張艷麗
(海城市水利工程建設(shè)質(zhì)量安全監(jiān)督站,遼寧海城114200)
塑性混凝土防滲墻水庫壩體加固施工質(zhì)量控制研究
張艷麗
(海城市水利工程建設(shè)質(zhì)量安全監(jiān)督站,遼寧海城114200)
塑性混凝土在實際應(yīng)用中,有彈性模量低、柔性良好、易形變等優(yōu)勢。在防滲設(shè)施中,因為塑性混凝土材質(zhì)的防滲墻具有更加高效的防滲作用,所以在各項防滲、加固工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文依托海龍川水庫壩體現(xiàn)場施工為背景,通過對塑性混凝土防滲墻墻體材料性質(zhì)與其性能指標(biāo)的研究,提出一種防滲墻的施工工藝流程,對防滲墻質(zhì)量進行更深的研究,提出一種防滲墻施工時遭遇特殊情況的處理方法,因此極大促進了塑性混凝土在防滲墻領(lǐng)域的深入研究和推廣應(yīng)用,為以后相似工程領(lǐng)域施工提供了理論指導(dǎo)和經(jīng)驗借鑒。
塑性混凝土;防滲墻;加固施工;質(zhì)量控制
我國的水利工程得到不斷發(fā)展,在水工建筑物中,塑性混凝土材質(zhì)的防滲墻得到了大量的運用,如壩體基礎(chǔ)豎直方向防滲、老舊水庫維護、擋土墻、圍堤及防滲等工程[1]。近年來,隨著我國土石壩壩型應(yīng)用的日益增多,在彈性模量方面,塑性混凝土所制防滲墻更小,并且剛性混凝土防滲墻有一系列的缺點,如形變變形小、應(yīng)力集中、沉陷差大等,易出現(xiàn)墻體損壞、墻體與壩體無法連接等問題,一方面導(dǎo)致水庫發(fā)生嚴(yán)重的災(zāi)害險情,另一方面威脅到下游人民生命財產(chǎn)安全[2-3]。
塑性混凝土的優(yōu)點突出:水泥用量少,強度低、彈性模量小,因此具有很好的抗裂、抗變形能力,是一種新式柔性建筑材料。與一般混凝土相比較,它具備彈性模量小、適應(yīng)極限量應(yīng)變大、可適應(yīng)于較大形變、防滲透性能強等特點,而且還有節(jié)省水泥用料、降低成本造價、施工簡便易行等優(yōu)勢,因而在國內(nèi)外的防滲墻工程材料領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[4-5],對促進塑性混凝土的理論研究與推廣應(yīng)用是具有深遠意義。
1.1 地形地質(zhì)
海龍川水庫地處海城市南部山嶺區(qū),庫區(qū)源于海城河支流,流經(jīng)岔溝鎮(zhèn)海龍川村,距離海城市40km。海龍川水庫主要由攔河大壩、輸水洞、開敞式溢洪道組成。水庫壩址以上河道總長約為2.3km,年平均徑流量約為70萬m3,水庫集雨面積達到3km2。
該地區(qū)年平均降雨量為600~700mm,主要降水月份為7~9月,約占年平均降雨量的62%。水庫原設(shè)計總庫容21萬m3,興利庫容10萬m3,防洪庫容為10萬m3。水庫規(guī)模為?。?)型水庫,工程等別為Ⅴ等。
通過組織專家對水庫大壩進行安全鑒定,鑒定結(jié)論如下:海龍川水庫屬三類壩,為病險水庫,滲水情況嚴(yán)重,不能滿足水庫工程安全運行。因此,必須進行防滲加固處理。
1.2 塑性混凝土防滲墻墻體材料
土石壩的防滲墻材料是由塑性混凝土構(gòu)成,塑性混凝土防滲墻所用水泥的強度等級大于P.042.5;防滲墻材料配合比通過試驗確定。其技術(shù)指標(biāo)見表1,施工階段泥漿性能指標(biāo)見表2所示。
表1 防滲墻技術(shù)指標(biāo)表
2.1 固壁泥漿
(1)固壁泥漿,具有優(yōu)良的物理特效、良好的流動性與穩(wěn)定性。
表2 各階段泥漿性能指標(biāo)表
(2)泥漿制備材料依據(jù)地質(zhì)環(huán)境、施工情況、成孔工藝、經(jīng)濟性能指標(biāo)等影響因素進行選擇,用膨潤土進行造漿生產(chǎn),再根據(jù)實際情形,考慮是否加入燒堿或CMC。
(3)使用新鮮出爐的膨潤土泥漿必須經(jīng)過充水過程。泥漿放在儲漿池內(nèi)時要經(jīng)常性的攪拌,預(yù)防沉淀,使泥漿各項指標(biāo)相同。
(4)泥漿凈化回收,重復(fù)使用。此過程的重點是檢驗回收后的泥漿是否符合要求,只有合格的泥漿方可再次使用。
2.2 槽段建造
(1)裸露部分直接進行開挖并澆筑,即先打碎強風(fēng)化層內(nèi)3m以上,使巖層上形成一個槽,再進行塑性混凝土的澆筑,從而使防滲墻具有完整性和連續(xù)性[6]。
(2)每條槽段建設(shè)長度考慮的要素:塑性混凝土澆灌強度、導(dǎo)管位置、施工方位、施工環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造、成孔方式、工作時間等;槽段的施工方式為二序施工;通過每個槽段長度劃分,從而保證槽段孔壁穩(wěn)定、塑性混凝土灌注性能好[7]。
①槽段的中心線位置誤差小于±3cm。
②槽孔平整垂直,防止偏斜,每個孔的斜率應(yīng)小于0.4%,當(dāng)出現(xiàn)比較特殊情況(如孤石、漂石地層及基巖面等傾斜角度遠遠大于規(guī)定值),孔斜率應(yīng)小于0.8%;此外,槽孔壁也應(yīng)整平。不同槽段的接頭孔軸線的偏差應(yīng)小于設(shè)計值的1/3厚度,同時還要求確保墻體設(shè)計厚度。
(3)槽段深度
①塑性混凝土防滲墻的墻體底部高程值需要到達設(shè)計的高程值。
②孔道的深度到達預(yù)先設(shè)計的基巖面時,開始取樣研究,再依照巖體樣本的屬性確定基巖面的位置;與相鄰孔基巖面的高程值相比較,通過以往的鉆進深度進行最后的基巖面確定。
(4)終孔及清孔
①終孔時需要檢查一遍孔位、孔深、槽孔寬度及孔斜的合格度,然后報告現(xiàn)場監(jiān)理工程師進行整體的檢查驗收,待監(jiān)理工程師確認(rèn)達標(biāo)后方可進行清孔換漿的工序。
②在清孔換漿結(jié)束后,檢查是否合格:孔道最底端的淤泥厚度≤10.0cm;孔內(nèi)含砂量≤10.0%;粘結(jié)度≤30s;泥漿比重≤1.3g/cm3。
③槽孔驗收合格之后的4h內(nèi)應(yīng)立即進行塑性混凝土的灌注。如有特殊情況使得必須推遲灌注時間,則需要進行重新檢驗,如不達標(biāo),需清孔重灌[8]。
2.3 預(yù)埋灌漿管
防滲墻厚0.6m,在墻體內(nèi)預(yù)埋直徑為90mm的鋼管做灌漿孔。
(1)設(shè)計鋼筋籠內(nèi)支框架的寬度為0.4m,初步將布置鋼管貼焊在鋼筋籠中心位置,安裝時,在鋼筋上的鋼管無需固定。鋼筋支架可用鋼筋桁架和固定好的預(yù)埋管連成一個穩(wěn)定性的整體。
(2)鋼筋支架及桁架制作
根據(jù)圖紙上的設(shè)計,在施工現(xiàn)場制作鋼筋支架,每節(jié)長度為6m,上、下鋼筋支架用鋼筋桁架和固定好的預(yù)埋管相連,整體長度不大于12m。
(3)預(yù)埋灌漿鋼管
孔底和孔頂?shù)念A(yù)埋管固定在鋼筋支架內(nèi)側(cè)的鋼筋骨架上,灌漿鋼管與鋼筋桁架通過焊接相連。此外,槽段長度及管距距離決定鋼筋桁架寬度[9]。
桁架與預(yù)埋管在現(xiàn)場進行加工處理,并在現(xiàn)場制作桁架,桁架的每節(jié)長度要求為12m??卓谠谑┕がF(xiàn)場進行對接,孔口成為一個整體后由吊車放入槽內(nèi),要求其彎曲度程度不得大于1%。塑性混凝土防滲墻施工工藝見圖1所示。
3.1 墻體外觀質(zhì)量檢查
通過布置在已建防滲墻上的13個探坑對其進行外觀質(zhì)量檢查,探坑開挖:長×寬×深=4.0m ×3.5m×2.0m,主要檢查部位包括:相鄰墻體及單元墻體的接縫位置。通過對現(xiàn)場檢查情況進行分析可知。
(1)防滲墻表面無孔洞、蜂窩等情況,墻體本身堅硬,骨料分布平整良好,疏松點極少;
(2)防滲墻接頭處,縫面接合處咬合緊密;
(3)防滲墻單、群樁的搭接厚度為53.1cm,大于40cm;樁徑大于60cm,垂直度均符合設(shè)計要求。
3.2 鉆孔注水試驗
防滲墻施工完成后,進行鉆孔取芯及注水試驗,通過布置2個檢查孔(J#12和J#17)完成試驗。注水方式采用靜壓注水,孔徑105~90cm,深5.5~8.5m。試驗情況匯總表見表3。
圖1 塑性混凝土防滲墻施工流程圖
表3 取芯試樣抗壓及注水試驗情況表
通過分析上表可知:試驗過程中的滲透系數(shù)均小于1×10-6cm/s(設(shè)計滲透系數(shù)),抗壓強度均大于3.0MPa(設(shè)計抗壓強度)。試驗數(shù)據(jù)表明:防滲墻混凝土材料級配良好,鉆進過程連續(xù)平穩(wěn),墻體下部混凝土等材料膠結(jié)良好,無斷樁、夾泥等事故,滿足設(shè)計要求。
4.1 墻段接頭處理
本工程施工的存在的最大技術(shù)難題為接頭處理問題,接頭的處理是否恰當(dāng)對工期、施工質(zhì)量都有影響,究其原因是每個槽孔的孔徑大、每段防滲墻墻體較深、施工地點地層復(fù)雜,而且砂卵石的地層穩(wěn)定性極差,成孔系數(shù)極高,此外,由于混凝土強度較高,使得孔斜率不易管控。另外,也考慮過其他施工方法,比如當(dāng)使用混凝土全套接法時,會因為混凝土的強度高,進而使得成孔率極低,又造成混凝土的浪費,極其耽誤工期;當(dāng)使用接頭管法時,盡管可減少施工工期,確保施工質(zhì)量并降低一部分成本,然而,由于孔道較深、混凝土強度大、起拔噸位也大,外加造孔擴孔的因素影響,極有可能出現(xiàn)接頭管鑄管的現(xiàn)象;同樣,在深度較大的孔段實施傳統(tǒng)雙反弧法比較落后,極易發(fā)生卡鉆、埋鉆的工程事故。因此有必要對傳統(tǒng)施工工藝流程進行改進。本工程在接頭管外表面包裹一層塑料泡沫,既保質(zhì)又保量,還提高槽內(nèi)的安全穩(wěn)定性。
4.2 漏漿、塌孔處理
(1)成孔施工過程中,遇到少量混凝土漏漿的情況時,可使用加大泥漿比、投堵漏劑等方式進行處置,遇到大量混凝土漏漿的情況時,單個鉆孔可填入粘土進行鉆進治理,在槽孔內(nèi)采取投料堵漏方法,同時把沖擊反循環(huán)鉆進方式改為沖擊鉆擠實鉆進方式,從而保證孔壁、槽壁的安全性。
(2)如果河床覆蓋層級不同,部分區(qū)域架空比較突出,在成孔中易造成塌孔現(xiàn)象。當(dāng)有一點塌孔現(xiàn)象的痕跡時,應(yīng)立即回填黏性土、柔性材料或標(biāo)號低混凝土進行回填治理,當(dāng)出現(xiàn)塌孔的現(xiàn)象,應(yīng)在孔口設(shè)置鋼筋支撐,確保槽口安全性;如果塌孔特別嚴(yán)重,可用灰漿填孔后再造新孔。
(3)漂孤石處理
在成孔施工中,當(dāng)出現(xiàn)石塊影響施工進展時,應(yīng)在保證孔壁安全穩(wěn)固的情況下,可用聚能、鉆孔爆破方式處理,孔壁不安全穩(wěn)定時,可用人工錘砸進行處理。
(4)澆筑事故處理
當(dāng)出現(xiàn)混凝土澆筑質(zhì)量事故時,首先采用清孔重筑混凝土的舉措;遇到清除混凝土比較困難時可先在上游一側(cè)修一條防滲墻,或者灌漿、高噴等方式補修混凝土墻,并且要求新、舊墻之間的相連更為緊密。在修整任何墻體之前,要經(jīng)監(jiān)理方和設(shè)計方的批準(zhǔn),并且所修整的墻體要有質(zhì)量保障。
塑性混凝土自身有彈性模量低、應(yīng)變大及抗?jié)B強的特點,同時對四周土體具有的適應(yīng)能力強、和易性好、成本造價低、所成墻體質(zhì)量好、整體性能強、厚度分布均勻且連續(xù)、質(zhì)量優(yōu)越、防滲能力強等優(yōu)點,可實現(xiàn)工程中對混凝土變形要求高和抗?jié)B性強的施工要求。本文研究了塑性混凝土防滲墻墻體材料各項技術(shù)指標(biāo),提出了防滲墻施工工藝,深入研究了防滲墻中的施工質(zhì)量及其控制要點,并且給出了幾種應(yīng)對特殊施工情況時的處理方案,對塑性混凝土防滲墻深入研究和推廣應(yīng)用具有重要意義。
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1008-1305(2017)01-0004-03
DO I:10.3969/j.issn.1008-1305.2017.01.002
2016-10-18
張艷麗(1978年—),女,工程師。