低彈?；炷练罎B墻在水庫大壩防滲中的應用和施工要點

任宇祥

(福建省水利管理中心 福州 350001)

1 水庫概況

三溪水庫位于長樂市江田鎮(zhèn)三溪村，水庫壩址以上集雨面積40.00km2，主河道長度11.70km，河道比降22‰。水庫工程于1958年4月動工興建，1959年10月竣工，1979～1981年完成保壩加固，是一座以灌溉為主，結合防洪、發(fā)電、供水等功能的重要中型水庫。

三溪水庫樞紐工程由主壩、副壩、正常溢洪道、非常溢洪道、輸水涵洞等建筑物組成。水庫主壩是黏土心墻土石混合壩，最大壩高34.00m，壩頂長度220m，壩頂寬度8.60m。副壩為黏土心墻多種土質壩，最大壩高24.00m，壩頂長度150m，壩頂寬度5.10m。溢洪道由正常、非常溢洪道組成，正常溢洪道位于主壩左岸，堰型為寬頂堰，溢洪道閘室段安裝兩扇弧形鋼閘門，寬×高=10m×5.5m，閘室凈寬20m，洪水經(jīng)泄洪陡坡段后匯入下游河道;非常溢洪道位于主壩左岸，型式為寬頂堰自潰式，寬16.00m，非常溢洪道泄洪后匯入正常溢洪道泄洪陡槽段內。輸水涵洞為壩下右側埋管式輸水涵洞，1982年輸水涵洞套直徑1.0m的有壓圓形鋼管。

經(jīng)過40多年的運行，水庫主、副壩存在滲漏、黏土心墻滲透系數(shù)不滿足規(guī)范要求，壩體防滲性能差等安全隱患，2008年3月25日，福建省水利廳組織專家對三溪水庫大壩進行安全鑒定，評定水庫大壩為三類壩，需對主、副壩進行防滲加固處理。

2 低彈?；炷练罎B墻設計

根據(jù)三溪水庫地質勘察資料顯示，現(xiàn)有主壩的黏土中，碎礫石及砂含量多達45%。根據(jù)注水試驗成果表明:主壩心墻黏土滲透系數(shù)為5.94×10-5～6.04×10-4cm/s，介于中等～強透水性之間。從ZK4～ZK5揭示代替料區(qū)平均滲透系數(shù)K-=4.46×10-4cm/s，也屬中等透水，因此壩體填土總體達中等透水性。副壩心墻黏土滲透系數(shù)為5.05×10-5～7.78×10-4cm/s，介于中等～強透水性之間。主副壩黏土心墻垂直方向平均的滲透系數(shù)為2.05×10-4cm/s，水平方向平均的滲透系數(shù)為2.24×10-4cm/s。根據(jù)《碾壓土石壩設計規(guī)范》(SL 274—2001)4.1.5規(guī)定，心墻土料的滲透系數(shù)應不大于1×10-5cm/s，因此不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，說明壩體防滲性能差，壩體存在滲漏。

主壩壩基未采取防滲措施。根據(jù)地質勘察報告:左岸坡壩基位于強風化花崗巖上，河床及右岸坡壩基位于弱風化花崗巖頂板上。強風化層下部為弱風化巖，透水率多數(shù)在5～10Lu，僅有個別點大于規(guī)范值，整體屬弱透水層，基本滿足防滲要求。

副壩建基面表層為強風化花崗巖，滲透系數(shù)K=2.48×10-4cm/s，屬于中等透水層，為主要滲漏地段。強風化層下部為弱風化巖，透水率在2.30～3.50Lu，屬弱透水層，滿足防滲要求。右岸壩肩由于不均勻風化，覆蓋層較厚，殘積砂質黏土中夾球形風化的強風化巖，厚達21.2m，強風化花崗巖厚度達9.4m，以下為弱風化花崗巖。

經(jīng)多方案設計比較，并綜合分析施工質量和防滲效果等，主、副壩體防滲采用薄型液壓抓斗低彈?；炷练罎B墻防滲方案。采用低彈?；炷猎谒畮焱翂沃性煲坏婪忾]的防滲墻，切斷壩體的滲漏通道，是一項較新的技術。根據(jù)三溪水庫的地質資料和實際情況，本次加固低彈模防滲墻軸線布置在壩頂全壩段偏上游側，具體位置為:

主壩防滲墻布置樁號為0-015～0+215(主壩樁號左壩端為0+000)，左壩段往岸坡延伸15m。防滲墻全長230m，共分29個槽段，槽孔長度為8m，寬0.60m?；炷练罎B墻底部深入弱風化巖以下0.5m，最大的防滲墻高度為30.60m。

副壩防滲墻右岸延伸到右岸山體，總長為170.00m，共分22個槽段，槽孔長度為8m，寬0.60m，副壩最大的防滲墻高度為21.70m，其中副壩基礎為弱風化巖的防滲墻孔深至基巖面以下0.5m，基礎為殘積砂質黏土的壩段孔深至殘積砂質黏土層內5m位置。

3 低彈?；炷练罎B墻施工

三溪水庫主、副壩現(xiàn)有壩頂寬度不能滿足薄型液壓抓斗機施工平臺的要求，需要降低壩頂高度，挖除壩頂土方，將壩頂寬度拓寬至滿足施工條件后再進行防滲墻的施工。

三溪水庫低彈模混凝土防滲墻施工主要工序為:

a.導向槽施工:用GB30抓斗機進行挖槽。首先在設計防滲墻兩邊，沿防滲墻軸線方向保持60cm間距，各設一條寬0.3m、高90cm、長度為防滲墻總長的鋼筋混凝土施工導墻。

b.低彈?；炷敛劭资┕?在已完成的導墻內逐孔間隔開挖，防滲墻分一、二期施工，每孔槽長8.0m，開挖過程中，不斷地在槽中加入泥漿進行固壁，槽孔開挖5～10m深進行一次孔深及泥漿指標檢測，挖至設計深度后清孔，并進行一次嚴格的終孔檢測。

c.成槽后低彈?；炷凉嘧?水下低彈模混凝土澆筑是防滲墻施工的關鍵工序，在經(jīng)過終孔、清孔、鑿巖深度和泥漿指標等檢測合格后，可下設混凝土導管，采用直升導管法進行水下混凝土澆筑。導管直徑為300mm，壁厚3mm，每節(jié)長2～2.5m;導管試驗前要檢查是否滲漏和變形，接頭是否牢靠，并丈量導管組裝后的實際長度，導管間連接要安放密封圈，并進行水密性試驗;導管依次下放，并詳細記錄導管根數(shù)、下設順序、每根長度。低彈模混凝土防滲墻主要控制指標為:墻厚0.60m，彈模3000MPa≤E28≤5000MPa，抗壓強度R28≥5MPa;滲透系數(shù) k28≤1×10-7cm/s;經(jīng)試驗，低彈?；炷僚浜媳热缦?水 315kg/m3，水泥150～218kg/m3，優(yōu)質膨潤土 80kg/m3，砂 868 kg/m3，小石子(5 ～20mm)629 kg/m3，外加劑(BD-9)5.36 kg/m3。

d.一、二期槽段連接:槽段連接是低彈模混凝土防滲墻施工中的另一道關鍵工序。三溪水庫防滲墻施工分一、二期間隔施工，防滲墻一、二期槽段采用接頭管法連接，在一期槽段端部安裝直徑0.60m的套管至槽底，后澆一期槽段混凝土，待一期槽段混凝土具有一定強度后，利用千斤頂拔出套管，形成接頭孔;二期槽段施工時，利用專用機具清除一期槽段混凝土接頭管側面上附著的泥土等殘留物，清孔換漿，澆筑混凝土，行成連續(xù)的混凝土防滲墻。

e.與原防浪墻連接:防滲墻頂設置C20鋼筋混凝土蓋帽，與防浪墻有效連接，以達到防滲體閉合的目的。

4 低彈?；炷练罎B墻施工中應注意的事項

采用低彈模混凝土防滲施工技術及控制至關重要，如把握不到位，將造成墻體內部空洞或裂隙，不能形成封閉的防滲體。因此在低彈模防滲墻施工過程中，除采取有力的質量保證措施，按施工程序施工外，還應該注意以下事項:

4.1 開槽垂直度

開挖過程中應采取措施保證成孔的垂直度，垂直偏差不超過1.0%，孔位偏差不超過10mm，按施工要求的施工參數(shù)進行施工，認真記錄成孔過程中的各種參數(shù)，適時調整挖進速度，確保開挖質量。

4.2 泥漿制作

泥漿制作用制漿機在泥漿池制作，制作流程為:新制泥漿——泥漿池——槽孔——泥漿分離凈化——泥漿池。泥漿制作配合比如下:水∶膨潤土∶純堿∶基纖維素 =1000∶60～80∶2.5～4.0∶0～0.6(重量比);優(yōu)質泥漿性能指標如下:相對密度1.03～1.1，黏度18～22s，含砂率小于2%，PH值大于8～10，膠體率大于98%。

4.3 清孔換漿

槽孔挖至設計深度后清孔要嚴格進行，在清孔換漿結束1h后，達到以下標準:孔底淤積厚度不大于0.10m，槽內泥漿比重不大于1300kg/m3，黏度不大于30s，含砂量不大于10%。各項指標合格后進行水下混凝土澆筑。在終孔清孔換漿超過4h還未澆筑混凝土時，需重新檢測孔內沉淤值等指標，超出范圍的需作二次清底，直到合格后才能澆筑混凝土。

4.4 導管放置及混凝土澆搗

混凝土開澆前，導管應下放至槽底，并在導管內放置一個膠球作為導管塞，以便將泥漿和混凝土隔離，并備足混凝土?；炷烈坏╅_始澆筑，必須連續(xù)進行，不得中斷，每隔10min測量一次槽內混凝土面深度，槽內澆筑的混凝土方量應與混凝土頂面位置相符，如不相符，則要找出原因所在，及時處理。

嚴格按試驗配比進行混凝土的拌和，不符合質量要求的混凝土嚴禁澆入導管內，并應防止入管的混凝土將空氣壓入導管內;槽口設置蓋板避免混凝土灑落槽內;混凝土上升速度2m/h以上;事故中斷處理應快速，不應超過相應混凝土初凝時間;混凝土置換出的泥漿應通過泥漿排污溝排到其他正在施工的槽段或沉淀池中，以防止泥漿溢出污染環(huán)境。

4.5 一、二期槽段接頭清理

一、二期槽段混凝土接頭清理非常關鍵，如清理不干凈，則會形成混凝土分縫和孔隙，使混凝土防滲墻不能閉合，影響防滲效果。要利用專用機具反復清除一期槽段混凝土接頭管側面上附著的泥土等殘留物，清孔換漿，澆筑混凝土，形成連續(xù)的混凝土防滲墻。

4.6 弱風化巖壩段孔底嵌槽開挖

本次加固大壩壩基為弱風化花崗巖的，混凝土防滲墻底部要深入弱風化花崗巖下0.5m。此孔底嵌槽開挖在施工中難度非常大，需用鑿巖機反復開鑿才能形成，嵌槽能使混凝土防滲墻插入弱風化巖中，形成有效的、密閉的防滲體，還能使少量的孔底沉淀物(不超過10cm厚)沉入嵌槽底部，避免形成混凝土與弱風化巖之間的夾層，這對低彈模混凝土防滲墻的質量來說是至關重要的。

5 施工中的事故處理

5.1 堵管事故

在灌注混凝土過程中，由于混凝土配合比不當，其流動性過小，嚴重離析，骨料超徑;澆筑混凝土方法不當，澆筑時間過慢或中斷時間過長;導管內徑過小，或同一根導管采用了不同內徑的導管等原因造成澆筑導管堵塞。

處理措施:分析堵管原因和部位，查對記錄，確認管底位置和埋深，采取措施避免其他導管同時堵管;上下反復抖動導管，抖動無效時，在導管埋深許可的范圍內提升導管，以增加導管內的壓力;在堵管部位不深時下鉆桿捅，較深時可用壓縮空氣頂推管內混凝土;若以上所有措施均無效時，則抓緊時間起出導管重新下管，重新開澆時，管底應插入混凝土面以下0.5～1.0m。

5.2 導管破裂事故

在灌注混凝土過程中，由于孔深較大，管內壓力較大;導管強度不足或制作質量不好;各導管下料不均，造成導管嚴重傾斜時會發(fā)生導管破裂事故。導管破裂的位置一般發(fā)生在底部的一、二節(jié)導管，不易及時發(fā)現(xiàn)，往往會造成整槽混凝土混漿全部報廢的嚴重后果。

處理措施:開澆混凝土前應仔細檢查，排除質量不好的導管;開澆階段拆卸導管時，嚴密監(jiān)視管內情況，發(fā)現(xiàn)功能混凝土面過低、漏漿等異常情況時，應立即下放導管增加埋深，并在以后的澆筑中繼續(xù)保持較大的埋深，防止泥漿進入導管;若導管破裂位置較高，則應起出破裂導管，更換后重新下管。

5.3 導管脫出事故

在灌注混凝土過程中，由于導管的埋深誤判，托空澆筑;拆卸導管記錄錯誤，造成拆管時將導管提出混凝土面;混凝土面測量錯誤等會造成導管脫出事故。

處理措施:當發(fā)現(xiàn)導管內混凝土面過低，或有泥漿進入管內時，應立即下放導管，增加管底插入深度，直至管內恢復正常;如果導管拔出導管混凝土面，發(fā)現(xiàn)及時，除管內進入泥漿外，無其他已澆筑混凝土嚴重混漿的跡象，可在下放導管的同時用小抽筒抽出管內泥漿，然后繼續(xù)澆筑;如果長時間處于脫管狀態(tài)澆筑，經(jīng)查，槽內混凝土已發(fā)生大范圍嚴重混漿，則應立即停止?jié)仓?，盡快清除全部已澆筑的混凝土，重新清孔，重新澆筑。

6 結語

三溪水庫低彈?；炷练罎B墻施工從2009年10月開工至2010年8月完工，總工期10個月。經(jīng)福建省水利水電勘測設計研究院試驗中心現(xiàn)場鉆孔取樣試驗，其檢測結果為彈模3280MPa≤E28≤3900MPa，抗壓強度 R28≥5.1～5.6MPa，滲透系數(shù) k28≤5.39×10-8～9.35×10-8cm/s;滿足設計指標的要求。經(jīng)過一年多的現(xiàn)場觀測，沒有發(fā)現(xiàn)大壩存在明顯的滲漏等現(xiàn)象，防滲加固取得預期效果。實踐表明，采用低彈?；炷练罎B墻進行土壩防滲加固是可行的，其工程技術成熟、施工質量可靠、施工方法可操作、檢測方便，具有防滲效果好、使用壽命長等優(yōu)點，可在土壩防滲加固中進行推廣應用。◆

福建省宏禹水利水電咨詢設計院.長樂市三溪水庫除險加固工程初步設計報告［R］.