論塑性混凝土防滲墻在虎街河水庫(kù)工程中的應(yīng)用

趙寶東

（云南建投第一水利水電建設(shè)有限公司，云南昆明 650000）

1 工程概況

虎街河水庫(kù)位于云南省紅河縣架車鄉(xiāng)境內(nèi)，是以人飲供水為主的小（一）型水利工程，水庫(kù)總庫(kù)容316.3萬m3，年供水量可達(dá)到439.03萬m3。大壩為塑性混凝土心墻風(fēng)化料壩，最大壩高達(dá)48.5m。壩址地質(zhì)情況十分復(fù)雜，壩址巖體中主要結(jié)構(gòu)面是巖層面和裂隙，且裂隙較發(fā)育。河床有一條小型逆斷層，上盤為左岸上部板巖，下部為灰?guī)r巖層上升；下盤為右岸上部板巖，下部灰?guī)r巖層下降，垂直段距約25～35m。壩址基巖板巖全～強(qiáng)風(fēng)化為軟質(zhì)巖，灰?guī)r堅(jiān)硬巖。由于大壩填筑料主要是全風(fēng)化土料，其滲透系數(shù)在1.0×10-3～1.0×10-4cm/s之間，滿足不了防滲要求，經(jīng)對(duì)比相關(guān)壩型并取用周邊現(xiàn)有的材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后，決定采用塑性混凝土防滲墻對(duì)大壩壩體部分做防滲處理，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、實(shí)用雙贏。

2 設(shè)計(jì)指標(biāo)

C8混凝土防滲墻墻體厚80cm，槽孔最深47m，墻軸線長(zhǎng)148.5m，6m為一槽段，共布置25個(gè)槽段，防滲墻底界深入基巖不小于1.0m；混凝土28d抗壓強(qiáng)度不小于8MPa；抗?jié)B等級(jí)不小于W6；彈性模量不大于1.8×104N/m2；滲透系數(shù)不大于1×10-6cm/s。導(dǎo)墻采用C25鋼筋混凝土，布設(shè)12號(hào)三級(jí)鋼筋，間距200mm，保護(hù)層30mm。

3 工藝流程

施工準(zhǔn)備（含建設(shè)施工平臺(tái)、澆筑混凝土導(dǎo)墻、確定塑性混凝土配合比等）→安裝鉆機(jī)→對(duì)準(zhǔn)孔位→沖擊鉆鉆主孔→取芯確定基巖面位置→沖擊鉆繼續(xù)鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)要求高程→驗(yàn)收（孔深、孔斜檢測(cè)）→副孔鉆孔及小墻處理→清孔換漿→混凝土灌注→接槽段處理→下一槽段施工。

4 防滲墻施工方法

4.1 成槽方法

防滲墻槽孔按照設(shè)計(jì)圖紙要求分為兩期槽孔，槽孔按間隔布置、依次按序施工，Ⅰ期槽孔先行施工，待相鄰一期槽孔均完成后，Ⅱ期槽孔方可施工，使混凝土防滲墻成為連續(xù)墻而達(dá)到防滲要求。槽段成槽使用CZ-30型沖擊鉆成孔，在鉆孔時(shí)采用粘粒含量不小于45%的黏土加工的泥漿來護(hù)壁，護(hù)壁泥漿能穩(wěn)定槽壁、提高沖孔速度、減少鉆頭磨損、保證混凝土質(zhì)量；基巖段施工采用掛重錘的方法重鑿穿越；成槽施工過程中均采用黏土泥漿固壁。每個(gè)槽段長(zhǎng)度為6m，共有主孔5個(gè)、副孔4個(gè)，主孔寬度為80cm，經(jīng)鉆主孔劈副孔成槽。鉆孔過程中，為確保鉆孔、孔斜質(zhì)量可靠，在主孔鉆機(jī)對(duì)位、開孔、進(jìn)鉆、進(jìn)入基巖取芯、終孔基巖鑒定、副孔鉆機(jī)對(duì)位劈孔等操作中，必須嚴(yán)格按照施工規(guī)范要求進(jìn)行。在確定槽段終孔深度時(shí)，對(duì)比實(shí)際取樣鑒定結(jié)果與設(shè)計(jì)深度相結(jié)合的方法進(jìn)行。在具體施工中，可呈設(shè)計(jì)基巖面以上1～2m開始采取巖樣，經(jīng)工程技術(shù)人員共同討論分析以確定強(qiáng)弱風(fēng)化層頂面、基巖面。

4.2 清孔換漿

清孔換漿使用3PNL型泥漿泵反復(fù)吸取不合格泥漿來完成清孔，先利用鉆頭將孔底淤積層持續(xù)不斷的攪動(dòng)，之后將排渣管安放至距離孔底30cm處，開啟砂石泵吸走孔底含礫泥漿，然后注入新拌制的黏土泥漿，泥漿比重控制在1.1～1.2g/cm3，粘度控制在18-22s，含砂量不大于5%，將孔內(nèi)不合格泥漿全部置換。清孔應(yīng)先從淺出到深入依次進(jìn)行，嚴(yán)禁為了方便施工采用加深設(shè)計(jì)規(guī)定的槽孔底深度的方法來代替清孔工作。每完成一次清孔，需從槽孔內(nèi)不同的深度取出泥漿檢測(cè)，確保檢測(cè)的數(shù)值的平均值接近設(shè)計(jì)值；孔底沉渣厚度的檢測(cè)數(shù)值確保不大于規(guī)定值時(shí)，即可以停止清孔作業(yè)進(jìn)入下一道工序。

4.3 混凝土澆筑

混凝土澆筑質(zhì)量與混凝土拌制、單位時(shí)間內(nèi)混凝土生產(chǎn)能力、運(yùn)輸?shù)纫蛩叵嚓P(guān)，所以在拌制混凝土?xí)r應(yīng)對(duì)水泥、砂、碎石、膨脹土等材料精確進(jìn)行稱量，在拌和時(shí)對(duì)用水量嚴(yán)格進(jìn)行控制，驗(yàn)算混凝土生產(chǎn)能力與槽內(nèi)混凝土上升速度的關(guān)系，確保制備的混凝土符合施工要求。在運(yùn)輸時(shí)，采用混凝土輸送泵經(jīng)混凝土輸送管送至儲(chǔ)料斗。

混凝土攪拌站由2臺(tái)JD500混凝土強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌制，HBT60混凝土輸送泵水平輸送，導(dǎo)管的吊掛和升降采用汽車吊，確保在混凝土澆筑強(qiáng)度上、運(yùn)輸強(qiáng)度和導(dǎo)管的上升控制上都能得到保證。

防滲墻混凝土澆筑為水下混凝土灌注，采用直徑φ250mm特制無縫鋼導(dǎo)管進(jìn)行直升導(dǎo)管灌注，導(dǎo)管底口安置在距槽底部15～25cm范圍內(nèi)，導(dǎo)管安裝完成后用隔板將導(dǎo)管料斗下部蓋住；采用特制的比導(dǎo)管內(nèi)徑略小皮球栓且球面光滑，用鐵絲將球懸吊固定導(dǎo)管內(nèi)距離孔內(nèi)泥漿面0.3m以上，待混凝土儲(chǔ)量足夠再剪斷吊繩，球和混凝土順沿導(dǎo)管擠走泥漿后落入孔底。皮球在浮力作用下，浮出泥漿面，回收清洗干凈可重復(fù)利用。每個(gè)槽孔內(nèi)布置2套導(dǎo)管，間距為3m。混凝土拌和物運(yùn)至倉(cāng)面時(shí)，應(yīng)檢測(cè)混凝土的坍落度和均勻性等。水下混凝土在灌注過程中槽孔內(nèi)混凝土面深度應(yīng)每間隔30min測(cè)量一次，保持槽孔內(nèi)混凝土抬升的速度不小于2m/h；導(dǎo)管內(nèi)應(yīng)每間隔2h測(cè)量一次混凝土面的深度，導(dǎo)管底部距離槽孔內(nèi)混凝土面的長(zhǎng)度控制在2.0～4.0m，灌注初始階段和結(jié)束階段要增加測(cè)量頻率；澆筑過程還要及時(shí)調(diào)整混凝土的拌制速度和入倉(cāng)混凝土速度；澆筑要連續(xù)一次性完成，最終澆筑的混凝土高度應(yīng)比設(shè)計(jì)高度高出0.5m以上，以保證混凝土強(qiáng)度。

4.4 墻段連接

防滲墻槽段間的連接是整個(gè)防滲墻施工中的最不易控制的難點(diǎn)要點(diǎn)，關(guān)系著防滲墻是否達(dá)到防滲要求。防滲墻墻段連接采用鉆鑿法，此法施工方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用、對(duì)地層和孔深的適應(yīng)性強(qiáng)。Ⅰ期槽孔澆筑完成24h后采用鉆頭鉆鑿搭接面，以此來避免對(duì)一期已完成的墻體造成破壞；在Ⅱ期槽孔清孔完成前，用機(jī)械設(shè)備清除槽孔壁上的附著泥皮，反復(fù)刷洗至鉆頭不帶泥屑且孔底的淤積不再增加方可。槽孔清洗的越好，墻段間新、舊混凝土的連接就越緊密，就會(huì)滲徑越長(zhǎng)和墻體的整體性越好。

5 質(zhì)量檢查

為保證原材料的質(zhì)量，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室要對(duì)每一批進(jìn)場(chǎng)的水泥、砂、碎石等都及時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)，保證每一批材料都符合相關(guān)指標(biāo)要求，不合格料嚴(yán)禁入場(chǎng)。砂、碎石各項(xiàng)指標(biāo)檢驗(yàn)12組，水泥檢驗(yàn)12組，膨潤(rùn)土檢驗(yàn)7組，減水劑和引氣劑各檢驗(yàn)1組。

混凝土試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室存放28d后，抗壓強(qiáng)度檢測(cè)25組，檢測(cè)結(jié)果11.0～14.5MPa；彈性模量的檢測(cè) 25 組，檢測(cè)結(jié)果 1.0×104～1.5×104N/m2；抗?jié)B等級(jí)檢測(cè)25組，檢測(cè)結(jié)果均不小于W6；滲透系數(shù)各檢測(cè)25組，檢測(cè)結(jié)果1.0×10-9～4.0×10-9cm/s。混凝土的抗?jié)B性能、彈性模量和抗壓等級(jí)三者存在相關(guān)換算關(guān)系，因此需在施工過程中采取較多組數(shù)的取樣檢測(cè)來演算。在對(duì)塑性混凝土檢測(cè)時(shí)，由于混凝土的抗壓強(qiáng)度偏小宜采用相對(duì)較小的壓力測(cè)試其滲透系數(shù)，不能采用逐級(jí)加壓的方法來測(cè)定抗?jié)B等級(jí)，通過這些實(shí)際檢測(cè)結(jié)果進(jìn)一步確定了三者的關(guān)聯(lián)和提供了有利的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

6 特殊情況處理

（1）槽壁坍塌：由于大壩右岸存在軟弱夾層，在鉆孔過程中易發(fā)生突然落水并造成槽壁坍塌和槽口坍塌或?qū)嗔选Ｌ鷷r(shí)應(yīng)立即向槽孔內(nèi)投放黏土、碎石、砂等堵漏材料減小漿液快速的流失，同時(shí)移開鉆機(jī)設(shè)備；緊沿導(dǎo)墻外緣每間隔30cm斜插上直徑25cm的鋼筋做錨桿，筑起直徑10cm雙層鋼筋網(wǎng)，然后用袋裝土堵住坑的底部，并使用混凝土阻止泄漏。若孔深較淺，則采用重新回填槽孔方式處理即可。

（2）漏漿處理：因板巖與灰?guī)r的交界處有褶皺裂隙，在鉆孔過程中發(fā)生大量泥漿泄漏時(shí)，應(yīng)首先停止打孔，并迅速將泥漿填充到槽中，使槽孔內(nèi)保持大量泥漿避免槽孔坍塌，泥漿由護(hù)壁泥漿、膨潤(rùn)土、木片和合成纖維混合構(gòu)成；然后采用砂子、礫石、水泥和粘土拌合回填到孔的底部，并用鉆頭壓實(shí)以將其擠入漏漿的孔中，以確保槽孔的安全性。

7 結(jié)束語

虎街河水庫(kù)大壩工程塑性混凝土防滲墻通過嚴(yán)格的材料選控，在高效地組織和精心施工下，有效解決了水庫(kù)的防滲問題，也證實(shí)了塑性混凝土防滲墻這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展前景，只要嚴(yán)格把控質(zhì)量，塑性混凝土防滲墻將為水利工程創(chuàng)造更好的效益。