澄碧河水庫主壩塑性混凝土防滲墻施工技術及質(zhì)量控制

張 彤

（廣西桂禹工程咨詢有限公司，南寧 530023）

澄碧河水庫主壩塑性混凝土防滲墻施工技術及質(zhì)量控制

張 彤

（廣西桂禹工程咨詢有限公司，南寧 530023）

介紹了澄碧河水庫主壩壩體填土壓實性不足，壩頂出現(xiàn)的不均勻沉降和裂隙等問題。大壩加固采用塑性混凝土防滲墻施工，論述了塑性混凝土防滲墻施工的主要內(nèi)容，探討了施工工藝流程及各施工階段的質(zhì)量控制措施。

塑性混凝土；防滲墻；施工；質(zhì)量控制；質(zhì)量檢驗；澄碧河水庫

1 工程概況

廣西百色市澄碧河水庫位于右江支流澄碧河的下游，是一座具有發(fā)電、養(yǎng)魚和供水等綜合效益的大（1）型水利樞紐工程。工程于1958年開工，1961年基本建成并投入運行，后于1963～1978年和1987～1988年兩次加固，但工程仍存在設計標準不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求的問題。澄碧河水庫壩高70.4 m，壩底寬465 m，壩頂長425 m，寬6 m，是目前廣西最大土壩，也是中國三大土壩之一。

水庫大壩目前存在的主要問題有：大壩壩體填土壓實度、壩頂寬度、大壩的上下游壩坡抗震穩(wěn)定不能滿足要求，壩頂出現(xiàn)不均勻沉降和裂隙；壩體局部滲透坡降小于允許值等問題，影響安全運行。澄碧河水庫地理位置十分重要，一旦失事將威脅下游百色市區(qū)、田陽縣城、田東縣城等地區(qū)人口30萬以上、耕地25萬畝及324國道、南昆高速公路、南昆鐵路以及數(shù)條省道的安全通行。為消除工程安全隱患，確保水庫防洪安全，對澄碧河水庫主壩采用塑性混凝土防滲墻加固。

2 主要施工內(nèi)容

澄碧河水庫壩體防滲墻工程主要施工內(nèi)容有大壩內(nèi)設C15混凝土防滲墻，設計墻厚0.8 m，墻頂高程188.20 m，墻底部嵌入基巖0.5 m，施工時需先將壩頂開挖至188.20 m高程。新建混凝土防滲墻軸線長390.0 m，沿軸線從左至右共設63個槽段，最淺墻深約11.3 m，最大墻深約75.2 m。防滲墻混凝土等級為C20，抗?jié)B等級W8。工程于2015年1月18日正式開工，依照施工進度計劃防滲墻工程要求于汛期前完成，由于百色市右江區(qū)5月份即進入汛期，施工期不到3個月，因此壩體防滲墻施工面臨時間緊，任務重，責任大的三大挑戰(zhàn)。

3 防滲墻施工準備階段質(zhì)量控制

3.1 施工前確定防滲施工方案、施工程序，擬定施工工藝流程

項目施工前，項目總監(jiān)組織建設單位、設計單位及施工單位召開了設計交底及圖紙會審會議，由設計單位項目負責人向參建各方進行詳細的技術交底，明確說明防滲墻的設計參數(shù)，技術指標，項目施工條件以及與其它施工項目的關聯(lián)，并就參建各方針對施工圖紙的錯漏和疑問進行更正解答。施工圖紙經(jīng)項目總監(jiān)組織核查無誤后簽發(fā)施工單位開展施工前期準備工作。針對防滲墻施工項目組織召開專題會議，對施工工藝、機械設備及項目造價進行研討，按照設計圖紙及施工規(guī)范要求，結合以往工程施工經(jīng)驗針對本工程地質(zhì)條件及工期等要求，參建各方確定工程混凝土防滲墻總體施工方案如下：

（1）防滲墻施工采用“抓取法”，即抓斗挖掘地層，形成槽孔。

（2）采用優(yōu)質(zhì)膨潤土泥漿護壁，確保孔壁穩(wěn)定。

（3）經(jīng)監(jiān)理工程師及現(xiàn)場業(yè)主代表終孔檢驗后，采取“氣舉法”或“抓斗撈取法”清孔。

（4）采用已經(jīng)屬于成熟工藝的“直升導管法”于泥漿下澆筑混凝土。

（5）采用BG420/100型液壓拔管機進行“接頭管法”墻段連接，節(jié)省混凝土澆筑量及節(jié)約接頭鉆鑿工時，并最大限度地保證接縫質(zhì)量。

（6）壩體防滲墻下方基巖帷幕灌漿預埋管采用特制鋼桁架定位下設。

參建各方確定混凝土防滲墻施工程序為：場地平整 構筑施工平臺 抓斗施工 終孔驗收 下設接頭管和預埋管及混凝土導管 澆筑混凝土。

混凝土防滲墻按槽段劃分，分二期進行，先施工一期槽孔，后施工二期槽孔。

參建各方以施工方案為基礎，按照設計圖紙及施工規(guī)范要求，結合以往工程施工經(jīng)擬定了項目混凝土防滲墻施工工藝流程，要求施工過程中施工單位必須嚴格按照工藝流程實施，監(jiān)理機構嚴格監(jiān)督，施工前須檢查施工場地是否達到施工條件要求，復核導墻施工是否沿軸線開展，孔位與施工槽段是否正確。檢查施工機械、儀器儀表是否齊備且正常運轉(zhuǎn)，施工作業(yè)人員及技術管理人員是否到位。

混凝土防滲墻施工工藝流程見圖1。

圖1 防滲墻施工工藝流程框圖

3.2 施工原材料，中間產(chǎn)品控制

用于防滲墻施工的中間產(chǎn)品和原材料必須符合《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規(guī)范》（SL174—2014）中的材料要求規(guī)定，并滿足設計圖紙要求，在現(xiàn)場監(jiān)理人員見證下由施工方按照規(guī)定頻次取樣，送具備相應資質(zhì)等級的檢測單位檢驗合格后方能使用。原材料主要包括：水泥、膨潤土、細骨料、粗骨料、外加劑。水泥選用廣西田陽縣生產(chǎn)的散裝“紅水河牌”P.O42.5普通硅酸鹽水泥；細骨料選用百色那坡縣出產(chǎn)天然砂；粗骨料選用田東縣出產(chǎn)的（5～20）mm和（20～40）mm粒級人工碎石；外加劑使用武漢華東化工有限公司生產(chǎn)的木質(zhì)素磺酸鈣；膨潤土選用湖南臨澧縣生產(chǎn)的鈣基膨潤土。發(fā)包人，監(jiān)理機構對承包人進場原材料及中間產(chǎn)品進行見證取樣，委托廣西中水工程檢測有限公司檢測，送檢樣品均符合現(xiàn)行相關技術檢驗標準的質(zhì)量要求，同意投入使用。

3.3 防滲墻混凝土配合比控制

在施工原材料及中間產(chǎn)品檢驗符合要求的基礎上，參建單位又立即委托廣西中水工程檢測有限公司，結合本工程實際情況及項目施工有關技術要求進行工程防滲墻混凝土配合比試驗工作，具體包括混凝土試配及抗壓強度、抗?jié)B性能、抗壓彈性模量等參數(shù)試驗。

工程防滲混凝土主要物理力學技術指標見表1。

表1 防滲墻混凝土主要物理力學技術指標

試驗嚴格按照《水利水電工程混凝土施工技術規(guī)范》（SL174—2014）及項目有關技術要求，采用不同水泥，膨潤土用量進行混凝土適配，試驗結果見表2。

表2 混凝土試配試驗結果

試驗結果有序可靠，其中序號1的配合比試驗結果符合防滲墻混凝土設計指標要求，同時對序號1的配合比進行混凝土拌合物的性能試驗，結果見表3。

表3 混凝土拌合物性能試驗

由表2與3可知，檢測結果有序可靠，其中序號1的配合比實驗結果符合防滲墻混凝土的設計指標要求，拌合物性能滿足試驗要求，最終為委托試驗室推薦的配合比（見表4）。

防滲墻混凝土配合比設計試驗報告經(jīng)施工單位申報，由監(jiān)理機構審批同意于項目施工中使用。

表4 廣西百色市程碧河水庫出險加固工程防滲墻混凝土配合比

3.4 進行生產(chǎn)性試驗，確定防滲墻施工的有關技術參數(shù)

根據(jù)施工規(guī)范，招標文件和設計施工圖要求，為確保防滲墻整體的施工質(zhì)量，對防滲墻施工采用的相關技術參數(shù)的合理性進行驗證，施工單位在監(jiān)理機構的監(jiān)督與業(yè)主的見證下，按照經(jīng)總監(jiān)審批的防滲墻生產(chǎn)性試驗方案于防滲工程所在部位兩端選取F-45#、51#兩個槽孔進行生產(chǎn)性試驗。

本次生產(chǎn)性試驗是對槽孔造孔、成槽和混凝土防滲墻有關參數(shù)、材料、設備性能及施工工藝措施等內(nèi)容作驗證性試驗，取得造孔設備性能、泥漿固壁性能、混凝土配合比性能、造孔、清孔、澆筑工藝、接頭管工藝進行墻段連接的可行性及分析成槽條件來確定槽孔分段長度等資料及經(jīng)驗。試驗槽段于2015年1月26日開始開挖槽孔，并于2015年2月3日順利施工完畢。試驗槽段在28 d后對成墻效果進行質(zhì)量檢查，經(jīng)鉆芯取樣檢測和注水試驗，墻體質(zhì)量符合設計要求，參建各方對施工過程和試驗結果進行檢驗分析，獲得結論如下：

（1）通過本次防滲墻F-45#、51#生產(chǎn)性試驗槽孔，反映采用的造孔設備性能良好，設備配置和利用“純抓法”成槽與本工程大壩地層特性匹配；槽孔劃分和長度符合要求，注意施工設備荷載集中，可采用跳槽施工等技術措施；基巖鑒定方法可行，能保證入巖深度；

（2）固壁泥漿配合比和性能良好，起到保持孔壁穩(wěn)定、懸浮鉆渣及冷卻機具的作用，漿液配比可行；

（3）清孔采用的“氣舉法”與本工程土層和砂巖地層特性匹配，清孔換漿1 h后泥漿檢驗指標符合施工規(guī)范和設計要求，工藝可行；

（4）接頭管法工藝成熟且設備性能可靠，能保證接頭質(zhì)量，施工中嚴格控制接頭管垂直度，控制好起拔時間；預埋管（桁架）工藝符合施工規(guī)范和設計要求；

（5）拌合站設備包括攪拌機、配料機及混凝土泵配置和性能符合施工要求；對大宗的原材料稱量準確，拌合時間和攪拌的混凝土性能良好，施工配合比可行，符合施工規(guī)范和設計要求。施工中應加強對設備保養(yǎng)和檢修，保證混凝土澆筑的連續(xù)性；

（6）混凝土澆筑工序符合施工規(guī)范和設計要求。澆筑時應控制10 m以下澆筑速度不小于2 m/h，10 m以上澆筑速度不大于3 m/h，施工過程中對壩體安全進行觀測。

綜上所述，混凝土防滲墻F-45#、51#試驗槽孔的參數(shù)和工藝，說明混凝土防滲墻現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗方案可行，編制的混凝土防滲墻施工方案可用于日后混凝土防滲墻施工。

4 防滲墻施工實施階段質(zhì)量控制

在做好防滲墻施工準備階段質(zhì)量控制的基礎上，嚴格按照經(jīng)審批的混凝土防滲墻施工方案開展施工，在防滲墻施工實施階段應重點抓好槽孔建造施工與墻體混凝土澆筑施工過程的質(zhì)量控制。

4.1 槽孔建造施工質(zhì)量控制

4.1.1 成槽方法

依照施工方案采用“純抓法”工藝進行槽孔建造，達到快速成槽的目的。項目配備4臺液壓抓斗機對基巖以上部分采用抓斗抓取，底部基巖采用鋼絲繩抓斗配重錘鉆鑿。

4.1.2 成槽孔形控制及終孔

（1）孔形控制。槽孔建造施工過程中，應確保各單孔中心線位于設計防滲墻中心線上，誤差不得大于3 cm。

在造孔過程中，應全程進行孔斜控制，槽孔壁面應平整垂直，槽孔兩端主孔孔斜率不允許大于3‰，其它槽孔孔斜率不允許大于4‰，防止偏斜，且盡量使相鄰的槽段偏斜方向保持一致，整個槽孔孔壁不應形成波浪形小墻并且無探頭石。

造孔過程采用“重錘法”對造孔孔斜進行測量，一旦發(fā)現(xiàn)偏斜，立即采用回填塊石后重新造孔的方法進行糾偏，在終孔驗收時參建各方再對孔斜率進行聯(lián)檢。

（2）終孔。根據(jù)設計圖紙要求，防滲墻穿過壩基砂層，弱風化巖層應入巖0.5～1 m，強風化巖層應入巖1.5～2.0 m。

施工前可根據(jù)防滲墻施工前的先導孔鉆取芯樣，研究分析出每個槽孔基巖面的大致深度，同時在施工過程中，可根據(jù)對連續(xù)不斷抽出的鉆渣進行觀察分析，進而判斷出槽孔巖面位置。抽出來的鉆渣應取樣保存，報監(jiān)理工程師核實，確定最終終孔深度。

在大壩兩岸巖面陡坡段，每個槽孔底線采用2～3個階梯坎型式，并保證相鄰孔終孔深度高差不大于1.0 m。在大壩中間部位巖面平緩地段，每個槽孔的底線應盡量水平。

4.1.3 清孔換漿和接頭孔的刷洗

槽孔終孔后應立即組織開展槽孔的清孔換漿工作，二期槽終孔后還應對接頭孔進行刷洗工作。

（1）清孔換漿。槽孔終孔驗收合格后，驗證孔內(nèi)泥漿指標是否滿足澆筑混凝土前的指標要求，若滿足，用抽筒撈取沉渣；若不滿足，采用“氣舉法”清孔。

“氣舉法”清孔時，將排砂管下入孔內(nèi)距離孔底20～50 cm，啟動空壓機，孔底漿碴被空氣循環(huán)吸出孔外至泥漿凈化系統(tǒng)，被凈化后的泥漿流回槽孔內(nèi)；同時，漿液缺失部分補充新鮮泥漿。清孔時還可以下入鉆頭不斷攪動孔底沉積物，以徹底清除沉碴。一個單孔清孔完畢后，移動排砂管，逐孔進行清孔?！皻馀e法”具有清孔工藝簡單，質(zhì)量好，孔內(nèi)淤積少，造孔時被污染的泥漿可大批量的抽吸出孔外進行凈化，保證泥漿在長時間靜置后仍有較高的清潔度的特點。

（2）刷洗接頭孔。為達到孔底淤積不再增加，刷子鉆頭不帶泥屑的刷洗結束標準，接頭孔刷洗施工應使用具有一定重量的圓形鋼絲刷子，不斷調(diào)整鋼絲繩位置令鋼絲刷對接頭孔孔壁進行施壓，與此同時利用鉆機帶動刷子不斷地由孔底至孔口進行往返運動，從而達到對孔壁進行清洗的目的。

經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理與業(yè)主代表對清孔效果進行檢驗合格，由監(jiān)理工程師簽發(fā)清孔驗收合格記錄后，才可以對下道工序開展施工。

4.2 墻體混凝土澆筑施工質(zhì)量控制

泥漿下混凝土防滲墻成墻施工應嚴格按照經(jīng)審批的施工方案和施工技術規(guī)范要求開展施工，施工過程中必須嚴格遵循如下質(zhì)量控制要點：

（1）澆筑混凝土宜采用泥漿下設直升導管，導管內(nèi)徑為20～25 cm，澆筑時導管應定期進行密閉承壓試驗。

（2）混凝土的拌和、運輸應保證澆筑施工能夠連續(xù)進行，若因故中斷，時間不能超過40 min。

（3）一期槽孔兩端的導管距孔端應小于1.5 m，二期槽孔兩端的導管距孔端應小于1.0 m，導管間距不得大于3.5 m。

（4）開始澆筑前，每根導管均應下入可浮起的木球或排水膽進行隔離，堵塞導管底部。安裝導管時，導管底部出口與孔底板距離不得大于25 cm，并不應大于1.5倍木球直徑。當孔底高差大于25 cm時，導管中心應放在該導管控制范圍的最低處。

（5）開始澆筑前，應先在導管內(nèi)注入適量的水泥砂漿，并準備足夠數(shù)量的混凝土，以使導管底部的木球塞被擠出后，能將導管底端埋入混凝土內(nèi)。當槽孔底部高低不平時，應先從低處澆筑起。

（6）混凝土必須連續(xù)澆筑，槽孔內(nèi)混凝土面上升速度不應小于2 m/h，也不宜過快，并連續(xù)上升至施工平臺高程頂面。

（7）導管埋入混凝土內(nèi)的深度應保持在2.0～4.0 m之間，以免泥漿進入導管內(nèi)。

（8）槽孔內(nèi)混凝土面應均勻上升，其高差應控制在0.5 m以內(nèi)。每30 min測量一次混凝土面，每2 h測定一次導管內(nèi)混凝土面，在開澆和結尾時應適當增加測量次數(shù)。

（9）嚴禁不符合要求的混凝土入槽，夏季施工應控制入槽混凝土溫度在28°C以內(nèi)。

（10）澆筑混凝土時，發(fā)現(xiàn)導管漏漿或混凝土內(nèi)混入泥漿，應及時報告監(jiān)理人員，及時研究進行處理。

（11）防滲墻頂部50 cm高的墻體混凝土應鑿除后重新澆筑。

5 混凝土防滲墻成墻質(zhì)量檢查

混凝土防滲墻澆筑完成后，參建各方要對完成的澆筑成果進行質(zhì)量檢驗。檢驗方法包括：

（1）混凝土防滲墻成墻后，施工單位將全套施工資料報監(jiān)理機構審核，并由監(jiān)理機構根據(jù)施工資料指定檢查的位置和方法，確定檢驗方案。

（2）鉆孔檢查孔應在成墻一個月后進行，檢查孔沿防滲墻中心線布置，平均每50 m不少于1個孔，每孔應做芯樣描述和力學性能測試，并要求分段進行注水試驗，檢查孔孔斜控制在0.5%以內(nèi)；孔位錯誤，檢查孔不大于±1.0 cm，孔深應大于防滲墻深度1.0 m。

（3）混凝土澆筑槽口取樣試驗數(shù)量應與常規(guī)混凝土試驗要求相同，鉆孔取芯為每一檢查孔取樣不少于3組。室內(nèi)物理力學性能試驗，項目包括抗壓、彈模、抗?jié)B強度，并選取適量試樣進行抗拉強度試驗。

（4）墻體混凝土質(zhì)量控制與檢查要求按照《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規(guī)范》（SL174-2 014）執(zhí)行；注水試驗K〈i×10-7 cm/s（1 i〈10）。

（5）混凝土防滲墻中的檢查孔應采用粘土水泥漿壓漿封孔，粘土摻量小于30%。

（6）當檢查發(fā)現(xiàn)不合格的槽孔段時，施工單位應立即研究分析問題原因，編制處理方案報監(jiān)理機構審批，根據(jù)監(jiān)理審批同意的處理方案進行處理，直至合格為止。

（7）當檢查發(fā)現(xiàn)不合格的槽孔段時，在不合格部位應研究增加檢查孔數(shù)量。

（8）對防滲墻接頭采用開挖方式進行檢查，部位和數(shù)量由監(jiān)理單位根據(jù)現(xiàn)場施工情況和檢查結果確定。

6 結語

百色市澄碧河水庫主壩壩塑性混凝土防滲墻施工自2015年3月6日正式開始施工，至2015年5月10日結束，共完成63個槽孔，澆筑砼13 415.98 m3，截水面積16 769.98 m2，造孔進尺20 962.47 m，完成防滲墻軸線總長度371 m。經(jīng)參建各方現(xiàn)場開挖檢查，防滲墻成墻效果顯著，監(jiān)理機構與施工方按照規(guī)定頻次現(xiàn)場見證取樣制作混凝土試塊與鉆孔取芯檢驗、鉆孔注水試驗、芯樣室內(nèi)物理力學指標檢驗，監(jiān)理機構獨立開展平行檢測，抽檢的防滲墻試塊抗壓強度、抗?jié)B性能、彈性模量等各項指標檢測均滿足設計要求，工程質(zhì)量符合規(guī)范和設計要求，施工速度滿足總進度計劃要求，項目經(jīng)受住2015年汛期的考驗，確保工程安全度汛。

百色市澄碧河水庫主壩壩塑性混凝土防滲墻施工項目，在施工準備階段施工工藝策劃，配比的優(yōu)化選擇，嚴謹開展生產(chǎn)性試驗，在施工開展階段做好槽孔建造和混凝土澆筑的質(zhì)量控制，施工后期做好質(zhì)量檢查工作，都是塑性混凝土防滲墻施工正確和有益的探索，取得了良好效果，為今后類似工程提供了參考和借鑒。

（責任編輯：劉征湛）

Main dam plastic concrete anti-seepage wall construction technique and quality control of Chengbihe Reservoir

ZHANG Tong
（Guangxi Guiyu Construction Consultant Co.，Ltd.，Nanning 530023，China）

An introduction was made on the problems of main dam of Chengbihe Reservoir，including insufficient compaction degree of dam body earth fill，non-uniform settlement and fissures on dam crest etc.For reinforcement of main dam，plastic concrete anti-seepage wall was constructed.The author discussed the major contents of con?struction，and probed into the technical procedures of construction as well as the quality control measures for vari?ous construction stages.

Plastic concrete；anti-seepage wall；construction；quality control；quality inspection；Chengbihe Reservoir

TV534.8

B

1003-1510（2016）03-0055-05

2016-03-15

張 彤（1982-），男（壯族），廣西靖西人，廣西桂禹工程咨詢有限公司工程師，主要從事水利工程施工監(jiān)理工作。