馬鞍山水庫大壩粘土混凝土心墻施工技術要點

劉志強

（蒙自市水利勘測設計隊，云南蒙自 661199）

0 引言

地下連續(xù)墻種類多、適應性強，可針對實際情況進行比選，擇優(yōu)用于截水、防滲、承重、擋墻結構等多種功能，在水利、建筑等多個行業(yè)應用較廣，馬鞍山水庫采用“粘土混凝土心墻防滲”，見圖1。

1 工程概況

1.1 工程項目簡介

馬鞍山水庫是一座新建?。?）型重點水源工程，水庫總庫容168 萬立方米，設計灌溉面積2793 畝。水庫于2012 年3 月28 日開工建設，2014 年 5 月 29 日完工，2016 年 9 月 7 日通過蓄水驗收，2016 年11 月29 日通過竣工驗收。

1.2 工程地質條件

河谷底部為沖洪積（Qapl）以砂礫為主的土層、粘土夾粗砂層，湖沼積分別為粘土層（夾鈣質及螺殼化石）、粉土層和砂層。其中，粘土層因當地土質中包含的物質不同又可分為（鈣質結核、鐵錳質結核、河床螺殼等結構）。河谷兩岸與河谷底部土質略微接近，除山石礫土外，基本為粘土及粉土層；壩基為泥灰?guī)r并已全部風化。

1.3 防滲墻工程

水庫大壩設計為粘土混凝土心墻結構，大壩建筑原料為泥灰?guī)r為主料的風化壩，設計最大壩高19.2m，設計壩頂長613.76m，壩頂高程1315.5m。防滲墻設計布置于壩軸線上，混凝土強度等級為C8、抗?jié)B等級為W6，設計總長616.01m（0-107.23m～0+508.78m），墻頂高程 1315.10m，墻高為 6.1～31.62m，墻寬 0.4m，面積 12623.62m2，施工時段 2013 年 5 月 10 日至 10 月 23 日。

2 施工方案

馬鞍山水庫防滲墻分Ⅰ、Ⅱ序槽段進行施工，槽段長8m，主要采用膨潤土泥漿護壁進行“鉆抓法”快速成槽和直升導管法澆筑混凝土的施工工藝。其間，為了防止?jié)B透破壞，需提前根據地質情況及設計要求進行檢測及防滲標準的復核與施工設計。

3 施工技術要點

3.1 施工準備

首先，熟悉圖紙與設計方案，嚴格按照設計方案的工程量相應的施工強度進行施工設備、物料準備。并在準備階段充分利用現場條件對墻體施工所涉及的各環(huán)節(jié)進行系統(tǒng)的布置和銜接。

圖1 大壩標準剖面

馬鞍山水庫以大壩中部為基點，在上游壩腳30m 外的庫底布置泥漿系統(tǒng)，在下游戧臺布置混凝土拌和系統(tǒng)，壩頂軸線下游布置鉆機及抓斗作業(yè)平臺，結合壩頂施工平臺、混凝土拌和系統(tǒng)、泥漿系統(tǒng)分別布置場內交通與左右兩岸鄉(xiāng)村道路連接，以自來水為主供水，315KVA 變壓器供電。

3.2 槽孔施工

導墻：設計為掛壁式C15 鋼筋混凝土結構，墻深1.2m、厚0.4m，掛背0.6m、厚0.4m，導墻上游布置0.4m×0.4m 的排漿溝。顧名思義導墻重在“導”，是控制槽孔垂直度（偏斜率）的關鍵，應把墻體施工放樣、模板制安進行精準控制。

泥漿系統(tǒng)：馬鞍山水庫泥漿系統(tǒng)由ZJ-1500 高速攪拌機、2003PN 泥漿泵、ZX-200 型泥漿凈化機各 2 臺、φ100mm 鋼管數噸和100m3膨化池、200m3供漿池、200m3沉漿池各一個組成。泥漿施工配比為水:膨潤土:分散劑（Na2CO3）:增粘劑（CMC）=100:5～8:0～0.3:0～0.1；性能控制指標新制泥漿為密度＜1.10g/cm3、馬氏漏斗粘度30～90s、失水量≤20mL/30min、泥皮厚≤1.5mm、pH9.5～12，施工中泥漿為密度＜1.25g/cm3、馬氏漏斗粘度 30～90s、失水量≤50ml/30min、泥皮厚≤6mm、pH7～12。新制泥漿注入膨化池膨化24h 注入供漿池備用，施工中槽孔內的溢漿由排漿溝通過回漿管經土渣機械分離后注入沉漿池（經處理合格注入供漿池備用）。

槽孔施工：馬鞍山水庫使用2 臺CZF-1200 沖擊反循環(huán)鉆機和2 臺HS843HD 型鋼絲繩抓斗進行組合鉆挖。鉆挖時采用泥漿固壁即在槽孔施工的過程中由泥漿系統(tǒng)循環(huán)注入制備好的泥漿，利用泥漿靜壓力、泥皮、泥漿循環(huán)流動產生的拖曳力等特性保持孔壁的穩(wěn)定。泥漿固壁的關鍵點在泥漿質量，控制點在泥漿系統(tǒng)。

鉆挖施工按照放樣定位，先施工Ⅰ序槽段，10d 后，調整一個機組回頭同步施工Ⅱ序槽段，鉆挖均按照先兩端再中間的順序作業(yè)，抓斗挖掘過程中適時補充注入泥漿直至終孔；遇堅硬地層抓取困難時，應輔以重力沖砸的方式反復錘煉，直至將堅硬地層物體粉碎到便于抓取。嚴格按照設計質量標準控制槽孔質量?？孜黄畈淮笥凇?cm，導向墻頂面高程（整體）允許偏差±1cm，導向墻頂面高程（單幅）允許偏差±0.5cm，導向槽間凈距允許偏差±0.5cm，施工過程如發(fā)現較大斜度的基巖面或如大型孤石、漂石，孔斜率應控制在規(guī)定范圍內，Ⅰ、Ⅱ序槽段的孔中心線在其間測量的偏差范圍應＜13.3cm，終孔深度原則為嵌入基巖0.5m（若需加深由建設、設計、監(jiān)理、施工分析鉆取的巖心樣共同確定）。槽孔施工的關鍵是快速，減少坍塌，確保槽孔尺寸規(guī)整；施工過程中可根據泥漿變化、相應深度的抓挖量進行分析研判，如坍塌嚴重應適時調整槽段長度進行有效控制。

槽孔驗收：鉆挖完成后應及時申報監(jiān)理進行孔位、孔深及孔形等轉孔結果的檢驗，經評價通過驗收后開始進行清孔，Ⅱ序槽段清孔換漿結束前必須用刷子鉆頭對接頭孔分段洗刷處理，清洗后應達到刷子幾乎沒有泥屑殘留，孔底探測淤積量基本穩(wěn)定不再增加。建議在處理1h 后，各項檢測指標的數據依次為：槽底淤積≤10cm，槽內泥漿密度＜1.15g/cm3，馬氏漏斗粘度＜40s，含砂量＜3%。關鍵是通過凈化裝置清除碎渣。清孔后約4h 可開始進行混凝土墻體澆筑。

3.3 墻體澆筑

墻體澆筑：馬鞍山水庫大壩粘土混凝土心墻采用泥漿下直升雙導管進行澆筑，導管采用φ200mm 鋼管，罐車輸送混凝土料到澆筑漏斗，由于其間有運輸過程，因此在進入澆筑導管之前，需要進行混凝土的倉面見證取樣后方可注入澆筑導管進行澆筑施工。根據澆筑墻體下料下落高度較大，以“壓球法”勻速控制放料速度、避免絮凝反應的發(fā)生?；炷凉獜姸缺仨毮軡M足兩個槽段同時澆筑，混凝土面應以不小于2m/h 均衡提高，高差＜0.5m，檢測頻率為混凝土面30min 計，導管內混凝土面2h 計。墻體澆筑的起、始階段頻率可增加。泥漿下澆筑的關鍵在控制混凝土面均衡上升即保證泥漿不被包裹。

墻段連接：Ⅰ、Ⅱ序槽段以接頭管作為連接方式。顧名思義是在槽孔端頭下設φ400mm 的接頭管，Ⅰ序槽段清孔換漿完畢后預留，施工壩料澆筑完成初凝后緩慢將接頭管起拔，于Ⅰ序槽段端頭留孔。Ⅱ序槽段澆筑時一體澆筑，在Ⅰ序槽段形成預留的半圓狀嵌入式連接。

3.4 質量檢查

嚴格按設計及相關規(guī)程規(guī)范進行取樣檢驗試驗、現場監(jiān)測檢測和注水試驗檢測。關鍵點為混凝土現場取樣、泥漿現場監(jiān)測、注水試驗。

水泥為瀛洲P.O 42.5 普通硅酸鹽水泥，取樣檢驗試驗4 組，細度、初（終）凝時間、安定性、3（28）天抗折（壓）強度等均符合《復合硅酸鹽水泥》（GB 175—2007）標準技術要求。

碎石、機制砂為就能石場生產，取樣檢測各6 組，表觀密度、含粉量、細度模數等指數標準的檢測結果均達到《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/T 5144—2001）質量標準。

C8 心墻混凝土：共78 個槽段，澆筑5955.22m3。強度取樣試驗 80 組，Rmin=12.9MPa＞R 標；抗?jié)B取樣試驗 29 組，W≥W6；彈模取樣試驗12 組，E=14500～19700Mpa。均滿足設計要求。

注水試驗：共布置 7 個檢查孔，滲透系數 K=5.88×10-7～8.84×10-9cm/s，滿足設計要求。泥漿檢測：土料檢測1 組，粘粒含量52.2%，塑性指數40.6，含砂量2.4%；泥漿檢測160 組，密度1.08～1.27g/cm3，漏斗粘度35.0～38s，含砂量2%～7%。檢測結果均符合要求。

4 結束語

粘土混凝土結構設計建造的心墻施工工藝基本已達到完善成熟的標準，施工墻體使用壽命長、安全可靠，防滲效果好，在蒙自市馬鞍山水庫工程大壩防滲中得到了成功應用，在同類（類似）工程中尤其值得推廣。