射水法混凝土防滲墻在壩基防滲中的應(yīng)用

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(1.江蘇省水利工程科技咨詢有限公司, 南京 210029； 2.溧陽(yáng)市水利局， 江蘇 溧陽(yáng) 213300)

1 工程概況

沙河水庫(kù)位于江蘇省溧陽(yáng)市，擔(dān)負(fù)著太湖流域西南部南河水系上游的截流和調(diào)蓄任務(wù)，是太湖流域7座大型水庫(kù)之一。沙河水庫(kù)建于1958年，集水面積148.5km2，總庫(kù)容1.09億m3，是一座以防洪、灌溉、供水為主，結(jié)合旅游的大(Ⅱ)型水庫(kù)。水庫(kù)樞紐工程主要包括主副壩5座，泄洪建筑物3座，輸水涵洞3座。經(jīng)復(fù)核，水庫(kù)西副壩壩坡抗滑穩(wěn)定及壩基出逸比降不滿足要求，滲漏量大(正常蓄水位21.0m時(shí)單位壩長(zhǎng)滲透量達(dá)2.76×10-5m3/s)，壩基中分布的中粗砂層不滿足抗震要求。

2 防滲加固方案

2.1 地質(zhì)條件

滲漏嚴(yán)重的西副壩左、右壩肩為低山，下游為平地，場(chǎng)地為低山丘陵地貌，地震設(shè)防烈度為7度。壩身以粉質(zhì)黏土為主，弱透水性。壩基上部分別為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土和粉質(zhì)黏土，淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土強(qiáng)度低，工程力學(xué)性質(zhì)差，微透水性；粉質(zhì)黏土工程力學(xué)性質(zhì)一般，均勻性差，弱～中等透水性。壩基下部為中粗砂，平均厚約8.0m，中等透水性。中粗砂層下部為全風(fēng)化安山巖，弱透水性。中粗砂層為地震液化土層，勘察時(shí)單孔出水量2.1m3/h。

2.2 防滲加固方案

西副壩壩頂長(zhǎng)360m，最大壩高約20.6m。經(jīng)綜合比選確定在壩后設(shè)壓戧以滿足抗震要求，在壩體內(nèi)設(shè)混凝土防滲墻進(jìn)行截滲處理。防滲墻布置于壩頂中軸線上游1.0m處，底部進(jìn)不透水層0.5m，墻體厚度為0.3m，墻底高程最低處為-3.5m，墻頂24.5m，最大墻高28.0m。加固后壩體斷面如圖1所示，圖中陰影為壩后壓戧。

圖1 壩身加固剖面高程單位為m，其余為cm

3 防滲墻施工

3.1 工藝原理

射水成槽法防滲墻施工時(shí),首先將配制好的泥漿經(jīng)灰渣泵加壓，在成槽器中通過(guò)射水裝置形成高速泥漿射流沖切破壞地層土體結(jié)構(gòu)，同時(shí)利用卷?yè)P(yáng)機(jī)操縱成槽器(見(jiàn)圖2)不斷上下沖動(dòng)，通過(guò)成槽器底部的刀刃切削修整孔壁，在一定比重泥漿固壁下，形成規(guī)則的齒槽式矩形斷面槽孔。采用導(dǎo)管法進(jìn)行水下混凝土澆筑，形成單塊混凝土防滲墻。

圖2 射水法混凝土防滲墻施工機(jī)械

3.2 工藝流程

射水法混凝土防滲墻施工主要設(shè)備包括：成槽機(jī)組、澆筑機(jī)組、泥漿配制與供應(yīng)系統(tǒng)、混凝土供應(yīng)系統(tǒng)等。工藝流程如圖3所示。

圖3 射水法混凝土防滲墻施工工藝流程

3.3 施工技術(shù)控制

3.3.1 成槽

3.3.1.1 槽孔劃分

本工程由東向西依次為1、2、3……單元墻體，采用分段間隔法施工，先進(jìn)行第一段內(nèi)的1、3、5等一序槽孔的建造和混凝土澆筑，待其墻體混凝土終凝且強(qiáng)度不高(一般為3～5MPa)時(shí)，再進(jìn)行2、4等二序槽孔的建造和混凝土澆筑。

3.3.1.2 配制泥漿

護(hù)壁泥漿比重在1.15～1.30g/cm3之間,黏度18～25s,含砂量小于12%,槽內(nèi)泥漿不超過(guò)地面向下0.7m，以防止槽壁坍孔。

3.3.2 混凝土澆筑

3.3.2.1 混凝土配合比

采用商品混凝土澆筑單元墻體，要求混凝土強(qiáng)度等級(jí)不小于C15，抗?jié)B等級(jí)W8，混凝土入槽坍落度18～22cm，擴(kuò)散度為34～40cm。

3.3.2.2 混凝土澆筑

采用導(dǎo)管法進(jìn)行槽孔內(nèi)混凝土澆筑。首次澆筑時(shí)，采用“滿管法”開(kāi)澆，澆筑前導(dǎo)管上口設(shè)置封閉閥，供料連續(xù)、均勻、迅速，使混凝土能及時(shí)充滿漏斗，拉出塞封后混凝土滿管下落，排擠出管內(nèi)泥漿，沖擊懸浮槽底沉渣，并迅速淹埋澆筑導(dǎo)管下口，使后續(xù)澆筑的混凝土與泥漿隔離；正常澆筑時(shí)，保持混凝土面均勻連續(xù)上升，控制混凝土面高差不大于0.3m，混凝土面上升速度不小于2m/h，保持導(dǎo)管埋入混凝土深度在1.0～6.0m間。當(dāng)澆筑混凝土面超過(guò)墻體設(shè)計(jì)高程0.3m即終澆時(shí),撥出導(dǎo)管,清洗機(jī)具，轉(zhuǎn)入下一槽孔澆筑。

3.3.2.3 一、二序槽孔的連接

成槽分兩序進(jìn)行，相鄰一、二序槽孔的連接采用齒槽嵌入式套接。施工一序槽孔時(shí)，封住成槽器側(cè)向噴嘴；當(dāng)施工兩相鄰一序單元墻體中間的二序槽孔時(shí)，打開(kāi)成槽器側(cè)向噴嘴，利用高速射流對(duì)兩一序單元墻體的端面進(jìn)行清洗；保證相鄰一、二單元墻體連接緊密，形成連接的混凝土地下防滲墻。

4 防滲效果檢測(cè)與評(píng)價(jià)

防滲墻從2008年9月29日開(kāi)始施工，因成槽器鉆進(jìn)黏性土?xí)r進(jìn)展較慢，施工機(jī)械由1臺(tái)套陸續(xù)增加為3臺(tái)套，于當(dāng)年12月22日全部完成。共完成成槽面積6170m2，成墻體積1851m3。

4.1 質(zhì)量檢測(cè)

委托水利部南京水利科學(xué)研究院，采用地質(zhì)雷達(dá)(表面和跨孔層析成像)、鉆芯取樣和現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)，對(duì)防滲墻墻體質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)表明：雷達(dá)波形總體變化不大，墻體沒(méi)有發(fā)現(xiàn)空洞異常，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)平均滲透系數(shù)3.72×10-7cm/s。同時(shí)地質(zhì)雷達(dá)顯示有8處異常區(qū)域，經(jīng)挖坑驗(yàn)證，接縫處混凝土存在不密實(shí)現(xiàn)象，采用旋噴對(duì)異常區(qū)域墻體接縫進(jìn)行加固處理。

4.2 滲流觀測(cè)

為觀測(cè)防滲墻的防滲效果，在壩體上布置了3個(gè)滲流觀測(cè)斷面，采用鉆孔埋設(shè)孔隙水壓力計(jì)的方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)，庫(kù)水位18.47m時(shí)，防滲墻墻前、墻后水位差2.43m(見(jiàn)圖4)，防滲效果明顯。

圖4 滲流觀測(cè)斷面浸潤(rùn)線單位:m

5 結(jié) 語(yǔ)

沙河水庫(kù)西副壩壩基混凝土防滲墻采用射水成槽施工，施工機(jī)械簡(jiǎn)單，工藝成熟，墻體建成后防滲效果明顯，是進(jìn)行壩基防滲處理的一種有效方法。施工經(jīng)驗(yàn)表明，射水法施工工藝較適合于砂性土，穿超較厚黏性土?xí)r工效較低，類似工程使用時(shí)需加以注意。

1 鄺柏昌.水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)的應(yīng)用[J].建材與裝飾,2008(5):197-198.

2 劉民學(xué),豆志強(qiáng),程磊,等.射水法超薄混凝土防滲墻施工淺議[J].河南水利與南水北調(diào),2008(6):51.

3 嚴(yán)孝彩.淺析射水法建造混凝土連續(xù)防滲墻在泉州防洪堤中的應(yīng)用[J].福建建材,2012(2):38-39.