塑性混凝土防滲墻在病險(xiǎn)水庫(kù)加固工程中的應(yīng)用

楊立峰

【摘 要】塑性混凝土防滲墻施工技術(shù)十分復(fù)雜，且質(zhì)量要求較高。本文結(jié)合清遠(yuǎn)飛來(lái)峽水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程，就塑性混凝土防滲墻的設(shè)計(jì)、施工及質(zhì)量控制進(jìn)行了論述。實(shí)踐表明，塑性混凝土防滲墻的應(yīng)用取得了較佳的防滲效果，為類(lèi)似加固工程提供了參考。

【關(guān)鍵詞】塑性混凝土；防滲墻；設(shè)計(jì)；施工；質(zhì)量控制；防滲效果

塑性混凝土是用黏土和膨潤(rùn)土取代普通混凝土中的大部分水泥形成的一種柔性工程材料。在土石壩除險(xiǎn)加固應(yīng)用中與一般的混凝土防滲墻、灌漿相比，具有彈性模量低能很好地適應(yīng)地形的變化、抗壓強(qiáng)度不高但防滲效果較好、水泥用量少能降低工程造價(jià)、拌和物和易性較好等特點(diǎn)。因此，在病險(xiǎn)水庫(kù)加固中被廣泛用作防滲墻墻體材料。下面，就結(jié)合具體工程實(shí)例，介紹塑性混凝土防滲墻的應(yīng)用。

1.工程概況

某水庫(kù)是一座以灌溉為主，結(jié)合防洪、養(yǎng)魚(yú)等綜合效益的中型水利工程。水庫(kù)為粘土心墻壩，壩基持力巖層為石英砂巖夾頁(yè)巖，巖石風(fēng)化破碎，具弱透水性；壩體填筑土為含礫粘土，碎石含量高，未按要求進(jìn)行分區(qū)填筑，碾壓不密實(shí)。水庫(kù)因施工質(zhì)量差、運(yùn)行久，大壩壩體、壩基及左右壩肩滲漏嚴(yán)重，2003年經(jīng)水利部大壩安全管理中心鑒定為三類(lèi)壩病險(xiǎn)水庫(kù)。針對(duì)大壩地質(zhì)條件和壩體滲漏特征，設(shè)計(jì)壩體采用垂直塑性混凝土防滲墻進(jìn)行防滲處理。

2.塑性砼防滲墻設(shè)計(jì)

主壩由粘土肥心墻，壩殼風(fēng)化砂、及現(xiàn)澆混凝土板塊（3.0m×3.0m）護(hù)坡組成。壩長(zhǎng)460m，最大壩高13.5m，壩頂寬6m，上游坡1：3，現(xiàn)澆混凝土板塊護(hù)坡，下游坡1：2.5，草皮護(hù)坡。

為保證主壩基穩(wěn)定和大壩的安全，水庫(kù)壩體防滲墻采用槽板式垂直砼防滲墻形式，墻體材料采用塑性混凝土，可以減少墻體的應(yīng)力，適應(yīng)壩基變形，避免開(kāi)裂。防滲墻總長(zhǎng)387.8m，防滲墻頂高程314.56m，防滲墻厚為40cm，即在壩體加設(shè)一道40cm厚塑性混凝土防滲墻，防滲墻縱向軸線距主壩中心線上游1.5m處。壩基為全風(fēng)化花崗巖，墻體嵌入強(qiáng)風(fēng)化基巖100cm。主壩左、右壩間采用帷幕灌漿防滲。

墻體塑性混凝土設(shè)計(jì)指標(biāo)為：抗壓強(qiáng)度R28≥4MPa；抗?jié)B標(biāo)號(hào)為W6；彈性模量E≤1500MPa；滲透系數(shù)K<1×10-6cm/s。允許滲透比降J>50。

3.塑性砼配合比

按照設(shè)計(jì)提供的塑性混凝土的性能指標(biāo)要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的原材料，進(jìn)行配合比試驗(yàn)，確定塑性砼施工配合比。詳見(jiàn)下表1?；炷潦┕ぬ匦裕核涠?8～22cm，擴(kuò)散度36～40cm，初凝時(shí)間>6h，終凝時(shí)間≤24h。

4.塑性混凝土防滲墻施工方法

4.1 施工臨建

根據(jù)工程施工需要，分別建造施工平臺(tái)、導(dǎo)向槽（鋼筋砼導(dǎo)墻）、泥漿系統(tǒng)、混凝土拌和系統(tǒng)、水電系統(tǒng)和施工道路等臨時(shí)設(shè)施。

4.2 槽孔劃分

根據(jù)防滲墻的厚度、深度和抓斗的性能，混凝土防滲墻的共劃分68個(gè)槽段，防滲墻（0+040.2—0+428）總長(zhǎng)387.8m。塑性混凝土防滲墻Ⅰ、Ⅱ期槽長(zhǎng)度均為6.8m，即兩個(gè)主孔分別為2.8m，中間副孔長(zhǎng)為1.2m。

4.3 造槽、成墻方法

4.3.1 造槽

造槽設(shè)備為GB-24型和KH-180型兩臺(tái)進(jìn)口履帶式液壓抓斗機(jī)，采用“多抓成槽法”先施工Ⅰ期槽，再施工Ⅱ期槽，首先將槽段兩側(cè)土體抓出孔外，再將中間留下的土體抓出孔外。防滲墻要求嵌入強(qiáng)風(fēng)化基巖1.0m，對(duì)于一般風(fēng)化巖石，采用抓斗直接抓取的方法，對(duì)于局部比較堅(jiān)硬基巖采用重鑿法施工，使用扁鑿鉆頭沖擊破碎。清孔使用抓斗“抓撈法”清孔換漿。

4.3.2 固壁泥漿

泥漿固壁材料：泥漿在混凝土防滲墻施工中的作用主要是保持孔壁穩(wěn)定、懸浮鉆渣及冷卻鉆頭。本工程使用優(yōu)質(zhì)Ⅱ級(jí)鈣基膨潤(rùn)土。分散劑為工業(yè)碳酸鈉（Na2CO3）；降失水增粘劑為中粘類(lèi)甲基纖維素鈉（CMC）。

泥漿用水從水庫(kù)中抽取。泥漿配合比通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)試驗(yàn)確定。配合比為：水1200L、膨潤(rùn)土120kg、碳酸鈉3.5kg。

4.4 成墻

4.4.1 塑性砼澆筑

塑性混凝土防滲墻的澆筑順序?yàn)椋合陆宇^管，先澆筑Ⅰ序槽、拔起接頭管，洗刷接頭管孔，再澆筑Ⅱ序槽。

砼澆筑方法參照《砼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》、《水工砼施工規(guī)范》、《水電水利工程混凝土防滲墻施工規(guī)范》DL/T5199-2004進(jìn)行?；炷翝仓仙俣葹?-5m/h。

4.4.2 槽段連接

為保證墻體的完整性，采用較先進(jìn)的接頭方法“接頭管法”澆筑砼進(jìn)行槽段連接。

5.施工質(zhì)量

5.1 施工質(zhì)量控制

從防滲墻施工臨建、造孔成槽、清孔、砼澆注施工全過(guò)程由監(jiān)理工程師嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。對(duì)重要的工序，則由四方工程師（業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理和施工）共同進(jìn)行檢查驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下一道工序施工，經(jīng)檢查驗(yàn)收，防滲墻施工中的各工序檢驗(yàn)和各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)和施工規(guī)范的要求。施工質(zhì)量檢測(cè)成果見(jiàn)表2。

5.2 塑性混凝土防滲墻墻體質(zhì)量檢查

塑性混凝土墻體質(zhì)量檢驗(yàn)采用鉆孔取芯及注水試驗(yàn)方法，墻體檢查孔位置由監(jiān)理根據(jù)施工過(guò)程情況確定。本工程共設(shè)4個(gè)檢查孔。每個(gè)孔注水試驗(yàn)檢查2次。滲透系數(shù)最大值為7.46×10-8cm/s，最小值為1.66×10-8cm/s.平均值為4.5×10-8cm/s。滿足設(shè)計(jì)K<1×10-6cm/s的要求。注水試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

5.3 砼試塊的試驗(yàn)結(jié)果

砼的試塊取樣標(biāo)準(zhǔn)、過(guò)程參見(jiàn)《水工砼試驗(yàn)規(guī)程》。取樣現(xiàn)場(chǎng)由建設(shè)單位、監(jiān)理單位共同監(jiān)督取樣。由建設(shè)單位將達(dá)到齡期后的砼抗壓試件、抗?jié)B試件、彈性模量試件送至檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢驗(yàn)和試驗(yàn)，對(duì)各項(xiàng)性能指標(biāo)檢驗(yàn)和試驗(yàn)的結(jié)果如下：

5.3.1 塑性砼R28抗壓強(qiáng)度

本工程使用15cm×15cm×15cm立方體試模，按每個(gè)槽段取一組成型試件，共計(jì)60組抗壓試件，進(jìn)行了28天齡期抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果得出：最大值R28max=6.9Mpa，最小值R28min=4.6Mpa，平均抗壓強(qiáng)度R28=5.59Mpa，標(biāo)準(zhǔn)差σ=0.57MPa，離差系數(shù)Cv=0.10，強(qiáng)度保證率P=100%，砼抗壓強(qiáng)度指標(biāo)完全滿足R28≥4MPa的設(shè)計(jì)要求，合格率100%。

5.3. 2彈性模量

隨機(jī)抽取了六組靜力抗壓彈性模試件。其試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

5.3.3 滲透系數(shù)

為檢驗(yàn)塑性砼的抗?jié)B指標(biāo)，本工程砼澆注過(guò)程中，在現(xiàn)場(chǎng)由業(yè)主、監(jiān)理、施工單位共同按照隨機(jī)每2個(gè)槽孔取一組抗?jié)B試件，共抽取了34組成型抗?jié)B試件進(jìn)行了抗?jié)B性能的檢驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表5。

表5 塑性砼滲透系數(shù)試驗(yàn)成果表

由此表可以看出，最大一組為Kmax=7.4×10-8cm/s，最小一組為Kmin=9×10-8cm/s，平均K=7.88×10-8cm/s，合格率為100%。試驗(yàn)結(jié)果得出：本工程墻體砼的滲透系數(shù)滿足K<1×10-6cm/s的設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)上述砼試塊抗壓強(qiáng)度、滲透系數(shù)、彈性模量的試驗(yàn)結(jié)果及統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果得出本工程塑性砼各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求，經(jīng)單位工程驗(yàn)收該成墻塑性砼質(zhì)量?jī)?yōu)良。

5.4 塑性混凝土防滲墻分部工程質(zhì)量評(píng)定

本工程按照水利電力部《水利水電基本建設(shè)工程單元工程質(zhì)量等級(jí)評(píng)定》（SDJ249-88），水利部《水利水電工程質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定規(guī)程》（SL176-2007）對(duì)防滲墻68個(gè)單元工程進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)、和評(píng)定，68個(gè)單元工程全部合格，其中67個(gè)單元工程評(píng)定為優(yōu)良，單元工程合格率為100%；優(yōu)良率為98.5%，砼防滲墻分部工程質(zhì)量為優(yōu)良。

6.防滲效果

2005年4月15日采用三角堰量測(cè)壩后滲流量（地表溢出部分）為3.4L/S（沒(méi)修建砼防滲墻前）。2010年4月30日在同一地點(diǎn)和相同方法測(cè)得滲流量為0.4L/S（修建砼防滲墻后）。滲流量比沒(méi)修建砼防滲墻前減小8.5倍。前后量測(cè)滲流量時(shí)的庫(kù)水位均為311.56m，庫(kù)容為913萬(wàn)m3。

7.結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，塑性混凝土防滲墻的應(yīng)用是成功的，不僅節(jié)省水泥，加快了施工進(jìn)度，且施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了預(yù)期防滲效果，各項(xiàng)質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)均能符合要求，因此，此項(xiàng)工程為塑性混凝土防滲墻的再次應(yīng)用積累了成功的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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