低彈?；炷练罎B墻新技術(shù)在村內(nèi)水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用

(安溪縣水利局， 福建 安溪 362400)

低彈?；炷练罎B墻新技術(shù)在村內(nèi)水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用

蘇炳煌

(安溪縣水利局， 福建 安溪 362400)

本文分析了村內(nèi)水庫滲漏產(chǎn)生的成因,并提出了除險(xiǎn)加固措施和施工方法。施工機(jī)械采用薄型液壓抓斗成槽機(jī)械，防滲墻采用低彈模混凝土。該方法具有施工快、耐久性好、防滲效果好的特點(diǎn)，對(duì)中小型水庫除險(xiǎn)加固防滲墻施工具有一定的指導(dǎo)意義。

低彈?；炷练罎B墻； 除險(xiǎn)加固； 村內(nèi)水庫

1 工程概況

村內(nèi)水庫位于晉江西溪支流龍門溪上游，距龍門鎮(zhèn)8.0km，壩址以上集雨面積18.4km2，主河道長(zhǎng)7.15km，河道比降13.08‰。加固設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期為100年一遇，相應(yīng)洪水位為528.48m，相應(yīng)庫容為1045萬m3；校核洪水重現(xiàn)期為1000年一遇，相應(yīng)洪水位為528.51m，相應(yīng)庫容為1047萬m3。正常蓄水位為528.48m，相應(yīng)庫容為1045萬m3；死水位為504.48m，死庫容為58.3萬m3。

村內(nèi)水庫工程1973年6月動(dòng)工， 1981年8月工程竣工，是一座以灌溉為主，結(jié)合防洪、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用效益的年調(diào)節(jié)中型水庫。保護(hù)下游約5萬人，灌溉1500hm2。壩后有三級(jí)電站，總裝機(jī)5100kW。并擔(dān)負(fù)下游公路的防洪任務(wù)。

樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水隧洞等建筑物組成。

大壩為黏土心墻堆石壩，壩頂高程530.02m，防浪墻頂高程530.71m。最大壩高42.50m，壩頂長(zhǎng)140m，壩頂寬6.02m。黏土心墻頂寬3.0m，頂部與防浪墻基礎(chǔ)相連，心墻上游坡坡比為1∶0.5，下游坡坡比依次為1∶0.5、1∶1.0，變坡點(diǎn)高程為507.56m。迎水坡在高程520.05m、504.48m處分別設(shè)寬為1.50m平臺(tái)；坡面為干砌塊石，坡比從上至下依次為1∶1.7、1∶1.8和1∶2.0。 背水坡在高程519.94m、510.00m、502.13m處分別設(shè)寬為1.30m、1.83m、7.20m平臺(tái)；坡面為干砌塊石，坡比從上至下依次為1∶1.58、1∶1.73、1∶1.82和1∶1.93。 在下游坡第三級(jí)平臺(tái)設(shè)二級(jí)電站引水渠。

2 工程地質(zhì)條件及存在問題

2.1 工程地質(zhì)情況

水庫區(qū)內(nèi)屬剝蝕低山丘陵地貌，地表植被發(fā)育，庫周地形坡度在15～50°之間。

庫區(qū)出露的地層巖性主要為侏羅系南園組第四段(J3nd)流紋質(zhì)凝灰熔巖、凝灰?guī)r等，第三段(J3nc)流紋質(zhì)英安質(zhì)凝灰熔巖、流紋質(zhì)凝灰?guī)r等，此外還見少量后期侵入花崗斑巖脈。第四系覆蓋主要為殘坡積砂質(zhì)黏性土和沖洪積砂卵礫石。

庫區(qū)主要發(fā)育有兩條規(guī)模較大的斷層。F1斷層N85°W，SW∠55°，寬10～15m，充填構(gòu)造碎裂巖、糜棱巖等，帶內(nèi)巖體硅化、褐鐵礦化跡象明顯，發(fā)育于溢洪道以北約110m處，為壓性斷裂，是該區(qū)域北西西向控制性斷裂。F2斷層N10～15°E，NW∠85°，寬5～10m，充填全強(qiáng)風(fēng)化碎裂巖、斷層泥等，偶見花崗斑巖脈，影響帶內(nèi)巖石出現(xiàn)蝕變現(xiàn)象，發(fā)育于水庫西岸以西200～400m處福山乾村一帶，是該區(qū)域北北東向控制性斷裂。

庫區(qū)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，地下水主要為孔隙水和基巖裂隙水?？紫端植加诘谒南邓缮⒍逊e物和坡殘積層中，水量受季節(jié)性影響較大，基巖裂隙水多分布于基巖裂隙帶中。地下水主要由大氣降水補(bǔ)給，向水庫排泄。

2.2 水庫滲漏基本情況

村內(nèi)水庫大壩經(jīng)過多年運(yùn)行，由于不均勻沉陷造成壩頂防浪墻斷裂和迎水坡表面局部沉陷，大壩滲漏量較大。大壩背水坡右側(cè)存在散浸，左岸繞壩滲漏較嚴(yán)重。大壩壩面干砌石不平整，部分石塊風(fēng)化，壩面呈中間凹的弧狀，整體呈輕微沉陷的跡象；壩體填筑土壓實(shí)度普遍偏低，壓實(shí)度、滲透系數(shù)均超過規(guī)范允許值，大壩壩身存在滲漏問題，需要進(jìn)行防滲處理；壩基巖體存在滲漏問題。

3 壩體防滲處理方案的選擇

根據(jù)村內(nèi)水庫大壩的實(shí)際情況，對(duì)壩基滲漏進(jìn)行帷幕灌漿處理，對(duì)壩體防滲擬定薄型抓斗混凝土防滲墻、高噴防滲板墻、劈裂灌漿等三個(gè)方案進(jìn)行比選。

方案一：薄型抓斗混凝土防滲墻方案。壩體全斷面進(jìn)行塑性混凝土防滲墻防滲，薄型抓斗主機(jī)施工需要的最小作業(yè)寬度為8～10m，而村內(nèi)水庫壩頂寬度僅為6m，防滲設(shè)施施工平臺(tái)寬度不足。為了方便施工，將壩頂向上、下游各拓寬1.5m，使壩頂總寬度達(dá)到9m，以滿足施工要求。拓寬壩頂寬度后進(jìn)行薄型抓斗塑性混凝土防滲墻施工，混凝土防滲墻厚0.6m，中心線長(zhǎng)140m，塑性混凝土滲透系數(shù)10-7～10-9cm/s，28天抗壓強(qiáng)度1～5MPa，墻底插入壩基強(qiáng)風(fēng)化基巖2m。右岸壩肩滲漏問題采用高壓旋噴灌漿和帷幕灌漿進(jìn)行防滲處理，旋噴樁樁徑0.8m，孔距0.65m，灌漿深10～35m，鉆孔深入壩基巖體0.5m，噴漿壓力不小于20MPa。右壩肩高壓旋噴灌漿范圍由壩0+140.00～0+186.00，長(zhǎng)46m，高壓旋噴灌漿與壩體混凝土防滲墻銜接，形成封閉的防滲體系。薄型抓斗混凝土防滲墻與壩基帷幕灌漿的施工次序?yàn)椋合冗M(jìn)行上部壩身的薄型抓斗混凝土防滲墻施工，再進(jìn)行壩基帷幕灌漿施工。工程總費(fèi)用664.79萬元。

方案二：高噴防滲板墻方案。壩體進(jìn)行全斷面灌漿，長(zhǎng)140m，在壩頂處進(jìn)行單管高壓旋噴灌漿構(gòu)筑垂直防滲墻。旋噴樁單排，孔距0.65m，灌漿深10～43m，鉆孔深入壩基巖體0.5m，噴漿壓力不小于20MPa。左右岸壩肩滲漏問題也采用高壓旋噴灌漿防滲墻進(jìn)行防滲處理。壩體防滲與壩基防滲的施工次序?yàn)椋合冗M(jìn)行上部壩身的單管旋噴樁施工，再進(jìn)行壩基帷幕灌漿。工程總費(fèi)用645.79萬元。

方案三：劈裂灌漿方案。壩體進(jìn)行全斷面灌漿，長(zhǎng)140m，沿壩頂布置雙排孔，排距1.5m，第一排劈裂灌漿孔布置在距壩頂上游面2.2m位置處，河床段樁號(hào)壩0+047.0～0+117.0，孔間距為5m；岸坡段樁號(hào)壩0+000.00～0+047.0及壩0+117.0～0+140.00，孔間距為3m，灌漿孔深為壩頂至壩底面，灌注材料為黏土漿。灌漿分兩次序施灌，河床段一序孔距10m，二序孔距5m，岸坡段一序孔距6m，二序孔距3m，起劈壓力為0.3～0.6MPa，灌漿壓力為0.05～0.5MPa，灌漿流量50～140L/min。左右岸壩肩滲漏問題采用高壓旋噴灌漿防滲墻進(jìn)行防滲處理。劈裂灌漿與壩基帷幕灌漿的施工次序?yàn)椋合冗M(jìn)行上部壩身的劈裂灌漿，再進(jìn)行壩基帷幕灌漿。工程總費(fèi)用為667.41萬元。

薄型抓斗混凝土防滲墻是使用機(jī)械在地基中挖槽過程中使用泥漿護(hù)壁，然后通過導(dǎo)管在槽孔泥漿下澆筑混凝土，形成地下防滲結(jié)構(gòu)。高壓旋噴垂直防滲墻為利用鉆機(jī)成孔，用高壓泵將預(yù)制好的水泥漿加壓，沖擊和切割土體，強(qiáng)制攪拌充填，從而形成一種新的、有一定強(qiáng)度的地下防滲構(gòu)筑物。劈裂灌漿是運(yùn)用壩體應(yīng)力分布規(guī)律，用一定的灌漿壓力，將壩體沿壩軸線方向劈裂，灌注合適的泥漿，提高壩體的防滲能力。各方案的優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。

表1 各防滲方案比較

由以上比較可得，三個(gè)方案投資相差不大，但方案一施工方法比較成熟，工程質(zhì)量可靠，耐久性好，防滲效果可靠。從工程加固、施工質(zhì)量和防滲效果等方面綜合考慮，方案一是比較合理可行的。

根據(jù)水庫的地形、地質(zhì)條件和大壩漏水情況等綜合考慮，本著技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理、實(shí)施方便的原則，壩基滲漏采用帷幕灌漿的方式進(jìn)行處理。經(jīng)比較，選用薄型抓斗混凝土防滲墻方案。

4 低彈?；炷练罎B墻試驗(yàn)研究

在混凝土防滲墻的發(fā)展過程中，普通混凝土由于強(qiáng)度較低、彈模較大，不能和基礎(chǔ)的變形相協(xié)調(diào)，在承受荷載時(shí)容易由于應(yīng)力集中而產(chǎn)生破壞，因此，降低混凝土的彈性模量成為解決該問題的關(guān)鍵。為了避免混凝土防滲墻被破壞，必須改進(jìn)防滲墻混凝土材料的性能，研制適應(yīng)不同工程條件的高強(qiáng)度低彈模的新型混凝土防滲墻材料極為必要。在新型混凝土防滲墻材料應(yīng)用的過程中，由于工程的實(shí)際情況不同，對(duì)于混凝土材料性能的具體要求也不完全相同。

4.1 低彈?；炷练罎B墻物理力學(xué)指標(biāo)

防滲墻墻體采用二級(jí)配摻膨潤(rùn)土，以降低混凝土的強(qiáng)度和彈性模量，但摻量不能大于30%，同時(shí)可大量摻入粉煤灰和適量引氣劑與減水劑，一般壓頂頭墻混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級(jí)為C20，低彈?；炷练罎B墻的主要設(shè)計(jì)參數(shù)為：28天齡期試塊的抗壓強(qiáng)度fcc≥5MPa,抗拉強(qiáng)度fcc≥0.5MPa,抗壓彈性模量E=3000～5000MPa,極限水力坡降不小于400，墻身滲透系數(shù)k≤1×10-7cm/s，拌和物性能擴(kuò)散度為340～400mm。

4.2 試配原材料情況

4.2.1 水泥

水泥為復(fù)合硅酸鹽32.5R水泥，水泥物理性能檢測(cè)結(jié)果符合《通用硅酸鹽水泥》(GB 175—2007)對(duì)復(fù)合硅酸鹽32.5R水泥的標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2.2 膨潤(rùn)土

膨潤(rùn)土粉為優(yōu)質(zhì)納基膨潤(rùn)土粉(II)，其含水率為13.1%，液限400.5%，塑限116.7，塑性指數(shù)283.8，黏粒含量為93.7%，達(dá)到優(yōu)質(zhì)要求。

4.2.3 骨料

低彈?；炷猎嚺溆霉橇蠟楹由凹八槭?。河砂性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果和碎石性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果均符合《水工混凝土施工規(guī)范》(DL/T 5144—2001)中混凝土用細(xì)、粗骨料技術(shù)指標(biāo)要求。

4.2.4 外加劑

試配外加劑為YS型聚羧酸緩凝高效減水劑。該外加劑性能指標(biāo)所檢測(cè)結(jié)果符合《聚羧酸系高性能減水劑》(JG/T 223—2007)中緩凝型合格品的技術(shù)指標(biāo)要求。

4.3 低彈?；炷猎嚺湓囼?yàn)結(jié)果

根據(jù)低彈模型混凝土的設(shè)計(jì)指標(biāo)和《水利水電工程混凝土防滲墻施工規(guī)范》(DL/T 5199—2004)的有關(guān)要求，該配合比28d室內(nèi)試配強(qiáng)度按不小于7.6MPa設(shè)計(jì)(設(shè)計(jì)28d混凝土實(shí)際強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值取5MPa，施工混凝土強(qiáng)度保證率取80%，因水下澆筑對(duì)混凝土實(shí)際強(qiáng)度的不利影響，提高室內(nèi)試配強(qiáng)度15%)，同時(shí)根據(jù)混凝土的原材料情況，室內(nèi)擬定試配的低彈?；炷?8d試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 低彈模型混凝土試配情況及性能指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)試配試驗(yàn)結(jié)果，HP0936-2、HP0936-3配合比的各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。

5 防滲墻質(zhì)量評(píng)價(jià)

施工單位根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果采用混凝土配合比HP0936-2方案進(jìn)行施工。2009年10月5日，對(duì)防滲墻1號(hào)、2號(hào)、8號(hào)、12號(hào)槽段共6個(gè)孔進(jìn)行超聲波檢測(cè)，進(jìn)行墻體均質(zhì)性和密實(shí)性檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)論為：被檢測(cè)段混凝土均質(zhì)性、密實(shí)性較好；1～2號(hào)槽段間、10～12號(hào)槽段間無明顯泥夾層；1號(hào)槽段孔1底部附近巖面較破碎，孔2和孔3混凝土與巖面結(jié)合情況較好，符合設(shè)計(jì)要求。業(yè)主單位同時(shí)采用物探的方法在壩體心墻及山體的接觸部位采用高密度電阻率法和多道瞬態(tài)面波相結(jié)合的勘探方法，查明其滲漏和淘空情況，結(jié)果表明壩體心墻及山體的接觸部位滲漏情況明顯改善，達(dá)到施工質(zhì)量要求。

防滲墻混凝土芯樣檢測(cè)結(jié)果：2號(hào)、10號(hào)槽段芯樣抗壓強(qiáng)度平均值分別為12.8MPa、12.6 MPa，抗拉強(qiáng)度平均值分別為1.11MPa、1.09MPa，抗?jié)B等級(jí)均小于0.196×10-7cm/s，水力坡降均大于150，滿足設(shè)計(jì)要求。2號(hào)槽段105天芯樣彈性模量為6410MPa，10號(hào)槽段75天芯樣彈性模量為6350MPa。

根據(jù)取芯及超聲波檢測(cè)和物探的結(jié)果表明，防滲墻采用低彈?；炷聊軌蜻_(dá)到設(shè)計(jì)的要求。

6 結(jié) 語

中小型水庫除險(xiǎn)加固工程防滲墻采用薄型液壓抓斗成槽機(jī)械進(jìn)行施工，防滲墻采用低彈?；炷?，該處理方法在安溪村內(nèi)水庫得到了很好的應(yīng)用，具有施工快、耐久性好、防滲效果好的特點(diǎn)， 經(jīng)濟(jì)效果明顯，工程質(zhì)量良好。該工程經(jīng)除險(xiǎn)加固處理后，加固效果明顯，混凝土彈性模數(shù)較低，強(qiáng)度有較大增加，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過一年觀測(cè)該工程，完全達(dá)到施工規(guī)范要求，施工質(zhì)量穩(wěn)定，整體工程質(zhì)量較好，取得了明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。薄型液壓抓斗成槽的低彈?；炷练罎B墻施工對(duì)中小型水庫除險(xiǎn)加固工程類似工程具有一定的指導(dǎo)意義。

[1] 福建省安溪縣村內(nèi)水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].

[2] 安溪縣村內(nèi)水庫除險(xiǎn)加固工程地球物理勘探報(bào)告[R].

[3] 安溪縣村內(nèi)水庫除險(xiǎn)加固工程大壩防滲墻低彈?；炷猎囼?yàn)報(bào)告[R].

Application of Low Elastic Modulus Concrete Cutoff Wall Technology in Risk Removal and Reinforcement Project for Cunnei Reservoir

SU Bing-huang

(AnxiCountyWaterConservancyBureau,Anxi362400,China)

Seepage cause of Cunnei Reservoir is analyzed in the paper, and risk removal reinforcement and construction methods are proposed. Thin hydraulic grab slotting machine is adopted as construction machinery. Cutoff wall is made of low elastic modulus concrete. The method is characterized by rapid construction, excellent durability and excellent anti-seepage effect. It has certain guidance significance on risk removal reinforcement cutoff wall construction in medium and small reservoirs.

low elastic modulus concrete cutoff wall; risk removal reinforcement; Cunnei Reservoir

TV62+1

A

1005-4774(2014)07-0047-04