外加劑及其摻量通過試驗確定。儲漿池內(nèi)的泥漿定時攪動，不得結(jié)塊和沉淀。若地質(zhì)不易塌孔一般不用泥漿，干槽澆筑對防滲墻質(zhì)量較好。

四、防滲墻臨時工程布置

（一）施工平臺

布置原則是既要滿足設(shè)計要求，又要方便施工。

（二）導(dǎo)向槽及倒?jié){平臺施工

為提高混凝土早期強度，使混凝土防滲墻盡早展開施工，在混凝土配方中加入適量的早強劑。導(dǎo)向槽開挖采用挖掘機開挖，人工輔助修坡。混凝土澆注采用人工撮料入倉，混凝土泵車運混凝土料到澆注倉位。

（三）設(shè)備及臨時設(shè)施布置

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，施工中采用“三抓成槽”法。液壓抓斗布置在防滲墻軸線的下游側(cè)，抓斗抓出的土基直接甩至抓斗后面的下游坡上。導(dǎo)向槽下游側(cè)以外依次將倒?jié){平臺、排漿溝、漿管、水管布置在合適的地方。

五、固壁泥漿

（一）選用固壁泥漿的原則

一是，根據(jù)膨潤土泥漿形成致密泥皮的性能，在本工程施工中能最大限度的確保槽孔孔壁的安全。二是，墻底沉渣會加大墻體的沉陷變形，大量的沉渣如果混入墻體混凝土中，會形成墻體中的薄弱部位，沉淀在混凝土表面的泥渣會降低混凝土的澆筑速度。膨潤土泥漿能最大限度懸浮沉渣，減少孔底的沉淀物，保證孔底成槽1h后淤積厚度控制在15cm范圍內(nèi)。三是，膨潤土含砂量低，不易在孔底形成砂結(jié)層。分散劑采用當(dāng)?shù)鼗S生產(chǎn)的工業(yè)堿(Na2CO3)；增粘劑采用羧甲基纖維素鈉(CMC)；配制泥漿用水采用新鮮潔凈的淡水。

（二）泥漿配合比

配合比確定前，按規(guī)定的檢測項目進行膨潤土性能測定，然后通過現(xiàn)場試驗確定具體的配合比。

（三）泥漿制備與檢驗

一是，泥漿拌制選用高效、低噪音的ZJ-800型高速回轉(zhuǎn)攪拌機。二是，每罐膨潤土漿的攪拌時間為3～5min，實際攪拌時間，可通過試驗確定后適當(dāng)調(diào)整。三是，按規(guī)定的配合比配制泥漿，各種材料的加量誤差不得＞5%。四是，新制膨潤土泥漿檢測合格后方可使用，檢測項目及主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 檢測項目及主要技術(shù)指標(biāo)表

（四）泥漿使用

一是，新制膨潤土漿經(jīng)充分水化溶脹后使用。二是，儲漿池內(nèi)泥漿經(jīng)常攪動，保持性能指標(biāo)均一，避免沉淀活離析。

六、防滲墻施工程序及施工工藝

（一）防滲墻施工程序

按照施工總體布置，防滲墻分段施工，按槽段劃分，單號為一期槽，雙號為二期槽。首先施工一期槽，再施工二期槽。分段作業(yè)，依次成槽。在同一槽內(nèi)，先抓主孔，后抓副孔。

（二）防滲墻施工工藝

防滲墻施工工藝見圖1。

圖1 防滲墻施工工藝圖

七、成槽施工

（一）槽段劃分

根據(jù)本工程的地質(zhì)條件及施工設(shè)備的特點，借鑒其他工程防滲墻工程施工的經(jīng)驗，在劃分槽孔時考慮到提高抓斗工效，將副孔長度初步確定槽段長度為7m。施工中根據(jù)地層及槽孔孔壁穩(wěn)定情況可以對槽段劃分進行合理的調(diào)整。槽段之間采用接頭管法套接。

（二）造孔

主孔施工：液壓抓斗直接開挖施工，施工過程中采用泥漿護壁，漿面高程控制在槽口以下50～100cm，防止漏漿、塌孔，若地質(zhì)較好不用采用泥漿護壁。副孔施工：兩相鄰主孔施工完畢，中間的副孔采用抓斗抓挖施工，基巖部分若抓斗抓挖不動，則采用沖擊鉆進行施工或重沖砸破碎后抓斗抓挖。

八、水下混凝土澆筑

一是，混凝土施工物理特性指標(biāo)、混凝土配合比根據(jù)設(shè)計要求經(jīng)試驗確定。混凝土主要物理性能指標(biāo)：入槽塌落度18～22cm，擴散度34～40cm。二是，混凝土灌注采用水下直升導(dǎo)管法，下設(shè)Φ250mm鋼制導(dǎo)管，導(dǎo)管為絲扣連接。導(dǎo)管安裝采用人工配合吊機安裝，安裝的間距、深度執(zhí)行防滲墻施工規(guī)范。三是，水下混凝土澆筑采用球塞式隔水栓，導(dǎo)管距孔底的距離大于球塞的直徑。待混凝土料充滿導(dǎo)管和分料斗后上提適當(dāng)距離，讓混凝土一次封住導(dǎo)管底。四是，強制式攪拌機拌和均勻后由混凝土泵車送入溜槽，再由溜槽分流進入各個導(dǎo)管。在澆筑混凝土中，控制各導(dǎo)管均勻下料，使槽內(nèi)混凝土面高差＜0.5m，根據(jù)混凝土上升的速度和導(dǎo)管埋深及時抽拔導(dǎo)管，槽孔內(nèi)混凝土面上升速度控制在2m/h以上。

九、防滲墻槽段連接

防滲墻槽段連接采用接頭管法。一期槽成槽后，在槽段兩端孔位置下設(shè)Φ50cm鋼制接頭管，孔口固定，在混凝土澆筑過程中，根據(jù)混凝土初凝時間和混凝土面上升速度及上升高度起拔接頭管。混凝土澆筑后接頭管部位形成二期槽端孔，待二期槽成槽后連接成墻。接頭管分節(jié)制作，插銷連接，采用吊機起拔。

（一）接頭管下設(shè)

按槽孔深度配置接頭管。下設(shè)前檢查接頭管底閥是否正常，底管淤積泥砂是否清除，接頭管接頭的卡塊、蓋板是否齊全，鎖塊活動是否自如等。

采用吊機起吊接頭管，先起吊底節(jié)接頭管，對準(zhǔn)端孔中心，垂直徐徐下放，一直下到銷孔位置，用鋼管對孔插入接頭管，繼續(xù)將底管放下，使鋼管擔(dān)在拔管機抱緊圈上，松開保護帽固定螺釘，用清水沖洗接頭結(jié)合面，然后吊起第2節(jié)接頭管，卸下接頭保護帽，打開卡塊蓋，用清水將接頭內(nèi)圈結(jié)合面沖洗干凈，對準(zhǔn)接頭插入，動作要緩慢，接頭之間決不能發(fā)生碰撞，否則會造成接頭唇部變形，使接頭連接困難。用卡塊卡接時，將卡塊旋入并鎖定。

吊起接頭管，抽出鋼管，下到第2節(jié)接頭管銷孔處，插入鋼管，下放使其擔(dān)在導(dǎo)墻上，再按上述方法進行第3節(jié)接頭管的安裝。重復(fù)上述程序直至全部接頭管下放完成。

接頭管下設(shè)前一定要對接頭孔進行嚴(yán)格檢測，保證接頭孔的垂直度，下放過程中不能強拉硬放，防止破壞孔壁。

（二）拔管

拔管法施工關(guān)鍵是要準(zhǔn)確掌握起拔時間，起拔的時間過早，混凝土尚未達到一定強度，出現(xiàn)接頭孔縮孔和垮塌現(xiàn)象，起拔時間過晚，接頭管表面與混凝土的粘結(jié)力使摩擦力增大，增加了起拔難度，甚至接頭管被鑄死拔不出來，造成孔內(nèi)事故。

十、特殊情況處理

（一）架空層造孔漏漿處理

主孔造孔中發(fā)生架空層漏漿采用回填當(dāng)?shù)卣惩良悠⒂靡簤鹤ザ窋D壓密實。副孔施工發(fā)生漏漿可采用回填膨潤土粉、草末、稻殼、石灰或孔底灌注純水泥漿加速凝劑處理、灌注低標(biāo)號混凝土等堵搴架空層。根據(jù)以往施工經(jīng)驗，槽段的副孔施工時，須注意觀察槽孔漿面的變化。

（二）塌孔處理

施工中遇到塌孔，采用渣土、粘土混合料回填槽孔至塌孔位置以上l.5m；再用液壓抓斗壓實，擠密孔壁。若坍孔較嚴(yán)重，可采用直升導(dǎo)管法回填灌注低標(biāo)號混凝土填平，重新造孔。

（三）孔內(nèi)遇孤、漂石爆破處理

1.孔內(nèi)鉆孔爆破

造孔過程中，當(dāng)遇到大孤石或墻底坡度較大的嵌巖時，在孔內(nèi)下設(shè)導(dǎo)向鋼管，用XY-2型巖芯鉆機在導(dǎo)向管內(nèi)下鉆孔。鉆孔完畢，將藥卷放置在小口徑PVC管內(nèi)形成爆破筒，用細鉛絲吊放爆破筒到孔內(nèi)爆破，將槽孔范圍內(nèi)的孤石或硬巖破碎成粒徑＜（30～40）cm的碎塊后再進行鉆孔施工，以利于提高工效，保證墻體在陡坡的嵌巖深度。

孔內(nèi)鉆孔爆破采用非聚能圓筒形爆破筒進行。一般裝填能夠防水的膠質(zhì)炸藥，按q=0.5～O.8kg/m控制裝藥，用(Φ75PVC管制作爆破筒套下放到鉆孔內(nèi)，長度比爆破巖體厚度長20cm，用毫秒雷管分段起爆，爆破筒直徑比鉆孔孔徑小3～4cm。施工時，可用細鉛絲吊放入孔內(nèi)，吊放前，準(zhǔn)確丈量筒身及鉛絲總長度并清洗鉆孔，以保證爆破筒準(zhǔn)確地下到設(shè)計位置。

2.孔內(nèi)聚能爆破

采用定向聚能爆破解決不太大的孤石、漂石，可直接增加鉆孔進尺，并能很好地破壞巖石光滑面，改善鉆頭著力點。采用孔內(nèi)定向聚能爆破前，必須事先摸清孔內(nèi)情況，包括孔深、孔形、地層、孔內(nèi)泥漿主要指標(biāo)、孔底淤積情況、孔底巖石的巖性及硬度等，然后制定出切合實際的爆破方案。在下放爆破筒之間，進行清孔換漿，以使爆破筒能夠順利的落在巖石頂面上，為使爆破筒穩(wěn)定直立，可在筒身上加焊3條支腿或做鋼筋框架。

十一、防滲墻質(zhì)量檢查

（一）混凝土質(zhì)量檢查

混凝土質(zhì)量檢查是指對已澆筑的塑性混凝土的物理力學(xué)性能的檢查，主要應(yīng)包括抗壓強度、彈性模量、抗?jié)B標(biāo)號（或抗?jié)B系數(shù)）。由于塑性混凝土的強度較低，不宜采用鉆孔取芯的方法對成墻混凝土進行取芯，只能在混凝土澆筑時，現(xiàn)場取樣成型試件，用試件的試驗結(jié)果代替防滲墻的實際性能指標(biāo)。

（二）墻體質(zhì)量的檢查

對混凝土防滲墻成墻質(zhì)量的檢查，現(xiàn)行采用的方法有鉆孔取芯法、超聲波法和地震透射層析成像（CT）法。對于塑性混凝土最好采用無損檢測方法，如超聲波和地震透射層析成像（CT）法，檢測防滲墻的連續(xù)性和接頭孔的連接質(zhì)量。本工程采用了超聲波檢測。檢查結(jié)果表明，防滲墻墻體整體均勻，致密性較好，墻體底部淤積少。

2011-05-25