深層攪拌地下防滲墻技術(shù)在小海子水庫的推廣

鄭光有

小海子水庫位于甘肅省河西走廊中部張掖市高臺縣的南華鎮(zhèn)小海子村，西距南華鎮(zhèn)7.5公里，北距高臺縣城15公里，東南與沙丘地帶相連，西南與312國道線緊鄰，北壩緊靠三清渠，對外交通十分方便。水域地處大陸腹地，屬大陸性溫帶荒漠干旱氣候，冬季寒冷而漫長，夏季炎熱而短暫，雨量稀少而集中，蒸發(fā)強烈，日照時間長，晝夜溫差大。海拔高度多在1363～1370米之間。小海子水庫是一座引水注入式平原洼地水庫，水源主要來源于黑河，設(shè)計庫容1048.1萬立米。下面，將對小海子水庫壩體滲漏除險工程施工方法和工藝在實際中的應(yīng)用加以總結(jié)，從施工過程各方面總結(jié)工作與同行予以交流。

1.工程基本情況

1.1 基本情況

小海子水庫始建于1958年，后經(jīng)1984年 、1987年、1990年三次加固加高和2004年除險加固形成現(xiàn)狀規(guī)模，承擔友聯(lián)灌區(qū)的南華、駱駝城、巷道、宣化等48個行政村共10萬畝耕地和林草地的灌溉調(diào)蓄任務(wù)。分為上、中、下庫，上庫建于1987年，中庫建于1958年，下庫建于2004年，庫容463.3萬立米。由于該水庫在大躍進時期修建，當時設(shè)計標準低，施工不規(guī)范，致使該水庫壩頂安全超高不足，不能抵御風(fēng)浪災(zāi)害，壩體質(zhì)量差，壩基、壩體滲漏嚴重，不能滿足防滲、抗震要求，屬病險水庫，需進行除險加固。2000年省水利廳以甘水規(guī)發(fā)【2000】15號文件對水庫除險加固初步設(shè)計方案進行了批復(fù)。工程設(shè)計主要建設(shè)內(nèi)容是：原壩體除險加固5.056公里；改移壩線新建壩體5.004公里，共計10.06公里的土壩工程；新建豐稔渠、三清渠輸水洞工程2座；改建襯砌小海子支渠1850米。4、新建三清渠南北干渠連接段和分水閘工程。

1.2工程主要部位

小海子水庫樞紐主要建筑物由大壩、進水閘，輸水洞三部分組成。屬三等中型水庫。2002年除險加固工程，主要建筑物按三級設(shè)計，次要建筑物按四級設(shè)計，臨時建筑物按五級設(shè)計，地震基本烈度8度，建筑物抗震按8度設(shè)防。正常蓄水位1368.1米，水庫總庫容1048.1萬立方米，水域面積5.4平方公里，占地面積8000畝。

1.2.1大壩：大壩總長14717米，其中：改移壩段長5004米，壩頂高程1370.5米，最大壩高8.67米，大壩為壤土均質(zhì)壩。加固壩段長5056米，壩頂高程1370.5米，最大壩高5.3米，大壩為半均質(zhì)壤土。

1.2.1進水閘：位于三清干渠19公里處，其結(jié)構(gòu)形式為矩形，砼漿砌石結(jié)構(gòu)，閘孔設(shè)為3孔，每孔配備平板鋼閘門，采用3.5噸手動式啟閉機，結(jié)構(gòu)尺寸為3×1.8米×1.6米（孔數(shù)×孔寬×孔高），最大引水量7.5立米/秒。

1.2.2輸水洞：共設(shè)2座，三清干渠設(shè)輸水洞1座，洞長24米，結(jié)構(gòu)尺寸2米×2.2米（寬×高），設(shè)3.5噸手動啟閉機一臺，底檻高程1365.125米，最大輸水流量6 立米/秒；豐稔渠輸水渠設(shè)輸水洞一座，洞長41.5米，結(jié)構(gòu)尺寸1.5米×1.7米（寬×高），設(shè)3.5噸手動啟閉機一臺，底檻高程1362.0米，最大輸水流量3.5立米/秒；都設(shè)有平板鋼閘門，其結(jié)構(gòu)形式均為鋼筋混凝土無壓矩形涵洞。

深層攪拌地下連續(xù)墻布置在大壩壩頂壩軸線處，距離上游壩肩不小于2.5米，深層攪拌地下連續(xù)墻防滲范圍在樁號0+000--4+803段，軸線長度4.803km，既能滿足防滲要求同時可解決壩基黏土層與粉細沙層間的接觸沖刷破壞。深層攪拌地下連續(xù)墻的頂高程控制在1369.2m。鑒于各段黏土層厚度不同，并根據(jù)滲流分析計算成果確定：在樁號0+000--1+200段防滲墻自壩底起深入到黏土層以下2m，在1+200--4+803段采用高噴墻自壩底起深入到未受擾動的粉細沙層中以下2m，滿足接觸沖刷滲透坡降，保證工程安全。深層攪拌地下連續(xù)墻施工選用三頭設(shè)備，裝配三根攪拌軸，軸間距320mm，攪拌頭直徑440mm，一次形成地下連續(xù)墻單元墻960mm。深層攪拌地下連續(xù)墻單元內(nèi)相鄰樁體搭接120mm，最小墻厚301.99mm，考慮樁位偏差和傾斜偏差，單元墻之間搭接170mm，單元墻有效長度910mm。深層攪拌地下連續(xù)墻頂最小厚度347.42mm，考慮樁位偏移，最小厚度339.41mm，墻底最小厚度301.18mm，滿足最小厚度要求。防滲墻墻深范圍為11.0--12.5m。

對墻體的技術(shù)要求如下：

深層攪拌地下連續(xù)墻固化劑水泥，強度等級42.5的抗硫水泥；摻入的水泥用量、外加劑用量、水灰比，需由材料實驗室根據(jù)防滲和強度要求試驗確定配合比，根據(jù)已建工程的相關(guān)經(jīng)驗，同時考慮到工程區(qū)地下水位較高，暫確定水泥摻入比砂性土層（中透水層）為20%，黏土層（弱透水層）為18%；加固土體平均容重1.8g/m3，水泥摻入量130kg/m2，水灰比為1.0--1.8（最終以實驗室及現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)確定），深攪樁機噴漿下沉速度≤≤50cm/min。%；相鄰單元墻施工間歇時間不超過24h，墻體的有效厚度不于347.42mm；墻體的垂直度不大于1/300H（H為墻深）；墻頂中心線允許誤差±30mm；墻深偏差不大于200mm；墻體的滲透系數(shù)A×10-6cm/s（1≤A<10），滲透破壞比降不小于200，抗壓強度不小于0.3MPa；齡期達到后，選取1%～2%墻體進行開挖，檢測墻體的外觀質(zhì)量、搭接質(zhì)量及整體性。

2.施工標準

2.1先導(dǎo)孔

施工前，沿深層攪拌地下連續(xù)墻軸線先導(dǎo)孔，進行地質(zhì)勘測，確定防滲墻底線，確定水泥摻入量和水灰比等參數(shù)。

2.2成墻試驗

施工前進行成墻試驗，確定適合本工程地質(zhì)條件的水灰比，提升速度和旋轉(zhuǎn)速度等施工參數(shù)，為工程的正式施工做準備。

2.3施工技術(shù)要求

孔位控制：為確保搭接長度、墻體厚度及整體性，放一條平行于設(shè)計地下連續(xù)防滲墻軸線的輔助線，根據(jù)樁孔距、搭接要求，制作孔位放樣定位標尺，設(shè)備按定位標尺移位，使樁位偏差小于10mm，滿足設(shè)計要求。

墻體垂直度控制：施工前用經(jīng)緯儀校正設(shè)備搭架的垂直度，并在設(shè)備底座上的三根連通管上做好刻度標記，確保時墻體垂直偏差小于0.3%；

攪拌頭控制：攪拌頭直徑不小于設(shè)計要求，施工時攪拌頭直徑偏差不小于10mm，定期進行檢查，超出范圍進行更換.

（作者單位：734300甘肅省高臺縣水務(wù)局）