塑性混凝土防滲墻在溪霞水庫(kù)大壩加固中應(yīng)用

李震宇 聶小軍

1 工程概況

溪霞水庫(kù)位于江西省新建縣溪霞鎮(zhèn)境內(nèi)，距南昌市 25 km，總庫(kù)容 4 936萬(wàn) m3，是一座以灌溉為主，結(jié)合城鎮(zhèn)供水、養(yǎng)殖、發(fā)電等綜合利用的中型水庫(kù)，樞紐建筑物有大壩、灌溉涵管、溢洪道等。

工程區(qū)屬低山丘陵地貌，區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件較復(fù)雜，壩址區(qū)出露有第四系全新統(tǒng)堆積層和震旦系下統(tǒng)上施組變質(zhì)砂巖和石英巖。大壩為均質(zhì)土壩，據(jù)多年的運(yùn)行情況看，壩體質(zhì)量較差，壩基存在嚴(yán)重的滲漏問(wèn)題。

2 設(shè)計(jì)、施工情況

大壩加固由江西省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，采用塑性混凝土防滲墻垂直防滲。防滲墻布置于壩軸線(xiàn)上游 3.5m處，墻頂高程為 45.3m，主要設(shè)計(jì)指標(biāo)和技術(shù)要求為:防滲墻設(shè)計(jì)厚度為0.6m，深入基巖 0.5m，滲透系數(shù) K≤1.0×10-6cm/s，抗壓強(qiáng)度R28≥2.0MPa。施工段樁號(hào)為 0+120～1+020，據(jù)施工資料統(tǒng)計(jì)，平均成墻深度 22.6m，最大墻深 31.7m。

3 塑性混凝土防滲墻施工工藝

1)施工平臺(tái)的開(kāi)挖:根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，確定施工平臺(tái)位置和高程，開(kāi)挖平整施工場(chǎng)地。2)先導(dǎo)孔施工:在施工平臺(tái)上用 300型地質(zhì)鉆機(jī)每隔 20m打一個(gè)先導(dǎo)孔，大致確定防滲墻軸線(xiàn)基巖高程。3)導(dǎo)墻施工:用經(jīng)緯儀放樣防滲墻軸線(xiàn)，根據(jù)防滲墻軸線(xiàn)施工混凝土導(dǎo)墻，導(dǎo)墻采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，導(dǎo)墻內(nèi)部尺寸宜做成比防滲墻的厚度寬 0.05 m～0.1m，導(dǎo)墻斷面圖見(jiàn)圖 1。4)泥漿系統(tǒng)布置。泥漿池布置在施工平臺(tái)的上游側(cè)壩中間，設(shè)泥漿池和沉淀池，配高速泥漿攪拌機(jī)、泥漿泵、管線(xiàn)等共同組成。5)防滲墻孔段劃分及施工次序:從防滲墻一端按順序編排孔號(hào)，每孔長(zhǎng)度 6m，長(zhǎng) 900m劃分為 150個(gè)槽孔。施工程序?yàn)?單號(hào)孔造孔→清孔換漿→澆筑塑性混凝土→下一個(gè)單號(hào)孔。當(dāng)兩個(gè)相鄰單號(hào)孔混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后方可施工雙號(hào)孔。

4 主要施工方法

1)槽孔開(kāi)挖。槽孔采用泥漿護(hù)壁薄壁抓斗開(kāi)挖，施工時(shí)一孔分成三段，先抓兩頭再抓中間，長(zhǎng)度分別為 2.8m，2.8m，0.4m，全部完成后即成一個(gè)長(zhǎng)為 6m槽孔，質(zhì)量檢查合格后即可清孔換漿。

2)泥漿護(hù)壁。抓斗開(kāi)槽時(shí)，要不斷向孔內(nèi)補(bǔ)充新泥漿，使其充滿(mǎn)整個(gè)槽孔段內(nèi)，泥漿液面要保持在不致外溢的最高位，中途暫停施工時(shí)，漿面不應(yīng)低于導(dǎo)墻頂面 30 cm～50 cm。在同一槽段遇到不同的地質(zhì)條件時(shí)，要注意調(diào)整泥漿的性能和配合比，以適應(yīng)不同的地質(zhì)情況，防止塌孔。護(hù)壁泥漿配合比見(jiàn)表 1。

表1 每立方米泥漿各原材料用量 kg

3)清孔換漿。造孔完成后，將泥漿泵放入孔底，抽出孔底沉渣和孔內(nèi)浮渣，同時(shí)在孔口注入新鮮泥漿以便置換孔內(nèi)泥漿，直到孔內(nèi)漿液中無(wú)明顯粒狀碎屑，換漿指標(biāo)為:孔內(nèi)漿液密度不大于 1.3g/cm3，粘度不大于 30 s，含砂率小于 10%，清孔換漿后應(yīng)盡快安排混凝土澆灌，最長(zhǎng)不宜超過(guò) 4 h。清孔換漿 1 h后，孔底淤積厚度增加應(yīng)小于 10 cm。

4)塑性混凝土澆筑。接頭管的布設(shè):在一期孔混凝土澆筑前，為保證一期孔與二期槽孔混凝土有良好搭接，在一期孔兩端設(shè)半圓形接頭管(用 φ600mm半圓形鋼管制成)?；炷翝仓?混凝土澆筑采用“直升導(dǎo)管法”，澆筑導(dǎo)管必須先試壓，避免不合格的導(dǎo)管入槽，管頭法蘭盤(pán)必須連接緊固，防止泥漿進(jìn)入混凝土澆筑導(dǎo)管內(nèi)，混凝土澆筑導(dǎo)管要下至距孔底 15 cm～25 cm，技術(shù)上按澆筑水下混凝土的要求進(jìn)行。

5 施工過(guò)程質(zhì)量控制

5.1 成槽質(zhì)量控制

造孔質(zhì)量檢查指標(biāo)主要有:中心偏差、孔斜率、孔寬、入巖深度、孔底淤積厚度及刷壁質(zhì)量。

1)中心偏差、孔斜率及孔寬:采用經(jīng)緯儀進(jìn)行軸線(xiàn)定位后，編號(hào)確定每個(gè)槽孔的中心位置，并用樁標(biāo)出，孔位允許偏差不大于3 cm?？仔甭什坏么笥?0.4%。施工前檢查抓斗尺寸，要確保抓斗寬度不小于設(shè)計(jì)防滲墻的厚度。

2)入巖深度:根據(jù)設(shè)計(jì)及先導(dǎo)孔的地質(zhì)復(fù)勘資料大致判別槽孔的巖面深度，當(dāng)孔深接近預(yù)計(jì)的基巖面時(shí)，要檢查抓斗出渣情況，并取樣鑒別，確定巖面深度，經(jīng)確認(rèn)基巖面后再抓深 50 cm～80 cm為宜。

3)孔底淤積厚度及雙號(hào)孔的刷壁質(zhì)量:清孔換漿后應(yīng)盡快澆灌混凝土，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)淤積厚度增加大于 10 cm時(shí)，應(yīng)重新清孔。雙號(hào)孔清孔換漿結(jié)束前，要用吊車(chē)配合特制的鋼絲刷對(duì)單號(hào)孔側(cè)的混凝土分段刷洗，合格的標(biāo)準(zhǔn)是刷洗過(guò)程中孔底淤積不再增加。

5.2 泥漿質(zhì)量控制

施工過(guò)程中泥漿質(zhì)量控制的指標(biāo)有:泥漿密度、泥漿粘度、泥漿含砂率。泥漿質(zhì)量應(yīng)符合表 2的要求，對(duì)劣化泥漿應(yīng)廢棄處理。

表2 泥漿質(zhì)量控制指標(biāo)

5.3 混凝土澆筑質(zhì)量控制

塑性混凝土的原材料按規(guī)范和技術(shù)要求進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，質(zhì)量合格后才允許進(jìn)場(chǎng)使用。澆灌時(shí)根據(jù)配合比報(bào)告稱(chēng)量配制，坍落度控制在 18 cm～22 cm，擴(kuò)散度控制在34 cm～40 cm。開(kāi)澆后應(yīng)保證混凝土的連續(xù)供應(yīng)，且孔內(nèi)混凝土面上升速度不得低于 2m/h。澆筑過(guò)程中要經(jīng)常測(cè)量混凝土導(dǎo)管內(nèi)外的混凝土面的高差，以控制導(dǎo)管埋入混凝土的深度在 1.0m～6m之間。隨著混凝土上升接頭管要適當(dāng)活動(dòng)并逐漸往上拔，起拔時(shí)機(jī)根據(jù)混凝土初凝時(shí)間確定，要防止鑄管，但也不能起拔太早，否則將導(dǎo)致接頭混凝土塌落，不能形成弧形接頭。

6 施工質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果

6.1 混凝土試塊抗壓和抗?jié)B性能檢測(cè)

每個(gè)槽孔澆筑過(guò)程中，在孔口隨機(jī)取樣，按每個(gè)槽孔分別取一組試件(即抗壓 3塊，抗?jié)B 6塊)，150個(gè)槽孔共計(jì) 150組抗壓、抗?jié)B試件，28 d齡期后對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果知，抗壓和抗?jié)B性能均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

6.2 探坑開(kāi)挖檢查

在防滲墻上取 4號(hào)，54號(hào)，111號(hào)，145號(hào)孔探坑檢查，探坑深度為 3.1m～3.4m，并從墻體中取芯進(jìn)行抗壓和抗?jié)B指標(biāo)檢測(cè)。外觀檢查結(jié)果為:防滲墻外觀平整，完整性、連續(xù)性好，混凝土密實(shí)，接頭緊密無(wú)夾泥層，墻體厚度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。4個(gè)探坑各取芯一組，檢測(cè)結(jié)果為:抗壓強(qiáng)度 2.0MPa～8.2MPa，抗?jié)B系數(shù) 3.91×10-8cm/s～3.96×10-7cm/s，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

7 結(jié)語(yǔ)

1)塑性混凝土防滲墻施工技術(shù)在新建縣溪霞水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固中得到了成功應(yīng)用，它具有施工質(zhì)量好，成墻厚度適中，速度較快，防滲效果好的特點(diǎn)，較適合用于中低土壩的壩基和壩體的防滲。

2)通過(guò)對(duì)加固后溪霞水庫(kù)大壩壩基測(cè)壓管、壩體測(cè)壓管及滲流量觀測(cè)資料分析，發(fā)現(xiàn)浸潤(rùn)線(xiàn)降低，滲流量減小，壩體、壩基滲流穩(wěn)定，取得了預(yù)期的加固效果。

[1] 關(guān)志誠(chéng).土石壩基礎(chǔ)混凝土防滲墻關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)選擇[J].水利水電技術(shù)，2009(5):31-34.

[2] SL 174-96，水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范[S].