希尼爾水庫除險加固工程銑削攪拌水泥土防滲墻末端處理淺談

劉玉杰，喬時延，肖偉華

(1.新疆維吾爾自治區(qū)塔里木河流域管理局，新疆 庫爾勒 841000；2.中國水電基礎(chǔ)局有限公司，天津 301700)

1 概述

希尼爾水庫位于新疆維吾爾自治區(qū)庫爾勒市西尼爾鎮(zhèn)[1]，于2019年對該水庫進(jìn)行除險加固處理，目前仍在施工中。希尼爾水庫壩基處在多孔隙介質(zhì)巖石上，水庫原壩基采用垂直鋪塑、攪拌樁及塑性混凝土防滲墻進(jìn)行壩基防滲[2]，經(jīng)本次除險加固后，主壩段防滲處理銑銷攪拌水泥土防滲墻已到末端6+700處，此處原壩基采用塑膜防滲，末端水泥土防滲墻與原防滲塑膜“軟硬”連接處理難度大，本文就此問題展開討論，尋求科學(xué)合理施工方案，促使完成除險加固任務(wù)。

2 末端防滲體系連接施工工藝

2.1 原墻體軟硬粘接錨固

末端水泥土防滲墻與原防滲塑膜“軟硬”粘接錨固，采用原防滲塑膜用新塑膜焊接延展至銑銷攪拌水泥土防滲墻處，使用KS膠粘接在銑銷攪拌水泥土防滲墻墻身，為防止膠粘因老化和后期回填覆蓋料不均勻受力產(chǎn)生撕拉脫離，采用鍍鋅膨脹螺絲壓角鋼錨固。此施工工藝要求銑銷攪拌水泥土防滲墻強(qiáng)度滿足鉆孔錨固強(qiáng)度，采取在試驗段采用巖芯鉆機(jī)在試驗段銑銷攪拌水泥土防滲墻墻體中心部位鉆取注水試驗孔，孔徑φ75 mm，對取出芯樣制作水泥土試件進(jìn)行抗壓試驗[3]，檢測不同銑銷攪拌水泥土防滲墻及相同墻體上、中、下三段的銑銷攪拌水泥土抗壓強(qiáng)度結(jié)果見表1。

表1 試件抗壓強(qiáng)度結(jié)果統(tǒng)計表

經(jīng)檢測15%水泥參量的銑銷攪拌水泥土防滲墻在希尼爾水庫不同地質(zhì)條件下28 d平均抗壓強(qiáng)度為3.18 MPa[4]，抗壓強(qiáng)度較低不滿足錨固強(qiáng)度，并且采用KS膠粘強(qiáng)度不滿足設(shè)計要求[5]，故此施工工藝不可取。

2.2 縱向鋼筋混凝土連接墻介質(zhì)軟硬連接

2.2.1 施工工藝簡介

由于末端采用同樣的銑銷攪拌水泥土防滲墻與橫向防滲墻呈“T”分部，其結(jié)果與將原防滲膜直接連接在銑銷攪拌水泥土防滲墻效果一樣，無法達(dá)到防滲效果，故改變連接墻的材質(zhì)，采用鋼筋混凝土墻，墻體布置見圖1、圖2。

圖1 連接墻平面布置圖

圖2 連接墻處壩體橫斷面圖

但同時存在施工問題，在澆筑縱向連接墻時要四面開挖[6]，支模板澆筑墻體時，橫向銑銷攪拌水泥土防滲墻的平均抗壓強(qiáng)度為3.18 MPa左右，大開挖時此墻體側(cè)向土壓力經(jīng)計算不滿足抗滑穩(wěn)定和抗傾穩(wěn)定要求，因此不能采用傳統(tǒng)施工工藝進(jìn)行末端連接墻施工處理。

經(jīng)反復(fù)思考，在希尼爾水庫除險加固工程項目中，由于水庫庫區(qū)地質(zhì)復(fù)雜，在多孔隙介質(zhì)巖土地層上做銑銷攪拌水泥土防滲墻時采用了液壓槽孔抓斗先進(jìn)行地層松散處理，液壓銑銷機(jī)在成墻時工效大大提高，此施工工藝在本工程上得到成功應(yīng)用。經(jīng)反復(fù)論證，在不能大開挖的前提下，采用液壓槽孔機(jī)槽孔，將預(yù)先綁扎好的鋼筋籠吊裝至槽孔內(nèi)，經(jīng)校正，澆筑混凝土[7]。連接墻(標(biāo)注綠色墻體)見圖3。

圖3 縱向連接墻立體圖

2.2.2 連接墻穩(wěn)定性判定

根據(jù)設(shè)計要求，連接墻高度為10 m，寬度為10 m，厚度為0.8 m，槽孔成墻后待28天后開挖銑銷攪拌水泥土防滲墻對面，開挖底高程控制在原防滲膜處，經(jīng)現(xiàn)場開挖情況，開挖深度距墻頂6 m左右原防滲體系暴露，現(xiàn)根據(jù)此情況計算墻體穩(wěn)定性[8]。

圖4 連接墻受力圖

表2 自重和集中力清單

經(jīng)過計算，混凝土槽孔連接墻在28 d齡期到后，可進(jìn)行單邊開挖施工，墻體抗滑穩(wěn)定性滿足安全要求。

表3 分布力清單

表4 合力

表5 抗滑穩(wěn)定性計算

2.3 軟硬連接

開挖至原防滲膜暴露后，可進(jìn)行舊防滲膜與新防滲膜、新防滲膜與連接墻的連接施工，該過程包括舊膜開挖、清理→連接墻下游側(cè)開挖料回填夯實→新復(fù)合土工膜鋪設(shè)→新舊土工膜焊接、焊縫檢測→連接墻新復(fù)合土工膜粘接、錨固→膜上黏土松填、檢查驗收等。

2.3.1 新舊防滲膜連接

人工進(jìn)行前壩腳阻滑墻處舊復(fù)合土工膜開挖，開挖寬度不小于50 cm；將舊膜上表面30 cm范圍的無紡布揭除，將土工膜表面的泥漿污物清洗干凈，晾干后即可進(jìn)行新舊土工膜的熱熔焊接作業(yè)。

原防滲膜(舊復(fù)合土工膜)與新防滲膜連接采用技術(shù)成熟且質(zhì)量雙重保證的雙縫熱合焊，雙縫熱合焊機(jī)能一次完成一組雙焊縫，并形成一個可充氣檢漏的空腔，可以使焊縫的檢漏方法由真空法改進(jìn)成充氣法，極大地提高了工作效率。在施工中要嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行焊接，并隨時觀察焊接質(zhì)量，根據(jù)環(huán)境溫度的變化調(diào)整焊接溫度和行走速度，但是，調(diào)整后的調(diào)整焊接溫度和行走速度要在試焊確定的參數(shù)變化的范圍之內(nèi)，一般溫度調(diào)到150℃～300℃，速度1 m/min～5 m/min。

2.3.2 新防滲膜與連接墻連接

新防滲膜(打三折)粘接后錨固在混凝土槽孔連接墻墻身，粘接涂膠前應(yīng)將混凝土連接墻粘接范圍的泥皮浮塵刷洗干凈，方可進(jìn)行新膜與混凝土連接墻粘接錨固作業(yè)。錨固連接結(jié)構(gòu)設(shè)計從下至上依次為：復(fù)合土工膜(新防滲膜)、Φ10橡膠棒、75 mm×50 mm×5 mm不等邊角鋼和M12×150 mm鍍鋅膨脹螺栓錨固。在施工中KS粘劑成品現(xiàn)場加熱成液體狀，溫度以150℃～180℃為宜[9]，現(xiàn)場控制以液面翻泡但不冒煙為準(zhǔn)。溫度過高，會造成熱降解，影響膠粘劑的性能。溫度過低，則膠粘劑無法充分熱熔，達(dá)不到粘接最優(yōu)效果。復(fù)合土工膜的粘接面上用輥子均勻涂抹溫度稍高的膠粘劑，涂膠應(yīng)用力，使膠粘劑滲入到膜面，然后立即粘貼在一起。粘接后，迅速用橡皮錘敲擊粘接面，使兩粘接面充分結(jié)合緊密[10]。涂膠長度超過40 cm時，應(yīng)分次涂膠粘接。膜身粘接完成后，繼續(xù)在粘接面上涂刷KS膠，將土工布粘接為一體。

3 結(jié)語

希尼爾水庫除險加固壩基防滲處理是新疆首例在多孔隙砂巖壩基采用銑削攪拌水泥土防滲墻工藝，在施工當(dāng)中遇到許多突發(fā)技術(shù)難題，如水泥土防水墻末端與原防滲體系連接等問題，在無可依據(jù)采納的施工解決辦法情況下，根據(jù)現(xiàn)有掌握的施工技術(shù)，積極探索，開展了多項試驗工作，最終總結(jié)出科學(xué)合理的施工方案，解決施工技術(shù)難題。本文所總結(jié)出的銑銷攪拌水泥土防滲墻末端處理在不同質(zhì)地不同部位多種連接方法已在希尼爾水庫除險加固工程成功應(yīng)用，為今后的此類施工提供借鑒。