象山水庫除險加固槽板式塑性混凝土防滲墻施工技術

王振田，王 成

(黑河象山水電廠，黑龍江 黑河 164300)

1 工程情況

象山水庫是一座以發電為主，兼顧防洪、養殖和旅游環保的大2型綜合水利樞紐工程，位于黑龍江支流法別拉河中上游，據黑河市區72k m。水庫大壩為瀝青混凝土心墻堆石壩，壩頂高程284.6 m，主要建筑物有大壩、溢洪道、引水系統和發電廠房，于1992年10月動工修建，1996年8月開始蓄水，1997年9月并網發電。壩址以上控制流域面積1 972 km2，總庫容 3.34億m3，最大壩高50.7 m。校核洪水位284.2 m，設計洪水位282.6 m，正常蓄水位282.0 m，興利庫容1.9億m3。電站裝機3臺，總裝機容量1.8萬 kW，多年平均發電量4 130萬kW·h，按以水定電的方式承擔我省北部地區的調峰任務。由于防滲體水平變形和壩后滲漏量過大，大壩存在嚴重安全隱患，2005年對大壩進行了除險加固，重新建造了防滲體，同時進行了壩基帷幕灌漿、壩后坡腳堆石壓重和增設了下游壩體排水設施等，有效的解決了大壩水平變形和下游防滲問題。

2 防滲墻布置方案

防滲墻軸線與壩軸線平行，位于壩軸線上游4.0m處，與原瀝青混凝土心墻相距1.25 m，左端與溢洪道相連，右端與右岸山體相接。防滲墻由槽板式混凝土防滲墻和現澆混凝土防滲墻組成。樁號0+137.9～0+412.5段，高程279.0 m(施工平臺高程)以下采用槽板式混凝土防滲墻防滲，高程279.0 m以上采用現澆混凝土防滲墻方案，墻下連接灌漿防滲帷幕。為加強壩體防滲墻與壩頂結構的變形協調性，防滲墻下游面與壩頂防浪墻上游面相接，之間設置止水(頂部柔性止水、側面銅止水)。

為適應壩體變形，槽板式混凝土防滲墻采用塑性混凝土，根據水力梯度確定墻體厚度為0.8 m。塑性混凝土各項性能指標如下:

塌落度18～22 cm，擴散度34～44 cm，抗壓強度3.0～5.0MPa，抗折強度≥1.5 MPa，彈性模量 500 ～800 MPa，滲透系數小于1×10-7cm/s。

3 槽板式混凝土防滲墻施工工藝

槽板式防滲墻施工采用CZ—30型沖擊鉆機“鉆劈法”造孔，泥漿下直升導管法澆筑混凝土成墻。

槽板式防滲墻成槽施工采用膨潤土泥漿護壁，同時在槽孔施工時每鉆進一定深度，就往孔內添加一定的黏土用來封堵密實孔壁空隙和懸浮鉆渣。

采用“抽筒法”出渣，“氣舉法”結合“抽筒法”置換新鮮膨潤土泥漿清孔。混凝土生產采用電子計量攪拌系統，混凝土輸送利用HBT50型混凝土泵。混凝土澆筑采用泥漿下直升導管法。槽段連接采用“套打一鉆”方法。

象山水庫壩體堆石未經碾壓，在槽孔施工中漏漿和塌孔的可能性較大，不利于防滲墻槽孔孔壁的穩定。為改善地層漏漿狀況，提高地層的密實程度，增大防滲墻造孔施工的安全性，進而提高造孔施工工效，確保施工順利進行，在防滲墻工程施工過程中對槽孔上部10～15 m壩體采取了預灌濃漿加密處理的措施，保證了造孔的順利進行。

槽板式防滲墻自樁號0+137.9～0+412.5m，軸線長274.6 m。標準槽孔長度為6.8 m，最大槽孔長度8.8 m，其中標準槽孔為38個。每一槽孔劃分為一個施工單元，共劃分為44個單元和一個接頭搭接灌注樁。混凝土防滲墻深入基巖0.8 m以上，最大施工深度為50.7 m，最淺深度3.5 m，防滲墻成墻面積為12330.65 m2，造孔總進尺15377.54 m。

4 槽板式防滲墻混凝土施工質量

4.1 技術要求

槽板式防滲墻塑性混凝土采用3種混凝土材料，技術要求見表1。

4.2 混凝土原材料

槽板式防滲墻塑性混凝土主要原材料有:水泥、砂石骨料、膨潤土、粉煤灰、外加劑和纖維。這些原材料除砂石骨料采用黑龍江天然河砂和卵石外，其余材料均為外購，均有產品合格證和與品質檢驗報告單，現場抽檢結果均滿足各自規范要求。砂石骨料的細度模數和粒徑級配等品質檢驗結果均滿足DL/T5144—2001《水工混凝土施工規范》要求。

4.3 防滲墻混凝土施工配合比

設計階段，設計單位對本工程防滲墻混凝土配合比進行了試驗，并提出了推薦配合比。施工單位根據推薦混凝土配合比確定了防滲墻混凝土施工配合比，見表2。

表2 防滲墻混凝土施工配合比

4.4 施工方法

槽板式塑性混凝土采用1臺1.0 m3強制式攪拌機拌和，攪拌機配有電子計量系統，正常拌和能力為30 m3/h，滿足最大槽孔(長8.8 m)每小時混凝土面上升≥2.0 m的澆筑強度要求。

塑性混凝土水平運輸采用HBT50型混凝土泵輸送混凝土，在槽孔泥漿中采用直升導管法澆筑混凝土，并采用“套打一鉆”法進行槽段連接施工。

4.5 施工質量

施工單位對塑性混凝土進行了機口取樣，試件28d齡期檢測結果如下:

抗壓強度檢測121組，最大為6.3 MPa、最小為4.0 MPa、平均值為5.5 MPa，抗壓強度檢測結果基本滿足設計要求(3～5 MPa)。標準差為0.60 MPa、強度離差系數為0.11，說明塑性混凝土抗壓強度均勻性好。

滲透系數檢測16組，最大為7.5×10-8cm/s、最小為3.0×10-8cm/s、平均為6.3×10-8cm/s，其檢測結果均滿足設計要求(＜1.0×10-7cm/s)。

彈性模量檢測5組，最大為670 MPa、最小為580 MPa、平均值為627 MPa，其檢測結果均滿足設計要求(500～800 MPa)。

抗折強度檢測6組，最大為2.30 MPa、最小為1.21 MPa、平均為1.72 MPa，除最小值外，其余檢測結果均滿足設計要求(≥1.5 MPa)。

黑龍江省水利工程質量檢測中心站對防滲墻混凝土質量進行了監督抽檢。抽檢抗壓強度32組，檢測結果為3.9～6.2 MPa，平均5.0 MPa，基本滿足設計要求(3～5 MPa);抽檢抗折強度5組，抽檢結果為1.6～2.1 MPa，滿足設計要求(≥1.5 MPa);抽檢滲透系數5組，抽檢結果為9.3×10-8～5.6×10-8cm/s)，滿足設計要求(＜1.0×10-7cm/s);抽檢彈性模量5組，抽檢結果為540～697 MPa，滿足設計要求(500～800 MPa)。

5 施工質量的評價

1)防滲墻工程用水泥、膨潤土、粉煤灰、砂石骨料、外加劑、合成纖維等原材料品質檢驗結果均滿足有關標準的要求。

2)施工單位檢測抗壓強度121組、滲透系數16組、抗折強度6組、彈性模量5組，除有部分抗壓強度稍偏高外，其余檢測結果均滿足設計要求;黑龍江省水利工程質量檢測中心站抽檢抗壓強度32組，抗折強度、滲透系數與彈性模量各5組，以上抽檢結果均滿足設計要求。

3)對防滲墻鉆孔壓水試驗，實測成墻滲透系數為(5.6～9.3)×10-8cm/s，該實測滲透系數值均滿足設計要求(＜1×10-7cm/s)。

4)對局部不合格混凝土進行了鑿除處理，挖鍵槽、加錨筋、設膨脹止水條，最后采用現澆式塑性混凝土澆筑到原設計高程，經以上處理后滿足墻體防滲要求。

[1] 金偉，王文波，等.黑龍江省黑河市象山水庫除險加固工程初步設計報告[R].長春:中水東北勘測設計研究有限責任公司，2004.

[2] 中國長江三峽工程開發總公司，中國葛洲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.

[3] 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.