水庫除險(xiǎn)加固工程中低彈?；炷练罎B墻的應(yīng)用

萬建平

(江西省南昌縣中洲聯(lián)圩河道堤防管理站，江西 南昌 330201)

水庫的主要功能在于管控水體，再與其他渠道相互連接實(shí)現(xiàn)水資源供給，水庫運(yùn)作狀態(tài)如果出現(xiàn)問題，那么勢必會(huì)導(dǎo)致水資源供給出現(xiàn)不足，因此滲漏現(xiàn)象作為水庫質(zhì)量常見的影響因素，被現(xiàn)代水庫工程高度重視，其多數(shù)會(huì)定期進(jìn)行水庫除險(xiǎn)加固工程，以此來消除滲漏對水庫質(zhì)量的影響，此項(xiàng)工程中最為常見的技術(shù)為建立低彈?；炷练罎B墻。

1 工程概況

某小型水庫工程位于河段上游，距離人口居住地8.0 km，根據(jù)該工程統(tǒng)計(jì)，其在擴(kuò)建之后水庫壩體上方的集雨面積為18.4 km2。該工程河段總長7.15 km，河道比降13.03%。該工程因?yàn)檫\(yùn)行時(shí)間較長，所以需要進(jìn)行除險(xiǎn)加固施工，工程設(shè)計(jì)的洪水重現(xiàn)期為100 a一遇，洪水位估算值為532.54 m，結(jié)合洪水位的水庫容水量為1081萬m3。該工程主要由大壩、溢洪道、輸水隧洞組成，其中大壩類型為土石壩，主要采用黏土材質(zhì)構(gòu)成，壩頂高程530.11 m，防浪墻頂高程為530.82 m，最大壩高42.11 m，壩頂長度138.00 m[1]。

2 工程地質(zhì)條件與滲漏問題

為了保障除險(xiǎn)加固工程的全面性，該工程首先對水庫大壩周邊的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行勘察，確認(rèn)是否存在不利地質(zhì)條件，因?yàn)榇祟愐蛩匾部赡茉斐蓧误w滲漏?？辈旖Y(jié)果顯示，水庫內(nèi)部屬于剝蝕低山丘陵環(huán)境，地表被植被覆蓋，水庫周邊地形坡度范圍在15°～50°；庫區(qū)外露的地表巖性為侏羅系南園組第四段流紋質(zhì)凝灰熔巖、凝灰?guī)r，并且還含有少量的花崗斑巖脈；庫區(qū)內(nèi)的水文地質(zhì)條件相對簡單，主要包含兩種地下水，即孔隙水與基巖裂隙水，其中孔隙水主要分布在第四系松散堆積物和坡殘積層中，根據(jù)其長期的表現(xiàn)來看，孔隙水的水量會(huì)隨著季節(jié)變換而發(fā)生較大的落差；基巖裂隙水主要分布在基巖裂隙帶當(dāng)中，主要依靠降雨補(bǔ)給[2]。

該工程在多年運(yùn)行之下，因?yàn)榈刭|(zhì)環(huán)境的影響發(fā)生了幅度較大的不規(guī)則沉降，此時(shí)導(dǎo)致壩體防浪墻出現(xiàn)斷裂，導(dǎo)致迎水坡表面存在小范圍下陷，在此兩種表現(xiàn)之下說明該水庫壩體存在較大的滲漏現(xiàn)象。具體檢測來看該工程水庫壩體迎水面表層存在散浸現(xiàn)象，表面存在滲漏的可能性，而水庫左側(cè)的壩體存在大面積滲漏。此外，因?yàn)樵搲误w為土石壩，所以該工程還對其整體進(jìn)行了土石壓實(shí)系數(shù)檢測，結(jié)果顯示壩體壓實(shí)度存在不足，整體綜合系數(shù)均要低于合理數(shù)值區(qū)間，所以說明該水庫的滲漏問題較為嚴(yán)重。

3 實(shí)例水庫除險(xiǎn)加固工程方案設(shè)計(jì)

根據(jù)上述分析結(jié)果，該工程需要進(jìn)行相應(yīng)的除險(xiǎn)加固施工，但為了保障此項(xiàng)施工的針對性，該工程先進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)工作，根據(jù)設(shè)計(jì)工作的結(jié)果來看，其一共擬定了3個(gè)方案，即薄型抓斗混凝土防滲墻方案、高噴防滲板墻方案、劈裂灌漿方案，下文將對這3個(gè)方案進(jìn)行逐一分析，確認(rèn)其各自優(yōu)劣。

3.1 薄型抓斗混凝土防滲墻方案

主要采用塑性混凝土在壩體全斷面上構(gòu)建防滲墻，施工設(shè)備為薄型抓斗主機(jī)，該設(shè)備的最小作業(yè)面寬度為9 m左右。結(jié)合實(shí)際條件來看，該工程能夠提供的寬度只有6 m，所以不滿足薄型抓斗主機(jī)的作業(yè)需求，因此為了能夠使該方案運(yùn)作，需要進(jìn)行壩頂拓寬作業(yè)，此項(xiàng)作業(yè)需要將壩體兩端拓寬1.5 m。在滿足薄型抓斗主機(jī)作業(yè)需求的前提下，即可開始構(gòu)建防滲墻。構(gòu)建當(dāng)中首先根據(jù)該工程防滲要求，防滲墻的厚度需要達(dá)到0.6 m，中心長度不可以低于140 m，塑性混凝土滲透系數(shù)為10-7～10-9cm/s，抗壓強(qiáng)度需要達(dá)到5 MPa，介于混凝土的養(yǎng)護(hù)期，抗壓強(qiáng)度形成周期為20 d。防滲墻的墻底需要插入壩基強(qiáng)風(fēng)化基巖2 m以下。其次，針對上述壩體迎水面表層的滲漏問題，需要采用高壓旋噴灌漿進(jìn)行處理，處理要求旋噴灌漿樁基樁徑為0.8 m；孔距為0.65 m，灌漿深度為27 m，噴漿壓力不可低于20 MPa，不可高于25 MPa。針對上述左側(cè)大面積滲漏現(xiàn)象，主要采用帷幕灌漿進(jìn)行處理，帷幕灌漿的施工工序?yàn)椋合韧ㄟ^高壓旋噴灌漿進(jìn)行防滲墻構(gòu)建，之后再對壩基采用帷幕灌漿施工，該施工成本預(yù)算為664.91萬元[3]。高壓旋噴灌漿示意圖如圖1所示。

圖1 高壓旋噴灌漿示意圖

3.2 高噴防滲板墻方案

首先對壩體全斷面140 m進(jìn)行灌漿作業(yè)，灌漿方法主要采用單管高壓旋噴灌漿法，以此來形成相應(yīng)的防滲墻，該方法的施工要求為：先構(gòu)建孔距為0.65 m的旋噴樁，灌漿深度不可超出43 m，樁深不可低于0.5 m，噴漿時(shí)壓力不可低于20 MPa。其次再進(jìn)行壩基帷幕灌漿作業(yè)，此方法可以統(tǒng)一在上述壩體兩個(gè)滲漏段上進(jìn)行一致施工，該施工成本預(yù)算為645.71萬元[4]。

3.3 劈裂灌漿方案

同樣先對壩體全斷面140 m進(jìn)行灌漿作業(yè)，作業(yè)當(dāng)中在壩頂處布置雙排孔，排距為1.5 m，第一排孔主要分布在壩頂上游面2.2 m處，孔距為5 m，孔深需要直線貫穿壩頂與壩底，之后對第一排孔進(jìn)行灌漿作業(yè)，灌裝需要保障漿液能夠達(dá)到孔底，漿液材料為黏土漿，需要分兩次進(jìn)行灌注；第二排孔孔距5 m，針對第二排孔需要進(jìn)行劈裂灌漿施工，施工中起劈壓力為0.3～0.6 MPa，劈裂之后需要進(jìn)行灌漿，灌漿壓力為0.05～0.50 MPa，灌漿流量需要進(jìn)行控制，不可超過50～140 L/min，之后再進(jìn)行壩基帷幕灌漿作業(yè)。該工程的總體費(fèi)用為667.41萬元。

3.4 施工方案綜合分析

出于方便考慮，上述3項(xiàng)方案在此處將以A、B、C作為代稱。在上述分析基礎(chǔ)上可見A類防滲方案的施工流程顯然較為復(fù)雜，在成本上與其他兩者相差不大，在效果上薄型抓斗混凝土防滲墻主要采用塑性混凝土，那么結(jié)合上述分析可以說明，這種混凝土的性能相對較高；B類防滲方案主要采用先進(jìn)設(shè)備來完成施工，在分析上其體現(xiàn)出施工周期較短，防滲效果良好、成本低的特點(diǎn)，但是缺點(diǎn)在于技術(shù)要求較高，工藝相對復(fù)雜；C類防滲方案主要能夠提高壩體的壓實(shí)度，在效果上要弱于上述兩項(xiàng)，而且體現(xiàn)出較高的技術(shù)要求，優(yōu)點(diǎn)在于施工周期較短。

通過上述綜合分析，實(shí)例工程選擇了A方案作為主要施工方案，但是介于現(xiàn)代低彈?；炷恋膽?yīng)用，該工程要求將其中的塑性混凝土替換為

低彈模混凝土。

3.5 低彈模混凝土配置

主要對低彈?；炷恋奈锢砹W(xué)指標(biāo)進(jìn)行確認(rèn)，根據(jù)該工程的計(jì)算成果，其要求采用二級配摻膨潤土來構(gòu)建低彈?；炷练罎B墻，此舉可以降低塑性混凝土的強(qiáng)度與彈性模量，膨潤土的摻入量不可以超過30%。具體參數(shù)：28 d之內(nèi)低彈?；炷练罎B墻的抗壓強(qiáng)度需要≥5 MPa，抗拉強(qiáng)度需要≥0.5 MPa，抗壓彈性模量為E=3000～5000 MPa。

依照上述物理指標(biāo)進(jìn)行低彈模混凝土的配置，配置原料包括水泥、膨潤土、骨料、外加劑，各原料的規(guī)格如下。

(1)水泥。采用復(fù)合硅酸鹽32.5R水泥，并對此水泥的物理性能進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)規(guī)范主要依照《通用硅酸鹽水泥》中的標(biāo)準(zhǔn)要求，檢驗(yàn)結(jié)果達(dá)標(biāo)。

(2)膨潤土。采用優(yōu)質(zhì)納基膨潤土粉作為膨潤土使用，此原料含水率為13.1%，液限400.5%，各方面性能表現(xiàn)良好，滿足實(shí)際施工需求。

(3)骨料。主要包括粗骨料以及細(xì)骨料，粗骨料為工程周邊原產(chǎn)碎石，細(xì)骨料為工程周邊原產(chǎn)河沙，為了保障骨料質(zhì)量，該工程依照《水工混凝土施工規(guī)范》對兩者進(jìn)行了檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果顯示達(dá)標(biāo)。

(4)外加劑。為了提高低彈模混凝土防滲墻的性能，主要選用了YS型聚羧酸緩凝高效減水劑，以此可以提高低彈?；炷恋慕K凝速度，有助于工期縮短。YS型聚羧酸緩凝高效減水劑是一種常見的減水劑，其完全符合《聚羧酸系高性能減水劑》當(dāng)中的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，因此具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

4 實(shí)例低彈?；炷练罎B墻應(yīng)用結(jié)果

在配置之后，實(shí)例工程對配置得出的低彈?；炷练罎B墻進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示防滲墻能夠在28 d之內(nèi)達(dá)到5 MPa的抗壓強(qiáng)度，因此滿足了防滲工程的需求，具體強(qiáng)度為7.15 MPa，這種表現(xiàn)即使在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中出現(xiàn)偏差，也可以保障強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，所以說明該工程的低彈模混凝土防滲墻應(yīng)用效果良好。實(shí)例低彈?；炷练罎B墻實(shí)驗(yàn)詳情如表1所示。

表1 實(shí)例低彈?；炷练罎B墻實(shí)驗(yàn)詳情