黑河象山水庫塑性防滲墻施工

張殿民

（黑河市象山電廠，黑龍江 黑河 164300）

1 工程概況

黑河象山水庫位于黑河市愛輝區(qū)法別拉河中游，距黑河72 km，總庫容3.34億m3，建于1992年，大壩為瀝青混凝土堆石壩，最大壩高50.7 m，壩長285 m。水庫建設(shè)時(shí)由于壩體容重偏低、壩坡陡等原因造成壩體水平變形過大，致使瀝青混凝土心墻開裂，漏水嚴(yán)重。故決定增加上下游壓重，在原瀝青心墻上游修建塑性混凝土防滲墻對(duì)大壩滲漏問題進(jìn)行徹底處理。防滲墻軸線長281.5 m，墻厚0.8 m墻底嵌入弱風(fēng)化基巖不小于0.8 m，塑性抗混凝土壓強(qiáng)度 3～5 MPa，滲透系數(shù) K28＜1×10-7cm/s, 塌落度度 20～24 cm，擴(kuò)散度34～40 m，防滲墻面積12319.96 m2。

壩基巖石為花崗閃長巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，河床覆蓋層為多層結(jié)構(gòu)，厚6～7 m，有砂礫石、中粗砂、亞黏土、淤泥等。

2 施工技術(shù)特點(diǎn)

2.1 造孔機(jī)械

根據(jù)該工程特點(diǎn)，施工中投入20臺(tái)沖擊式鉆機(jī)進(jìn)行砂礫石中成槽和鉆進(jìn)下部基巖及一、二期槽段接頭混凝土。

2.2 導(dǎo)向槽

為了保證上部砂礫石穩(wěn)定和成槽位置不因鉆機(jī)震動(dòng)而塌方，導(dǎo)向槽沿軸線方向建造，導(dǎo)向槽采用鋼筋混凝土形式，導(dǎo)向槽凈寬為90 cm、深1.5 m，兩側(cè)邊墻采用矩形斷面，開挖后立模澆注。

2.3 予灌濃漿

新防滲墻建造在原防滲墻的砂礫石過度層中，這樣的地層如不進(jìn)行處理，造孔時(shí)塌孔嚴(yán)重，成槽困難。灌漿孔沿防滲墻中心線單排布置，孔距1.5 m，孔徑146 mm。濃漿用普通硅酸鹽水泥，膨潤土漿液，其配合比為 水600 kg水泥200 kg，膨潤土400 kg，予灌濃漿分兩序進(jìn)行，自下而上分段進(jìn)行。

2.4 鉆劈法

防滲墻所有槽段均采用沖擊鉆機(jī)鉆主孔，然后劈打副孔、清除小墻的方法。為了獲得理想的施工速度，在施工前期對(duì)4種鉆頭進(jìn)行了比較。1）十字鉆頭。優(yōu)點(diǎn)是適用任何情況的地層，施工中對(duì)孔壁有擠壓密實(shí)作用，特別是能對(duì)堅(jiān)硬巖石進(jìn)行鉆進(jìn)；缺點(diǎn)是工效低，成槽時(shí)間長。2）空心六角鉆頭。優(yōu)點(diǎn)是鉆具較長，一般為4.0～5.0 m，對(duì)地層的切削能力較強(qiáng)，導(dǎo)向性能好；缺點(diǎn)是對(duì)地層的適應(yīng)性較差，僅適用于黏土層的施工。3）套筒階梯鉆頭。優(yōu)點(diǎn)是能配合沖擊反循環(huán)鉆機(jī)施工，適用于各種地層，而且工效高；缺點(diǎn)是在漏失地層中施工因其造孔原理是鉆刃破碎巖石，弧板進(jìn)行切削擴(kuò)孔，對(duì)空壁的擠壓作用差，易引起漏漿造成孔壁坍塌。4）套筒雙反弧鉆頭。優(yōu)點(diǎn)是與沖擊反循環(huán)鉆機(jī)配合使用，使用于巖石外的各種地層的副孔壁打，不留小墻，工效較高；缺點(diǎn)是在遇到孤石、漂石是易出現(xiàn)卡鉆，同時(shí)清除主孔回填時(shí)需要更換鉆頭。根據(jù)此次施工特點(diǎn)，施工中較多地使用了十字鉆頭。

2.5 造孔孔斜控制

孔斜是影響工效的關(guān)鍵，尤其砂礫石層，進(jìn)尺易、糾偏難。沖擊過程要控制孔斜，施工中每進(jìn)尺2 m測量一次孔斜，特殊地段加密測量，發(fā)現(xiàn)孔斜超過設(shè)計(jì)值時(shí)立即糾偏。

3 固壁泥漿

1）膨潤土。使用黑龍江省龍江縣鎮(zhèn)安膨潤土，其性能指標(biāo)為：細(xì)度，過200目篩不小于95%；造漿率不小于13 m3/t；膠質(zhì)率不小于68%。

2）泥漿攪拌。采用2臺(tái)WG一800型泥漿攪拌機(jī)，生產(chǎn)率為50 m3/（臺(tái)·班）。膨潤土泥漿濃度為8%，攪制出的泥漿靜置24 h后，要求密度為1.04～1.06 g/cm3，黏度為34～37 s。

3）泥漿供應(yīng)。采用2臺(tái)3PN泥漿泵接3″膠管送至個(gè)施工槽段。

4）泥漿回收。槽孔澆筑混凝土?xí)r，在導(dǎo)向槽上架設(shè)1臺(tái)3PN泥漿泵回收混凝土，置換出來的為被污染的泥漿，以重復(fù)利用，降低施工成本。

5）清孔泥漿。清孔工作結(jié)束后1 h，自距孔底小于或等于1.0 m處取泥漿檢測，最大密度為1.19 g/m3，最小為1.04 g/cm3，最大黏度為29 s（蘇式漏斗），最大含砂率7%，最小含砂率2%。

4 槽孔混凝土澆筑

設(shè)計(jì)單位根據(jù)設(shè)計(jì)要求提出混凝土配合比為：水343 kg/m3，水泥 172 kg/m3，砂石 1534 kg/m3，膨潤土 81 kg/m3，粉煤灰 80 kg/m3，纖維 0.9 kg/m3。

1）混凝土供應(yīng)強(qiáng)度一般采用下列公式進(jìn)行估算：

Q=aklbv

式中：Q——混凝土供應(yīng)強(qiáng)度；a——保證系數(shù)，一般取1.5；k——槽孔擴(kuò)孔系數(shù)，一般取1.2，特殊情況另計(jì)；l——槽孔長度；b——槽孔寬度；v——混凝土上升速度，一般取4～5 m/h。

由公式可以算出混凝土供應(yīng)強(qiáng)度需達(dá)到30 m3/h。施工中，混凝土拌和站設(shè)置1臺(tái)JZM750型混凝土攪拌機(jī)和l臺(tái)PRDl500型配料機(jī)，該機(jī)混凝土生產(chǎn)能力為30 m3/h，滿足了施工需要。

2）運(yùn)混凝土輸：攪拌好的混凝土用混凝土泵直接打到待澆段料倉內(nèi)，經(jīng)料斗，溜槽進(jìn)入導(dǎo)管到入槽。

3）混凝土澆筑：采用直升導(dǎo)管法，開澆前在導(dǎo)管內(nèi)放置略小于導(dǎo)管內(nèi)徑的皮球隔離泥漿，然后注入足夠的混凝土，使只一舉把導(dǎo)管底部包住，然后繼續(xù)灌入混凝土，直至澆筑結(jié)束。

4）混凝士檢測：現(xiàn)場試驗(yàn)室在倉口隨機(jī)取樣，檢測結(jié)果表明，每個(gè)槽段的混凝土試塊抗壓強(qiáng)度均在3～5 MPa之間，最大為 5.2 MPa，最小為 3.7 MPa，平均值 4.6 MPa，混凝土離差系數(shù)Cv為0.17，強(qiáng)度保證率93%，滿足混凝士優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。該工程共抽樣檢34組抗?jié)B試塊，經(jīng)過試驗(yàn)，滲透系數(shù)均小于1×10-7cm/s，合格率100%。此次施工歷時(shí)109 d，形成截水面積12319.86 m2，施工速度較快。

5 結(jié)語

從整個(gè)施工過程來看，要想保證工程質(zhì)量就要根據(jù)實(shí)際情況制定很好的預(yù)防措施，避免在施工中出現(xiàn)意外事故。使用合適的泥漿可以有效地預(yù)防塌孔，控制好孔斜，不僅保證了施工質(zhì)量，還減少了糾偏等輔助工作時(shí)間，提高了工效；下設(shè)導(dǎo)管前檢查導(dǎo)管質(zhì)量和法蘭盤的連接，水下澆筑混凝土過程中要控制各導(dǎo)管入倉混凝土的均衡，保證混凝土面均勻上升，確保成墻的質(zhì)量等。