淺談低彈模混凝土防滲墻在龍頭堰樞紐中的應(yīng)用

畢忠飛

（德清縣水利水電質(zhì)監(jiān)站，浙江 德清 313200）

淺談低彈?；炷练罎B墻在龍頭堰樞紐中的應(yīng)用

畢忠飛

（德清縣水利水電質(zhì)監(jiān)站，浙江 德清 313200）

以龍頭堰樞紐基礎(chǔ)防滲處理工程為實(shí)例，結(jié)合地形、地質(zhì)條件布置防滲墻，同時(shí)由抗?jié)B穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及施工機(jī)械等因素確定防滲墻厚度，最后根據(jù)防滲墻物理力學(xué)指標(biāo)設(shè)計(jì)，對(duì)低彈?；炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，同時(shí)闡述了在防滲墻施工過程中應(yīng)注意嚴(yán)格把控防滲墻造孔、終孔驗(yàn)收及混凝土澆筑3個(gè)關(guān)鍵步驟。

龍頭堰；防滲墻；低彈模混凝土

1 工程概況

龍頭堰水利樞紐位于德清縣對(duì)河口水庫下游2.3 km處，為德清縣湘溪灌區(qū)渠首引水工程。其主要功能是在上游對(duì)河口水庫非泄洪期間利用電站尾水調(diào)節(jié)灌溉水量，同時(shí)在水庫泄洪期間打開泄洪閘下泄上游來水至余英溪。

龍頭堰建于20世紀(jì)70年代初，已接近使用壽命，設(shè)施陳舊，堰體及基礎(chǔ)存在滲漏現(xiàn)象，嚴(yán)重影響工程安全及水利用效率，灌區(qū)灌溉水量難以得到保證。故對(duì)龍頭堰拆除重建，設(shè)計(jì)布置4孔×5 m寬泄洪閘和6孔×6 m寬溢流堰，總過流凈寬56 m。在設(shè)計(jì)與施工過程中，基礎(chǔ)防滲處理是整個(gè)樞紐建設(shè)過程中的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

2 低彈?；炷练罎B墻設(shè)計(jì)

混凝土防滲墻是在松軟透水地基上或土石壩（堰）壩體中連續(xù)造孔成槽，以泥漿固壁，在泥漿下澆筑混凝土而建成的，起防滲作用的地下連續(xù)墻，而低彈模混凝土防滲墻不僅具有適應(yīng)地基和上部結(jié)構(gòu)變形的能力，還具有較高的強(qiáng)度、抗?jié)B能力，所以成為我國水利水電工程覆蓋層防滲處理的首選方案［1］。

2.1 防滲墻布置

經(jīng)勘探，龍頭堰地基土自上而下主要分為3層：1層為塊石填土，物理力學(xué)性質(zhì)差，結(jié)構(gòu)松散，成分雜，透水率q = 40.35 ～ 48.57 Lu，屬中等透水性；2層為卵石，中等壓縮性，但顆粒大小不均勻，透水率q = 70.96 ～ 82.16 Lu，屬中等透水性；3層為中等風(fēng)化花崗巖，抗壓強(qiáng)度高，q =2.93 ～ 4.02 Lu，屬弱透水性。設(shè)計(jì)在龍頭堰底板上游側(cè)布置1排低彈?；炷练罎B墻，防滲墻頂與鋼筋混凝土底板連接，防滲墻底部要求進(jìn)入中等風(fēng)化花崗巖60.0 cm。

在防滲墻橫向布置時(shí)，結(jié)合工程所在地地形和地質(zhì)條件，截?cái)嗪哟埠笙蜃蟀堆由?0.0 m滿足滲徑要求，向右岸延伸26.0 m連接山體中風(fēng)化巖層，整條防滲墻長99.3 m。防滲墻布置見圖1。

圖1 防滲墻布置圖

2.2 防滲墻厚度

防滲墻厚度主要由防滲要求、墻體應(yīng)力和變形以及施工設(shè)備等因素確定，其中最重要的是抗?jié)B穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度2個(gè)因素。

防滲墻在滲透壓力作用下，由于侵蝕破壞作用與水力坡降密切相關(guān)，因此防滲墻的厚度首先根據(jù)其破壞時(shí)的水力梯度來計(jì)算，計(jì)算公式為：

式中：JP為防滲墻的允許水力梯度，目前國內(nèi)低彈模混凝土允許水力梯度建議采用JP= 60 ～ 80［2］； H為防滲墻承受的最大水頭（m），龍頭堰上游校核水位15.13 m，下游消力池底板面高程10.80 m，H取4.33 m，經(jīng)計(jì)算B =（5.4 ～ 7.2）cm。結(jié)合目前國內(nèi)沖擊式鉆機(jī)最小造孔孔徑60.0 cm，故本工程防滲墻厚度初定為60.0 cm。

在滿足抗?jié)B穩(wěn)定性后，還需復(fù)核在初選厚度下防滲墻的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。為了滿足強(qiáng)度要求，一方面應(yīng)盡量降低墻體的變形模量，增強(qiáng)墻體與周圍土體協(xié)調(diào)變形能力，這樣墻體所承受的應(yīng)力就越?。涣硪环矫?，應(yīng)當(dāng)提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，保證混凝土的耐久性。在防滲墻厚度取60.0 cm的前提下，通過低彈?；炷僚浜媳葘?shí)驗(yàn)，選擇適宜的強(qiáng)度和較低的彈性模量使之滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。

2.3 低彈模混凝土配合比

本工程防滲墻物理力學(xué)指標(biāo)要求為：①適宜的強(qiáng)度和較低的彈性模量，抗壓強(qiáng)度8.0 MPa≥R28≥6.5 MPa，彈性模量R28≤5 000.0 MPa；②足夠的抗?jié)B性，低彈?；炷练罎B墻墻身滲透系數(shù)K28≤1×10-7cm/s，極限水力坡降Jmax≥150；③較大的流動(dòng)性，塌落度達(dá)到18.0 ～ 24.0 cm、擴(kuò)散度達(dá)到34.0 ～ 40.0 cm，坍落度保持15.0 cm以上的時(shí)間應(yīng)不小于1 h；④良好的耐久性和可靠性。

根據(jù)上述設(shè)計(jì)指標(biāo)，以水泥用量、黏土、膨潤土用量、砂率和水灰比進(jìn)行正交設(shè)計(jì)與試驗(yàn)，得出低彈模混凝土配合比（見表1）。

表1 低彈模混凝土配合比表

3 低彈?；炷练罎B墻施工

龍頭堰樞紐基礎(chǔ)防滲墻施工流程為：建造導(dǎo)墻和施工平臺(tái)→鋪設(shè)鉆機(jī)導(dǎo)軌→安裝鉆機(jī)、抓斗就位→防滲墻造孔、泥漿檢測(cè)→終孔驗(yàn)收→下設(shè)導(dǎo)管、澆筑混凝土→防滲墻質(zhì)量檢查［3］。其中防滲墻造孔、終孔驗(yàn)收及澆筑混凝土是主要施工步驟。

3.1 防滲墻造孔

龍頭堰防滲墻從左岸到右岸按地形、地質(zhì)條件分為12個(gè)槽段，造孔槽段合計(jì)99.3 m。各槽段間隔施工，即1#、3#可同時(shí)造孔、澆筑，待混凝土硬化后方可進(jìn)行2#槽段造孔，其余槽段以此類推。

造孔采用CZ - 6型沖擊式鉆機(jī)以2.0 t十字沖擊鉆頭劈打地基，鉆頭直徑60.0 cm。第一次序施工孔為主孔；位于主孔之間的副孔是第二次序施工孔。待槽段內(nèi)主、副造孔完成后對(duì)孔間的小隔墻最后劈打以形成連續(xù)槽段。

造孔時(shí)要不斷在槽中加入泥漿，并定時(shí)抽取泥漿進(jìn)行指標(biāo)檢測(cè)，要求密度≤1.3 g/cm3、含沙量≤10%、黏度≤30 s。優(yōu)質(zhì)泥漿具有如下作用：①保護(hù)孔壁。給孔壁上一層泥漿皮的保護(hù)膜，防止孔壁表層土質(zhì)滲水而造成爛泥土，確?？妆诜€(wěn)定。②減少孔底成渣。鉆頭劈打地層產(chǎn)生的沉渣易影響混凝土澆筑質(zhì)量，而泥漿可將其懸浮并一起排出孔槽。

3.2 終孔驗(yàn)收

孔深驗(yàn)收使用測(cè)繩測(cè)量，須滿足本工程設(shè)計(jì)入巖60.0 cm的要求。測(cè)量前將沖擊鉆機(jī)取出的終孔段地層巖樣進(jìn)行妥善保存并做好相應(yīng)記錄，然后由監(jiān)理地質(zhì)工程師鑒定是否入巖。基巖鑒定時(shí)不僅要參考設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)剖面圖，還要研究工程地質(zhì)，包括覆蓋層的巖性特點(diǎn)，綜合作出判定。

孔斜驗(yàn)收按“重錘法”測(cè)量槽孔孔斜率，孔斜率指標(biāo)不大于0.4%，遇有含有孤石、漂石地層以及基巖面傾斜度較大等特殊情況時(shí)，孔斜率按0.6%控制［3］。

同時(shí)槽壁應(yīng)平整，不應(yīng)有梅花孔、小墻等，孔位之間允許偏差不大于30.0 mm。

3.3 水下混凝土澆筑

終孔驗(yàn)收合格后，應(yīng)于4 h內(nèi)采用直升導(dǎo)管法進(jìn)行水下混凝土澆筑。首先由鉆機(jī)懸吊導(dǎo)管下設(shè)至孔槽中：組裝各節(jié)導(dǎo)管時(shí)要進(jìn)行密閉承壓實(shí)驗(yàn)，防止在澆筑過程中發(fā)生漏漿、混漿現(xiàn)象；待導(dǎo)管探底后上提25.0 cm預(yù)留混凝土擴(kuò)散空間。

開澆前導(dǎo)管內(nèi)放置率小于管徑的膠球以隔離泥漿與混凝土，同時(shí)漏斗內(nèi)備足封埋導(dǎo)管2.0 m深的混凝土量，混凝土一旦開澆，必須連續(xù)進(jìn)行。澆筑過程中，導(dǎo)管內(nèi)混凝土深度不得小于1.0 m，亦不得大于6.0 m；混凝土上升速度控制在2 m/h以上；每隔30 min測(cè)量1次槽孔及導(dǎo)管內(nèi)混凝土深度，以便核對(duì)澆筑方量，混凝土終澆頂面高于設(shè)計(jì)墻頂 1.0 m［3］。

防滲墻各槽段連接縫處理須待墻身混凝土澆筑完成28 d后進(jìn)行，采用回轉(zhuǎn)騎縫造孔，孔徑21.9 cm，孔深到底。騎縫孔回填前先進(jìn)行洗孔，洗孔壓力控制在0.1 ～ 0.2 MPa，后回填C25細(xì)骨料膨脹混凝土，回填必須密實(shí)。

4 結(jié) 語

龍頭堰樞紐低彈?；炷练罎B墻設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合地形、地質(zhì)條件布置防滲墻，同時(shí)由抗?jié)B穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及施工機(jī)械等因素確定防滲墻厚度，最后根據(jù)防滲墻物理力學(xué)指標(biāo)設(shè)計(jì)低彈模混凝土配合比；在防滲墻施工過程中，根據(jù)SL 174 — 96《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范》嚴(yán)格把控防滲墻造孔、終孔驗(yàn)收及混凝土澆筑3個(gè)關(guān)鍵步驟。

龍頭堰樞紐低彈?；炷练罎B墻于2015年10月開工，12月完工，總工期2個(gè)月。施工期間防滲效果良好，建議加強(qiáng)后期正常運(yùn)行工況下防滲觀測(cè)，并總結(jié)設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)。

[1] 尉高洋.低彈模混凝土防滲墻設(shè)計(jì)實(shí)例分析[J].水利水電技術(shù)，2006(5)：51 - 53.

[2] 李煊明.土石壩低彈?；炷练罎B墻設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)[J].水利水電技術(shù)，2013(9)：61 - 63.

[3] 中華人民共和國水利部.SL 174 — 96水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：水利水電出版社，1996.

（責(zé)任編輯 姚小槐）

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2017-02-22

畢忠飛（1987-），男，工程師，碩士，主要從事水利工程質(zhì)量監(jiān)督工作。