縱向增強(qiáng)體土石壩防滲心墻施工質(zhì)量控制

向登垚

(四川省通江縣水利局,四川通江,636700)

1 概述

方田壩水庫擴(kuò)建工程在初步設(shè)計(jì)階段的壩型選擇技術(shù)論證中,經(jīng)對(duì)鋼筋混凝土面板堆石壩、瀝青混凝土面板堆石壩、瀝青混凝土心墻堆石壩、縱向增強(qiáng)體(混凝土心墻)堆石壩等壩型的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,最終壩型選定為縱向增強(qiáng)體心墻堆石壩,成為四川省首座建造的同類壩型[1],水庫經(jīng)過近七年時(shí)間試運(yùn)行,水庫大壩增強(qiáng)體心墻的應(yīng)力、應(yīng)變和滲漏量觀測(cè)均在正常運(yùn)行范圍內(nèi),表明水庫運(yùn)行正常。

方田壩水庫在施工擴(kuò)建過程中,項(xiàng)目業(yè)主和參建各方按照水利部有關(guān)規(guī)定和要求。首先,建立健全了工程質(zhì)量與安全的保證體系和檢查體系,在施工各環(huán)節(jié)中充分體現(xiàn)質(zhì)量至上、安全第一的思想理念;其次,嚴(yán)格按照有關(guān)技術(shù)規(guī)程規(guī)范做好施工質(zhì)量控制、把好安全生產(chǎn)關(guān)口,工程建設(shè)期間,沒有出現(xiàn)一起較大以上的質(zhì)量與安全事故,施工實(shí)現(xiàn)了全過程零傷亡、零事故,順利完成了工程建設(shè)任務(wù)。回顧本工程施工建造的各個(gè)環(huán)節(jié),增強(qiáng)體心墻施工的質(zhì)量保障是整個(gè)工程乃至大壩建造的重中之重,本文主要介紹混凝土心墻作為大壩防滲體和結(jié)構(gòu)受力體的施工質(zhì)量控制及檢查檢驗(yàn)的有關(guān)內(nèi)容,以供類似工程施工參考。

2 增強(qiáng)體心墻施工質(zhì)量控制及相關(guān)措施

縱向增強(qiáng)體是內(nèi)置于堆石壩壩體中的混凝土剛性心墻,大壩防滲效果的關(guān)鍵和施工難點(diǎn)是心墻與壩基及岸肩接觸、墻體槽段之間的接觸情況。為了保證縱向增強(qiáng)體施工質(zhì)量,達(dá)到防滲效果,保證工程安全,首先控制好各環(huán)節(jié)質(zhì)量必須滿足設(shè)計(jì)和相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求[2-6]。

縱向增強(qiáng)體施工的主要環(huán)節(jié)有:施工準(zhǔn)備(槽段劃分、導(dǎo)墻澆筑、造孔機(jī)械安裝及調(diào)試、附屬工程等)、造孔、清孔換漿、下設(shè)鋼桁架(預(yù)埋灌漿管、預(yù)埋接頭管)、心墻澆筑等。各環(huán)節(jié)質(zhì)量控制和措施如下。

2.1 施工準(zhǔn)備

(1)槽段劃分:槽孔長(zhǎng)度關(guān)系到縱向增強(qiáng)體混凝土墻接頭的多少和對(duì)壩體穩(wěn)定的影響,槽孔越長(zhǎng)越經(jīng)濟(jì),混凝土墻體整體性越好。槽段劃分一般根據(jù)壩體填筑效果和預(yù)埋灌漿管間距確定,壩體填筑質(zhì)量好的,槽孔長(zhǎng)度可長(zhǎng)些,一般4m～9m為宜。

(2)導(dǎo)墻:導(dǎo)墻是承重鉆孔機(jī)械防治地基沉降變形和控制槽孔寬度的輔助設(shè)施,所以導(dǎo)墻要有足夠的強(qiáng)度,寬度與設(shè)計(jì)心墻寬度一致,導(dǎo)墻軸線與設(shè)計(jì)心墻軸線一致。

(3)鉆孔設(shè)備安裝和調(diào)試:導(dǎo)墻澆筑結(jié)束并達(dá)到強(qiáng)度后,按照擬定的施工順序和鉆孔方式,安裝鉆機(jī),詳細(xì)檢查各部件后,按規(guī)定進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2 造孔

主要控制槽段寬度、孔斜率是否達(dá)到設(shè)計(jì)嵌入基巖深度。為保證槽孔寬度與設(shè)計(jì)一致,槽孔鉆頭直徑與設(shè)計(jì)槽孔寬度一致。槽孔的孔斜率主要由主孔主導(dǎo),保證主孔的孔斜率是槽孔孔斜率的關(guān)鍵,在鉆孔過程中,每鉆進(jìn)不超過2m,采用重錘法測(cè)量鉆孔偏斜率,發(fā)現(xiàn)超標(biāo),及時(shí)進(jìn)行糾偏處理。

混凝土防滲墻嵌入基巖深度控制(入巖深度一般不小于1.0m),采用先導(dǎo)孔,準(zhǔn)確地鑒定基巖面。為了準(zhǔn)確掌握地層巖性及防滲墻底線高程,沿防滲墻軸線采用先導(dǎo)孔測(cè)定,確保混凝土防滲墻嵌入基巖。先導(dǎo)孔鉆孔與取樣需按下列規(guī)定施工:

(1)先導(dǎo)孔間距根據(jù)實(shí)際地形確定,一般為20m左右。在地形變化較大和兩岸壩肩坡度較陡的部位,先導(dǎo)孔間距適當(dāng)加密。防滲墻先導(dǎo)孔應(yīng)深入基巖弱風(fēng)化層5m。

(2)先導(dǎo)孔孔徑可在76mm～110mm選用。巖心取樣后,根據(jù)取樣作柱狀圖、防滲軸線地質(zhì)剖面圖,以便指導(dǎo)成槽施工,確保心墻嵌入基巖。

(3)先導(dǎo)孔傾角及方位角的量測(cè)精度應(yīng)分別控制在±1.0°以內(nèi);孔位誤差:先導(dǎo)孔不大于±10cm。

(4)先導(dǎo)孔宜在壩頂防滲墻施工工作平臺(tái)形成后進(jìn)行。

(5)為預(yù)防帷幕灌漿孔與先導(dǎo)孔不一定重合,確?；A(chǔ)帷幕防滲效果,防滲墻底線高程以下的孔段采用高標(biāo)號(hào)水泥砂漿或混凝土進(jìn)行封堵。

(6)造孔驗(yàn)收:造孔驗(yàn)收采用十字鉆頭,鉆徑等于混凝土防滲墻設(shè)計(jì)厚度,以端孔為起點(diǎn),每隔0.3m檢驗(yàn)一鉆孔?？仔慰刂浦饕锌孜?、孔深、厚度和孔斜。驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為:

①孔位允許偏差不大于30mm;

②一、二期槽孔套接孔的兩次孔位中心線在任一深度的偏差值不得大于設(shè)計(jì)墻厚的1/3,一期槽孔兩端孔形應(yīng)好,主孔應(yīng)經(jīng)檢查合格后,方可鉆劈副孔;

③槽孔內(nèi)任意部位不小于混凝土防滲墻設(shè)計(jì)厚度;

④槽孔孔壁要求平整垂直無梅花孔、探頭石和波浪形小墻等。孔斜率不得大于4‰,含孤石、飄石地層及基巖面傾斜度較大等特殊情況,孔斜率應(yīng)控制在6‰以內(nèi),相鄰孔不得異向[2]。

2.3 清孔換漿

為保證清孔質(zhì)量,降低澆筑前孔底沉渣厚度,方田壩水庫采用氣舉反循環(huán)法清孔?？椎子俜e厚度采用測(cè)針和測(cè)餅進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量結(jié)果應(yīng)小于10.0cm。造孔驗(yàn)收后即進(jìn)行清孔換漿,即按要求更換新鮮泥漿。清孔換漿結(jié)束后1h,在槽孔內(nèi)取樣進(jìn)行泥漿試驗(yàn),試驗(yàn)儀器有馬氏漏斗、泥漿比重秤、含沙量測(cè)量瓶、秒表、量杯等。如果達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn),即可結(jié)束清孔換漿工作。合格標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 防滲墻清孔質(zhì)量檢查項(xiàng)目合格標(biāo)準(zhǔn)

2.4 預(yù)埋灌漿管

預(yù)埋管鋼桁架采用吊車分節(jié)起吊,孔口連接,整體下設(shè)。為保證灌漿管整體剛度、垂直度及下設(shè)深度,可采用以下措施:

(1)預(yù)埋管管腳加設(shè)支承架和定位盤,并在灌漿管的中部加設(shè)導(dǎo)向環(huán)。預(yù)埋管孔斜要求不超過管深度的0.2%,同時(shí),應(yīng)保證灌漿鉆頭能夠下至預(yù)埋灌漿管底部。

(2)預(yù)埋管管接頭應(yīng)牢固,以保證有足夠的強(qiáng)度和剛度。下設(shè)前應(yīng)先就近在加工平臺(tái)上組裝,組裝后檢查其垂直度、彎曲度,須滿足灌漿鉆孔孔斜的要求。

(3)預(yù)埋管宜分段綁條焊接或用法蘭連接,將灌漿管與鋼筋籠焊接成整體下放。

(4)應(yīng)保護(hù)好預(yù)埋管,防止異物墜入。

2.5 縱向增強(qiáng)體混凝土澆筑

為了保證混凝土澆筑質(zhì)量,必須注意控制如下技術(shù)指標(biāo)和施工工藝:

(1)水灰比:不僅影響混凝土強(qiáng)度,而且影響施工質(zhì)量。水灰比太大時(shí)會(huì)降低強(qiáng)度,并因流淌太快造成導(dǎo)管底口封閉困難;太小又因流淌太慢會(huì)造成操作困難。一般采用0.55～0.66較為合適。

(2)水泥用量及砂率:水泥用量較一般混凝土多30%～35%,砂率一般采用50%左右。以用粗砂或中砂為宜。

(3)坍落度:它不僅是控制混凝土質(zhì)量的重要指標(biāo),也是導(dǎo)管法施工成敗的重要因素。根據(jù)導(dǎo)管直徑的大小不同,坍落度可以選用不同的數(shù)值,管徑大的坍落度可以小些,反之則大些,一般控制在16cm～22cm。在施工時(shí),要隨著澆筑過程變更,開始時(shí)可以用較小坍落度,以便混凝土自導(dǎo)管流出后能在管口四周堆積迅速封密管口,當(dāng)澆筑至上層時(shí)坍落度可用較大值,以便灌筑順暢,增大擴(kuò)散半徑,利于混凝土向四周坍平。

(4)和易性:為改善混凝土和易性,在拌制混凝土?xí)r可摻入0.25/10000～1/10000加氣劑。骨料的級(jí)配主要受容許最大粒徑限制,盡可能選用二級(jí)配。

(5)混凝土供應(yīng)強(qiáng)度:最低保證槽內(nèi)混凝土澆筑面上升速度為1m/h～2m/h的供應(yīng)量,以保證澆筑質(zhì)量。

(6)導(dǎo)管在澆筑混凝土?xí)r應(yīng)始終埋入混凝土1m～5m,防止產(chǎn)生脫空現(xiàn)象。

(7)混凝土澆筑設(shè)備:包括導(dǎo)管、孔口用具、提升機(jī)械等。導(dǎo)管用2mm～3mm厚的普通鋼板卷成內(nèi)徑為150mm～300mm的圓筒并焊接而成。

2.6 混凝土防滲墻墻體質(zhì)量檢查

(1)混凝土防滲墻成墻后,施工單位將施工資料全套報(bào)監(jiān)理單位審核,監(jiān)理單位根據(jù)施工資料隨機(jī)確定檢查位置和方法,可采用如鉆孔取芯檢驗(yàn)、鉆孔注水試驗(yàn)、超聲波及CT物探檢測(cè)等方法。

(2)鉆孔檢查應(yīng)沿防滲墻中心線布置在成墻28d后進(jìn)行,平均每15～20個(gè)槽段1組根據(jù)墻深、基礎(chǔ)地質(zhì)條件、接頭處理情況等具有代表性選擇,每孔芯樣應(yīng)做描述和力學(xué)性能測(cè)試,并分段進(jìn)行注水試驗(yàn)。檢查孔孔斜控制在5‰以內(nèi);孔位誤差,檢查孔不大于±10mm;孔深應(yīng)大于防滲墻深度1.0m。

(3)墻體可能存在的缺陷可采用無損法檢測(cè),如超聲波法和彈性波透射層析成像法(簡(jiǎn)稱CT法)等。

(4)合格標(biāo)準(zhǔn):防滲墻抗?jié)B標(biāo)準(zhǔn)和物理力學(xué)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)值,合格率不小于95%,不合格部分的物理力學(xué)指標(biāo)必須不小于設(shè)計(jì)值的70%,墻體厚度不小于設(shè)計(jì)值,且連續(xù)可靠。鉆孔芯樣獲得率大于80%,且強(qiáng)度均勻。

(5)防滲墻檢查孔必須按機(jī)械壓漿法進(jìn)行封孔,封孔材料為粘土水泥漿,比例為:粘土∶水泥∶水=3∶1∶2。

(6)不合格槽孔段,施工單位應(yīng)按監(jiān)理單位及相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求進(jìn)行處理,直至合格。

(7)當(dāng)檢查不合格時(shí),應(yīng)適當(dāng)增加檢查孔孔數(shù)。

3 結(jié)語

(1)本文通過對(duì)方田壩水庫擴(kuò)建工程增強(qiáng)體心墻施工質(zhì)量控制的回顧,進(jìn)一步明確了建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量是決定項(xiàng)目建設(shè)成敗的關(guān)鍵,“百年大計(jì),質(zhì)量第一”,也體現(xiàn)了水利工程“投資、質(zhì)量、進(jìn)度”三大控制目標(biāo)。水利工程如發(fā)生質(zhì)量問題,將對(duì)國(guó)家和人民造成不可估量的損失。

(2)方田壩水庫縱向增強(qiáng)體防滲心墻的施工建造,根據(jù)施工工序流程,參建各方抓住關(guān)鍵環(huán)節(jié)和細(xì)微部分,采取相應(yīng)措施,嚴(yán)格過程控制和流程管理,保質(zhì)保量地完成了擴(kuò)建工程任務(wù)。

(3)本工程自運(yùn)行以來,滲流量、沉降位移變形等達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求,施工質(zhì)量?jī)?yōu)良。也為同類壩型的施工建設(shè)提供了管理模式、實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和控制依據(jù)作為參考。