塑性混凝土防滲墻在太平水庫除險加固中的應用

王 強

（山西省水利工程質量與安全監督站，山西 太原 030002）

1 概況

太平水庫位于臨縣城莊鎮太平村，湫水河中游太平溝溝口，距臨縣縣城約13km。太平溝發源于紫金山南麓，全長13.2km，壩址以上控制流域面積40km2，壩址上游4km處有數十處涌泉，全年清水流量約64萬m3。水庫總庫容536萬m3，是以防洪為主、兼顧農業灌溉的小型水庫，主要防洪對象為庫區下游臨縣縣城、209省道、2個鄉鎮、15個村莊、22家企業、28所中小學校、5.98萬人口、667hm2耕地。

水庫于1972年10月動工興建，1975年7月建成蓄水。樞紐工程由大壩和泄洪輸水洞組成。大壩為均質土壩，原設計為水中倒土施工，后改為水力沖填施工，最大壩高28.5m。泄洪輸水洞位于大壩左岸，為圓形有壓隧洞，由進水喇叭口段、進水塔、洞身段和出口段組成，隧洞全長126m，內徑2m，洞壁采用鋼筋混凝土襯砌，厚0.2m。

2 存在問題

經水利部大壩安全鑒定中心鑒定，太平水庫主要存在泄洪輸水洞泄洪能力不足，大壩防洪能力低，不達防洪標準；壩體與左右壩肩接觸部位存在滲漏問題，左壩頭橫向裂縫發育；施工時壩基右端截水槽局部未挖到基巖，壩基存在滲漏隱患；泄洪輸水洞進出口閘門及啟閉機損壞嚴重；大壩上游干砌石護坡嚴重破損；大壩無安全監測設施。水庫大壩屬《水庫大壩安全鑒定辦法》規定的三類壩，需進行除險加固。

3 除險加固措施

針對太平水庫泄洪輸水洞泄洪能力不足，大壩不達防洪標準的問題，設計在大壩左岸新開一條洞徑3m的泄洪洞，增加水庫泄洪能力；壩頂上游側增設0.8m高的漿砌石防浪墻，提高水庫防洪能力。針對大壩左右壩肩和壩基滲漏問題，壩體及壩基砂卵石層采用塑性混凝土防滲墻，壩基采用帷幕灌漿防滲。

4 塑性混凝土防滲墻設計

根據觀測的大壩現狀滲漏位置及壩基地質情況，設計塑性混凝土防滲墻布置范圍為：左岸0-008.7—0+051.3，長60m；右岸 0+187.0—0+271.0，長 84m。防滲墻墻頂高程128.0m，比壩頂低0.5m。墻底深入基巖不小于1.0m。大壩塑性混凝土防滲墻軸線與大壩軸線重合。

塑性混凝土防滲墻厚80cm，最大墻高33.3m，槽孔長6m。塑性混凝土設計彈性模量不大于500MPa，抗壓強度1.0～2.5MPa，滲透系數不大于1×10-6cm/s。防滲墻澆筑完成后，用黏土回填槽孔至壩頂。

5 混凝土防滲墻施工技術

5.1 造孔

太平水庫除險加固工程塑性混凝土防滲墻全長119.8m，槽孔按8m劃分，共17個。造孔采用“兩鉆一劈”法，主孔寬0.8m，副孔寬1.2m。防滲墻由多個單元槽段套接而成，槽段施工分兩序，即Ⅰ期槽和Ⅱ期槽。單元套接長度0.8m。

槽孔孔壁應平整垂直，孔位允許偏差不得大于3cm，孔斜率不得大于4%。Ⅰ，Ⅱ期槽孔接頭套接孔的兩次孔位允許偏差不得大于設計墻厚的1/3，并保證Ⅰ，Ⅱ期槽孔連接處的設計墻厚。

太平水庫防滲墻造孔設備選用CZ-30型沖擊鉆機，每個槽段安排2臺鉆機作業，每臺鉆機配置2個空心鉆頭和1個十字鉆頭，以加快單個槽段的施工進度，防止因施工周期長發生槽孔坍塌。

5.2 泥漿固壁

泥漿在防滲墻施工中起到浮渣、固壁、冷卻鉆頭等作用，泥漿質量對槽孔施工具有非常重要的作用。太平水庫塑性混凝土防滲墻泥漿質量標準控制在密度1.1～1.2g/cm3，黏度18～25s，含砂量小于5%。造孔過程中始終保持孔內泥漿面在導墻頂面下30～50cm，以防塌孔。

5.3 清孔換漿

造孔結束后，要對孔位、孔深、孔徑、孔斜等進行檢查，檢查合格后方可進行清孔換漿。清孔換漿利用CZ-30型沖擊鉆機和抽筒，采用抽筒換漿法進行換漿，應確保清孔結束1h后，孔底淤積厚度不大于10cm，孔底泥漿密度不大于1.2g/cm3，黏度不大于30s，含砂量不大于10%。清孔合格后，應于4h內開澆混凝土，超過4h應重新清孔。

5.4 混凝土澆筑

5.4.1 導管安裝

太平水庫防滲墻混凝土澆筑選用直徑219mm的無縫鋼管作為混凝土澆筑導管，每個槽段安裝3組導管，分別安裝在2號、5號、8號孔位置上，導管間距為3.0m，導管距槽孔兩端1.4m。安裝時，利用沖擊鉆機卷揚機配合提升導管，導管固定在導向槽頂特制的井架上，導管頂部安置進料漏斗，澆筑前將隔離球放入導管內。導管安裝要求導管底部距孔底0.15～0.25m，導管連接要密封、牢固、可靠。5.4.2 混凝土澆筑

混凝土采用直升導管法澆筑。開澆前，導管內置入可浮起的隔離塞球。先往進料漏斗注入適量的水泥砂漿，在儲料簸箕內儲存足夠量的混凝土，一次進料確保擠出隔離球，并埋住導管底部。澆筑應連續作業，導管埋入混凝土中的深度1～6m。同一槽孔內混凝土面保持均勻上升，各控制點高差控制在0.5m以內，上升速度不小于2m/h。

5.5 接頭孔處理

接頭孔處理是防滲墻施工的關鍵工序，直接關系到墻體質量和防滲效果。鑒于塑性混凝土早期強度較低，待Ⅰ序槽孔澆筑完成24h后，在其1號、9號孔的位置進行Ⅰ序槽和Ⅱ序槽的接頭孔施工。Ⅱ序槽清孔結束前，用鋼絲刷鉆頭對接頭孔進行刷洗，清除接頭孔壁的泥漿，直至鋼絲刷鉆頭不帶泥屑，孔底淤積不再增加，方可進行Ⅱ序槽混凝土澆筑。

6 結語

太平水庫實施除險加固工程后，經過兩年多的蓄水運行，原壩肩、壩基滲漏明顯減少，大壩上下游壩坡穩定，無變形和塌陷產生。水庫防洪標準達到了50年一遇洪水設計，300年一遇洪水校核標準，大壩安全狀況得到明顯改善。