混凝土防滲墻技術在黨河水庫除險加固中的應用

王 進 王春成

(1.漢中市水利水電工程質量安全監(jiān)督站 陜西 漢中 723000；2.南鄭縣陽春鎮(zhèn)水利管理站 陜西 南鄭 723100)

1 概況

位于漢江一級支流黨水河上的黨河水庫，水庫壩址位于洋縣洋州鎮(zhèn)周坎村，距縣城7km。壩址以上控制流域面積237km2，多年平均逕流量1.28億m3，屬河谷型水庫，是一座以灌溉為主，兼有發(fā)電、防洪、旅游和水產養(yǎng)殖等綜合利用的Ⅲ等中型水庫。水庫樞紐由攔河壩、正常溢洪道、非常溢洪道、放水塔、輸水洞等建筑物組成，壩后還建有水電站和抽水機站各一座。大壩為均質土壩，最大壩高51m，壩頂寬5m，壩頂長297m，壩頂高程538m。輸水涵洞長220m，最大輸水流量為20m3/s。水庫于1966年10月動工修建，1970年3月建成蓄水，總庫容4192萬m3，設計灌溉面積4.1萬畝。

經過40多年的運行，水庫病險問題較多，特別是大壩，出現不同程度的滲水現象，嚴重的威脅著水庫的安全和下游的村鎮(zhèn)安全。經過有關單位勘察設計，采取混凝土防滲墻技術對水庫大壩進行除險。黨河水庫除險加固大壩砼防滲墻沿大壩前沿線平行與壩軸線并升入兩岸壩肩長308m，厚度0.6m，墻頂高程536.0m，最深51m，最淺7m，升入相對不透水層1.0m，設計強度C3～C5，抗?jié)B指標 W6，彈性模量 1000MP。施工中采用“純抓法”完成砼防滲墻8775.53 m2，并在墻體中間為帷幕灌漿預埋φ100的鋼管2006.55m。

2 混凝土防滲墻施工方案

2.1 混凝土防滲墻平面布置

混凝土防滲墻的施工總體平面布置的內容包括施工平臺、泥漿系統、混凝土系統、風水電系統以及場內交通、倉庫等主要設施平面布置。泥漿系統由制漿站、供漿管路和泥漿凈化設施等組成。

黨河水庫施工平臺即導墻是防滲墻施工之前的臨時建筑物，它是確定防滲墻的位置、墻深、基巖面位置及混凝土澆筑高程的基準。導墻的主要作用是造孔導向和保護槽孔口，同時它還具有保持泥漿壓力和阻止廢漿、廢水倒流槽孔的作用。在吊放鋼筋籠、下設導管、接頭孔拔管、處理孔內事故及埋設觀測儀器等作業(yè)中，導墻起定位與支撐的作用。

2.2 主要施工機械

采用上海金泰公司SG-40AL連續(xù)墻液壓抓斗，JS500混凝土攪拌機 2臺，HBT60型混凝土輸送泵1臺，8T吊車1臺，成工50裝載機2臺，自卸汽車2輛。本工程的主要機械用的是液壓抓斗。液壓抓斗是利用斗體的斗齒、斗刃在槽底切削地層，將碎塊收入斗體內，然后從槽孔中提出，打開斗體提出土渣來完成作業(yè)的。切削地層時，依靠斗體自重掘入地層，切削液壓系統加壓增加切削力。

2.3 槽段劃分及墻段連接

防滲墻槽孔分兩期施工，先施工一期槽孔，后施工中間二期槽孔（先施工的為一期槽孔，其余為二期槽孔）。防滲墻接頭處理采用“純抓法”。在抓斗開挖每個槽孔之前，施工單位就上報槽孔開挖申請單，其內容包括墻挖序號、槽孔號、樁號等，并且做好與現場人員的溝通，做好現場記錄，以便資料與施工現場保持一致。

2.4 防滲墻造孔

防滲墻造孔采用“純抓法”成槽，即直接利用液壓抓斗抓取孔內泥層堆棄在工作面上，再由裝載機裝上載重汽車運至棄渣場，保持工作平臺的整潔。先抓一序槽孔，成槽前應復測基準線和水準點，標定防滲墻的中心線及高程控制點。造孔過程中嚴格監(jiān)控并調整孔型和孔斜，施工過程中采用重錘原理進行孔斜測量，確保施工過程中的孔斜控制在規(guī)定范圍內?？浊皯獜蜏y基準線和水準點，標定防滲墻的中心線及高程控制點。

施工現場設計有排水溝，及時排除槽孔周圍的廢水、廢漿、廢渣。加強對漏失地層的預防措施，施工現場配備足夠的粘土，以便堵漏。施工過程中控制槽孔內的漿面在導墻頂面以下0.3m～0.5m，保證槽孔的足夠安全，嚴防塌孔。施工過程中機組采用重錘原理進行孔斜測量。確保施工過程中的孔斜控制在規(guī)定范圍內。

2.5 泥漿護壁

泥漿采用洋縣當地生產的“人合”牌膨潤土和新鮮潔凈的水拌制泥漿，采用高速攪拌機拌制，新泥漿需經24小時水發(fā)溶脹后方可使用。對新拌制的泥漿每天做一次粘度、比重測試泥漿按配合比配制好后，在輸送到槽孔前，需做實驗檢驗泥漿特性，取樣測密度。用膨潤土制漿時其密度小于1.3 g/cm3，濃度＞4.5，膨潤土泥漿的密度較小，澆筑混凝土時的置換效果好，有利于成墻質量，同時也便于泥漿循環(huán)使用?？變饶酀{在混凝土澆筑之前應作粘度、比重、含沙量三項指標的測試，測試結果應符合《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規(guī)范》中表4.0.7要求。澆筑置換出的泥漿經沉淀或其他凈化方式處理可重復利用。循環(huán)使用的泥漿應每隔30min檢測一次性能指標。膨潤土泥漿的密度較小，澆筑混凝土時的置換效果好，有利于成墻質量，同時也便于泥漿循環(huán)使用。

2.6 基巖鑒定及終孔驗收

當孔深接近預計基巖面時，即開始取樣，根據巖樣確定基巖面。基巖巖樣按順序、深度、位置編號，填好標簽、裝袋，妥善保存。終孔驗收項目有槽孔寬度不小于設計墻厚，孔深不小于設計孔深，孔斜滿足規(guī)范及設計要求以及孔位、孔深、槽寬、孔斜、入巖深度等。

2.7 清孔換漿

槽段造孔結束后，施工單位先自檢造孔質量，合格后方能進行清孔換漿及終孔驗收工作。清槽的方法，先采用抓斗撈取槽孔內大部分淤積與大顆粒沉渣，再通過下設潛水排污泵清孔，直至淤積厚度、孔內淤積質量滿足要求。清孔同時向槽內補充新鮮泥漿，對于被嚴重污染的泥漿予以廢棄。換漿量約為槽孔內泥漿總量的1/3。槽孔清孔換漿結束后應在4h內澆筑混凝土，因下預埋管不能按時澆筑時，應對泥漿重新檢驗。清孔驗收合格，由現場監(jiān)理工程師簽發(fā)清孔驗收合格證后，方可進行下道工序施工。

2.8 預埋灌漿管的布設

對防滲墻下面的基巖進行帷幕灌漿時，為了避免在墻內鉆孔，在防滲墻澆筑混凝土以前預埋灌漿管。布設前根據整個工程槽段劃分情況及槽長調整鋼筋保持架的長度，確保相鄰的灌漿管間距為2.0m，并隨時注意調整一期槽孔與二期槽孔端頭部位相鄰兩灌漿管的間距為2.0m。由于防滲墻內不配置鋼筋，為保證預埋管位置準確和避免在澆筑混凝土時移位、彎曲，采用槽孔內設置定位桁架固定灌漿管。灌漿管采用法蘭連接，這種方法連接強度高、連接速度快，能夠縮短混凝土澆筑前的準備時間，可以減少孔底淤積，并且使得混凝土澆筑更加順利進行，這一點對于防滲墻混凝土的施工尤為重要。

2.9 混凝土墻體材料拌制及澆筑

2.9.1 原材料

水泥：拌制混凝土的水泥根據設計及規(guī)范要求選用的是P.C32.5R的普通硅酸鹽水泥，使用前除取得出場檢驗合格證外，還應分批取樣按相關標準進行細度、安定性、凝結時間等指標的檢測。

粗骨料：漢江河天然河卵石5mm～20mm。

細骨料：選用漢江河中砂。細度模數2.4～3.0，含泥量不大于3%，粒徑含量不大于1%。

2.9.2 墻體材料的制作及運輸

墻體材料配合比按照監(jiān)理工程師審核的原材料試驗配合比進行，嚴格施工控制。采用2臺JS500強制式攪拌機，并配備全自動電子稱配料機，保證配合比的準確和混凝土的各項性能指標。為避免混凝土運輸中混凝土的離析，混凝土的運輸采用HBT60混凝土輸送泵送至澆筑導管，保證了混凝土的坍落度、擴散度及其他性能指標。

2.9.3 墻體混凝土澆筑

混凝土防滲墻采用泥漿下直升導管法澆筑，本次施工選用Φ250mm，長2.5m，并配備1m～1.5m的短管以調整長度。導管布設嚴格按照規(guī)范及設計要求進行，導管距接頭管為 0.5m～1.0m，導管間距不大于3.5m。導管底口距孔底控制在15cm～25cm以內，每個槽孔均下設兩根導管。各導管之間采用絲扣連接，并加設橡膠圈密封，以防混凝土灌注時導管漏漿。

開倉前，應按配合比報請監(jiān)理待批準后，開始澆筑。澆筑開始時，第一次的必須備好足夠的混凝土，保證混凝土能夠澆筑至導管口以上。在混凝土澆筑過程中，要不斷用錘球測量混凝土的上升高度，保證導管下口插入混凝土深度應控制在1m～6m，不宜過深或過淺。插入深度大，混凝土擠推的影響范圍大，深部混凝土密實強度高，但容易使下部沉積過多的粗骨料，而混凝土面層聚集較多的砂漿，且增大拔管難度甚至有埋管的危險。插入太淺，泥漿容易混入混凝土而影響混凝土強度，因此，導管插入深度控制在3m左右。

在混凝土澆筑過程中，必須保證預埋灌漿管位置的準確，防止灌漿管上浮或移位。當混凝土澆筑至墻頂時，導管內混凝土不易流出，可在槽內加水稀釋泥漿，并適當降低灌注速度，也可以減少導管埋深，將其控制在1m左右。但在澆筑過程中，導管不能做橫向移動，否則會使沉渣混入混凝土內，影響混凝土質量。由于在澆筑完成后的混凝土頂面存在一層浮漿，澆筑時必須比設計高程超高50cm以上。

3 質量檢測

黨河水庫除險加固工程大壩混凝土防滲墻于2010年5月全部施工完成，完成砼防滲墻8775.53 m2,并在墻體中間為帷幕灌漿預埋φ100的鋼管2006.55m，滿足了建設單位除險加固和夏灌用水的要求，施工單位也獲得了較好的經濟收入，達到了“多贏”的效果。建設單位委托漢中市山河檢測有限公司對防滲墻進行了質量檢測，通過對防滲墻三處開挖檢查和取芯取樣，檢測結論為防滲墻墻體基本完整，未發(fā)現明顯質量缺陷，墻體混凝土抗壓強度大于3.0MPa，各項檢測結果均滿足規(guī)范及設計要求，達到了設計要求和大壩除險的目的。

4 結語

運用凝土防滲墻進行大壩防滲應注意以下幾點：凝土防滲墻進行大壩防滲主要是機械施工，主要設備液壓抓斗自重達30T，要考慮當地的施工道路能否滿足施工機械要求。混凝土防滲墻進行大壩防滲施工一般采用連續(xù)施工中間不得有停頓。另外，還要考慮施工電源和電壓能否滿足施工機械要求，雖然主要設備不依靠電源，但泥漿系統、砼拌合系統、場地夜間施工等都要有可靠地電源做保證；工地實驗室和實驗、檢測人員應滿足施工進度和強度要求；現場負責人要具有良好的協調能力、溝通能力和處理突發(fā)事件的應變能力，調配好現場機械、人員和物資供應，及時聯系實驗人員和監(jiān)理工程師，達到設計要求立即驗收和砼澆筑。

在陜南運用混凝土防滲墻進行大壩防滲的水庫不多，洋縣黨河水庫的成功應運對以后水庫大壩防滲提供了經驗和參考。陜西水利