大壩防滲工程塑性混凝土防滲墻的應(yīng)用與分析

（河南盛鼎建設(shè)集團(tuán)有限公司，河南鄭州 450000）

1 工程概況

某水庫工程控制流域面積為52km2，是一座中型水庫。大壩建成于20世紀(jì)80年代，近期大壩測量結(jié)果表明，328.40m為壩頂平均高程，20.8m為最大壩高，350m為壩頂長度，4.8m為壩頂寬度。土路面為壩頂路面類型，修筑防浪墻，1.4m為高度，329.80m為墻頂高程。上下游壩坡實(shí)際情況如表1所示。

根據(jù)地質(zhì)勘查情況分析，壩體屬于中等透水層，滲透系數(shù)平均值為5.0×10-4cm/s，低液限粘土、卵石、石英砂巖為大壩壩基巖性，其中5.79×10-3cm/s為卵石滲透系數(shù)，具有較大的透水性。石英砂巖上部屬于強(qiáng)～中等風(fēng)化，8.5Lu～14.6Lu為透水率范圍，部分為中等透水。經(jīng)現(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)，上游壩坡存在沉降問題，且多條裂縫出現(xiàn)在防浪墻部位。

2 施工方案的確定

根據(jù)安全鑒定結(jié)果分析，該大壩工程存在填筑質(zhì)量不均、滲透系數(shù)過大、滲漏不安全等問題，已無法滿足大壩安全運(yùn)行要求，因此，需做好除險加固處治。根據(jù)工程實(shí)際情況，本文提出了兩種施工方案，具體如下：

2.1 組合方案

根據(jù)大壩實(shí)際情況，提出了壩基帷幕灌漿、壩體底部高噴灌漿、壩體上部土工膜加固的施工方案，即鉆孔設(shè)于上游壩坡一級馬道處，采用帷幕灌漿方法處治壩基巖石層滲漏問題，采用單排三序法設(shè)置帷幕灌漿孔，2m為終孔間距，350m為帷幕軸線長度，下部伸入微風(fēng)化砂巖以下1m，上部至巖石層頂。通過高噴灌漿防滲處治防滲帷幕以上至一級馬道之間，以單排兩序?yàn)闇?zhǔn)，1m為終孔間距，選用旋噴套接方法，并通過土工膜進(jìn)行壩體上部防滲[1]。

2.2 塑性混凝土防滲墻方案

為控制工程量，降低庫水位對施工的不利影響，采用塑性混凝土防滲墻進(jìn)行施工處治。在壩頂處設(shè)置防滲墻，防滲墻軸線與大壩軸線平行，通過沖擊鉆+液壓抓斗方法成槽，0.6m為墻厚度，336m為長度。

根據(jù)大壩實(shí)際情況，4.8m為壩頂寬度，不足以開展塑性混凝土防滲墻施工，應(yīng)填筑施工平臺于壩頂下游，并和壩頂共同用于施工作業(yè)平臺。327.60m為平臺頂高程，因此，需徹底拆除下游側(cè)路緣石，待完成防滲墻施工后，即可恢復(fù)壩頂路面。

通過組合方案和塑性混凝土防滲墻方案的施工工序簡易程度、施工造價、施工效果進(jìn)行對比分析，最終決定采用塑性混凝土防滲墻施工方案[2]。

3 防滲墻參數(shù)確定

3.1 防滲墻厚度計(jì)算

墻體擋水水頭、墻體耐久性、施工設(shè)備等均會對塑性混凝土防滲墻厚度造成一定影響。本文在防滲墻厚度計(jì)算時，主要以墻體破壞時的水力坡降為依據(jù)，計(jì)算公式如下：

其中，塑性混凝土防滲墻上下游最大水頭差可由△Hmax表示；

安全系數(shù)可由K表示，該工程K取5；

塑性混凝土滲透破壞坡降計(jì)算值可由Jp表示，該工程為60。

通過計(jì)算分析，當(dāng)d為0.4m～0.5m時，可達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定，基于塑性混凝土溶蝕作用等考慮，并與其他因素綜合分析，最終確定0.6m為該工程塑性混凝土防滲墻厚度。

3.2 配合比設(shè)計(jì)

表2為塑性混凝土防滲墻設(shè)計(jì)指標(biāo)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求的墻體彈性模量、滲透系數(shù)等相關(guān)指標(biāo)可進(jìn)行塑性混凝土防滲墻的室內(nèi)配合比試驗(yàn)。通過試驗(yàn)分析，最終確定本大壩塑性混凝土配合比為水泥∶膨潤土∶粘土∶砂∶碎石∶水=120∶30∶150∶663∶853∶330。

表2 塑性混凝土防滲墻主要指標(biāo)

4 塑性混凝土防滲墻施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 護(hù)壁泥漿

沖擊成槽施工中，護(hù)壁泥漿的質(zhì)量情況將會直接影響到槽壁的穩(wěn)定性和城墻質(zhì)量。此外，還與工作效率等息息相關(guān)。為此，本文塑性混凝土泥漿制備中，主要采用粘土，膨潤土少量即可，保證泥漿主要技術(shù)指標(biāo)滿足規(guī)范要求。在1.1t/m3～1.3t/m3范圍內(nèi)控制泥漿比重，18s～25s控制泥漿粘度，泥漿含砂率不得超過5%，膠體率控制在95%左右。

在防滲墻軸線下游側(cè)設(shè)置泥漿攪拌站，根據(jù)工程量實(shí)際情況，共設(shè)6臺泥漿攪拌機(jī)，300m3為貯漿池容量。泥漿拌制好以后，經(jīng)過三級處理，可利用φ150mm管線向各施工槽孔輸送泥漿，在整個過程中要注重泥漿性能變化情況，做好檢測，并保證泥漿入槽質(zhì)量。

4.2 成槽

當(dāng)導(dǎo)墻混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定要求后，即可進(jìn)入成槽施工。采用沖擊鉆進(jìn)行壩基成槽，壩體可采用液壓抓斗直接成槽施工，在導(dǎo)墻控制下按照從上到下的順序通過液壓抓斗進(jìn)行挖土，在此環(huán)節(jié)必須做好液壓抓斗導(dǎo)向桿控制，保證成槽垂直度符合施工要求。按照墻壁壩體土質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行單元槽段長度劃分，根據(jù)實(shí)際情況，可劃分為2序槽，其中I序槽孔為7.5m長，II序槽孔為5.5m長，通過三抓成槽。

4.3 清槽

成槽時，將會有大量沉渣存于槽底，甚至產(chǎn)生沉淀層，一旦處理不好，將會對成墻質(zhì)量造成嚴(yán)重影響，或出現(xiàn)墻底滲漏現(xiàn)象，不利于墻體抗?jié)B。此外，若墻體修筑于沉淀層之上，同樣會影響墻體承載能力，或引發(fā)不均勻沉降問題。基于此，本文在清槽時，決定采用洗刷錘+泥漿泵進(jìn)行處理。

4.4 澆筑

將塑性混凝土拌和站設(shè)置于溢洪道進(jìn)口處，在拌和站集中拌制塑性混凝土，保證按照配合比摻加原材料，用量準(zhǔn)確。澆筑采用泥漿下直升導(dǎo)管法。250mm為導(dǎo)管內(nèi)徑，經(jīng)密閉承壓試驗(yàn)檢測質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求后即可進(jìn)行安裝。安裝底部出口和槽底保持250mm以內(nèi)距離，通過吊車吊裝導(dǎo)管控制好高度。澆筑過程中，要做好測量工作，保證澆筑質(zhì)量[3]。

4.5 接頭孔施工

施工完I序和II序防滲墻后，可在結(jié)合部位設(shè)置接頭孔，600mm為孔徑，保證接頭孔位置準(zhǔn)確，質(zhì)量合格。

5 結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合工程實(shí)際，提出了兩種防滲方案，最終確定了塑性混凝土防滲墻施工工藝，相比普通混凝土，塑性混凝土具有彈性模量小及變形適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢，是一種性能優(yōu)越、經(jīng)濟(jì)性良好的防滲材料。將其用于大壩工程防滲施工，可有效提升防滲效果[4]。