塑性混凝土防滲墻技術(shù)在新城調(diào)蓄水庫(kù)工程中的應(yīng)用

常東明，蔣亞濤，趙孟偉

（河南省豫東水利工程管理局，河南 開(kāi)封 475002）

0 引言

引江濟(jì)淮工程是國(guó)務(wù)院批復(fù)的《長(zhǎng)江流域綜合規(guī)劃》《淮河流域綜合規(guī)劃》《全國(guó)水資源綜合規(guī)劃》中明確提出的由長(zhǎng)江下游向淮河中游地區(qū)跨流域補(bǔ)水的重大水資源配置工程，也是國(guó)務(wù)院要求加快推進(jìn)建設(shè)的172 項(xiàng)節(jié)水供水重大水利工程之一。引江濟(jì)淮工程共分為引江濟(jì)巢、江淮溝通、江水北送三大段落，引江濟(jì)淮工程（河南段）屬于江水北送的一部分，規(guī)劃建設(shè)范圍涉及河南省7縣2區(qū)共9個(gè)供水目標(biāo)。

新城調(diào)蓄水庫(kù)是引江濟(jì)淮工程（河南段）中的一個(gè)調(diào)蓄水庫(kù)，其作用是為商丘市睢陽(yáng)區(qū)和梁園區(qū)供水調(diào)蓄。初設(shè)批復(fù)該水庫(kù)位于睢陽(yáng)區(qū)董瓦房村北，古宋河右岸。受商丘市城市總體規(guī)劃變化、水質(zhì)保護(hù)、與配套工程結(jié)合等方面因素影響，商丘市人民政府提出將新城調(diào)蓄水庫(kù)庫(kù)址由初設(shè)批復(fù)位置向南調(diào)整約六公里，調(diào)整后新城調(diào)蓄水庫(kù)位于路河鎮(zhèn)劉營(yíng)村北。變更后水庫(kù)占地面積不變，水庫(kù)規(guī)模不變，正常蓄水位不變，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不變。變更后死水位比初設(shè)批復(fù)死水位降低0.30 m，即42.20 m。2020 年6 月28 日，水利部以《水利部關(guān)于引江濟(jì)淮工程（河南段）后陳樓及新城調(diào)蓄水庫(kù)設(shè)計(jì)變更報(bào)告的批復(fù)》批復(fù)了新城調(diào)蓄水庫(kù)變更設(shè)計(jì)方案。

由于新城調(diào)蓄水庫(kù)庫(kù)址發(fā)生重大設(shè)計(jì)變更。新城調(diào)蓄水庫(kù)的防滲設(shè)計(jì)由初設(shè)批復(fù)的開(kāi)挖重粉質(zhì)壤土換填變更為采用塑形混凝土防滲墻的防滲設(shè)計(jì)。變更后新城調(diào)蓄水庫(kù)位于商丘市睢陽(yáng)區(qū)路河鎮(zhèn)劉營(yíng)村北，東西方向約為820 m，南北方向約為380 m，庫(kù)容175 萬(wàn)m3，庫(kù)底高程41.70 m，平均挖深6.80 m。防滲墻沿堤防軸線布置，設(shè)計(jì)厚度0.40 m，其深度深入⑤重粉質(zhì)壤土（相對(duì)不透水層）深度不小于1 m，墻頂高程49 m。

1 施工條件

1.1 地層巖性

水庫(kù)場(chǎng)區(qū)在勘探深度范圍內(nèi)的地質(zhì)巖性主要為輕、重粉質(zhì)壤土、砂壤土、粉細(xì)砂等。

1.2 水文地質(zhì)

水庫(kù)場(chǎng)區(qū)地下水類型為第四系松散層孔隙潛水和承壓水，潛水主要賦存于壤土層中，下部粉砂層中地下水具承壓性。地下水主要接受大氣降水、側(cè)向徑流及局部河段入滲補(bǔ)給，消耗于蒸發(fā)、開(kāi)采、側(cè)向徑流及河流排泄。

根據(jù)室內(nèi)滲透試驗(yàn)結(jié)果，并進(jìn)行工程類比提出各土層的滲透系數(shù)見(jiàn)表土體滲透性試驗(yàn)成果。土體滲透性試驗(yàn)成果見(jiàn)表1。

表1 土體滲透性試驗(yàn)成果表

2 塑性混凝土防滲墻的施工技術(shù)

2.1 工藝流程

工藝流程圖如圖1。

圖1 工藝流程圖

2.2 施工設(shè)備計(jì)劃

根據(jù)類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)，以及目前國(guó)內(nèi)塑性混凝土防滲墻施工設(shè)備的使用情況，液壓薄壁抓斗防滲墻施工主要施工機(jī)具為：WY-300型液壓薄壁抓斗、塑性混凝土拌合運(yùn)輸設(shè)備、輔助設(shè)備。

2.2.1 WY-300型液壓薄壁抓斗

基本性能參數(shù)：斗體厚度0.40 m，開(kāi)斗寬度2.80 m，開(kāi)斗高度7 m，斗容1 m3，斗重10.20 t。

2.2.2 塑性混凝土拌合運(yùn)輸設(shè)備

混凝土采用拌和站集中拌制，拌和站采用240全自動(dòng)混凝土生產(chǎn)線，日生產(chǎn)能力約5 000 m3，能夠滿足塑性混凝土防滲墻澆筑需求。

水平運(yùn)輸采用9 m3混凝土攪拌運(yùn)輸車，垂直運(yùn)輸根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定。

2.2.3 輔助設(shè)備

十六噸汽車起重機(jī)四輛，挖掘機(jī)四臺(tái)，ZL50 裝載機(jī)四輛，自卸汽車八輛以及電子配料機(jī)、混凝土澆筑平臺(tái)、檢測(cè)試驗(yàn)設(shè)備、拔管設(shè)備等。

2.3 測(cè)量放線

場(chǎng)地平整后，用全站儀放出防滲墻的軸線和導(dǎo)墻的開(kāi)挖邊線，開(kāi)挖邊線上每隔25 m打一根木樁，樁頂高出地面3～5 cm，并用鋼釘標(biāo)示出中心位置，導(dǎo)墻的開(kāi)挖邊線用白灰撒出，灰線宜細(xì)不宜粗。導(dǎo)墻施工完畢后，再進(jìn)行槽段的精確劃分，并做標(biāo)記。

2.4 防滲墻施工平臺(tái)

按照相關(guān)規(guī)范規(guī)定，為保證塑性混凝土防滲墻超灌量，導(dǎo)墻頂部位高程設(shè)計(jì)為49.50 m。防滲墻沿堤防軸線布置，防護(hù)堤高程49.50 m處堤頂寬9 m，堤后棄土回填平臺(tái)寬10 m，滿足施工平臺(tái)要求。采用液壓薄壁抓斗成槽，抓斗主機(jī)在防護(hù)堤背水側(cè)行進(jìn)，行進(jìn)方向與防護(hù)堤軸線平行。

因?qū)υ诜雷o(hù)堤軸線位置，在防滲墻施工完畢后，對(duì)C20鋼筋混凝土導(dǎo)墻進(jìn)行拆除處理。為保證已澆筑防滲墻墻體質(zhì)量不受導(dǎo)墻拆除的影響，采用人工風(fēng)鎬配合小型挖裝機(jī)械將導(dǎo)墻拆除，拆除后垃圾運(yùn)至7#-1#棄渣場(chǎng)。

導(dǎo)墻拆除后，根據(jù)施工要求，對(duì)導(dǎo)墻溝槽重新進(jìn)行回填。為保證堤防回填質(zhì)量，首先將溝槽兩側(cè)邊坡（垂直于防護(hù)堤軸線方向）削成坡比不小于1∶3的緩坡，然后從低到高分層回填合格土料至高程49.50 m，再繼續(xù)對(duì)回填防護(hù)堤至設(shè)計(jì)堤頂高程。

液壓抓斗設(shè)備開(kāi)行及施工平臺(tái)布置如圖2所示。

圖2 液壓抓斗設(shè)備開(kāi)行及施工平臺(tái)布置示意圖

2.5 混凝土導(dǎo)墻施工

導(dǎo)墻溝槽由于寬度較小，采用人工開(kāi)挖，但須謹(jǐn)慎開(kāi)挖，以避免超挖而超填混凝土。對(duì)不能達(dá)到要求的地方進(jìn)行修整，同時(shí)對(duì)混凝土澆筑作業(yè)面用2.20 kW 蛙夯進(jìn)行夯實(shí)處理。余土采用人工裝1 t翻斗車轉(zhuǎn)運(yùn)，然后采用1m3挖掘機(jī)挖裝10 t自卸汽車運(yùn)至指定棄渣場(chǎng)。導(dǎo)墻斷面如圖3所示。

圖3 導(dǎo)墻斷面圖

導(dǎo)墻鋼筋在鋼筋加工廠內(nèi)集中加工，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)安裝，然后立模板，澆筑導(dǎo)墻混凝土。導(dǎo)墻混凝土在拌和站內(nèi)集中拌制，9 m3攪拌運(yùn)輸車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采取合適方式入倉(cāng)，2.20 kW插入式振搗器振實(shí)，人工收面、灑水養(yǎng)護(hù)。為使導(dǎo)向槽能及早投入使用，給防滲墻造孔作業(yè)創(chuàng)造施工條件，在澆筑導(dǎo)墻混凝土?xí)r添加早強(qiáng)劑。

2.6 成槽

2.6.1 抓斗成槽

采用WY-300液壓薄壁抓斗設(shè)備配40 cm薄壁抓斗進(jìn)行防滲墻成槽施工。

2.6.2 槽體開(kāi)挖

液壓薄壁抓斗入導(dǎo)墻內(nèi)開(kāi)始抓槽，抓出的土體集中堆放在防護(hù)堤背水側(cè)指定位置，嚴(yán)禁亂堆、亂放，必要時(shí)采用防揚(yáng)塵措施。渣料基本疏干后及時(shí)用1 m3挖掘機(jī)挖裝10 t 自卸汽車外棄，防止現(xiàn)場(chǎng)起塵。

2.6.3 自檢

防滲墻開(kāi)挖深度在12 m左右，抓斗開(kāi)口高度7 m沒(méi)法使用挖斗的自重檢查，用吊車放下一節(jié)接頭管沿鉆孔中心線每5 m（或隨意）測(cè)定重物偏離中心的距離。孔斜值計(jì)算見(jiàn)圖4。

圖4 孔斜值計(jì)算圖

2.7 清孔

清孔采用抓斗進(jìn)行清理，標(biāo)準(zhǔn)為：槽內(nèi)泥漿密度不大于1.15 g/cm3，馬氏漏斗黏度32-50 s，含砂量不大于6%，孔底淤積厚度小于100 mm。

2.8 墻體灌注

混凝土由拌和站集中拌制，膨潤(rùn)土采用干摻法。混凝土用9 m3攪拌運(yùn)輸車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)接料斗處，通過(guò)導(dǎo)管進(jìn)行灌注；槽體灌注完成，通過(guò)質(zhì)量檢查部自檢合格后，報(bào)請(qǐng)監(jiān)理單位驗(yàn)收；槽體施工完畢后，及時(shí)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于設(shè)計(jì)規(guī)定時(shí)間。

3 質(zhì)量控制措施

防滲墻工程是重要的隱蔽工程，尤其是塑性混凝土防滲墻的強(qiáng)度、滲透系數(shù)和彈性模量等力學(xué)指標(biāo)一般不宜通過(guò)打孔取芯檢測(cè)，為確保施工質(zhì)量，需要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕げ⒃谑┕み^(guò)程中進(jìn)行有效的質(zhì)量控制。

4 結(jié)語(yǔ)

新城調(diào)蓄水庫(kù)地質(zhì)條件較復(fù)雜，采用塑性混凝土防滲墻及帷幕灌漿交叉施工，經(jīng)過(guò)近十個(gè)月的施工，共完成塑性混凝土防滲墻約2.70 萬(wàn)m3，導(dǎo)墻混凝土約1 183 m3，導(dǎo)墻溝槽土方開(kāi)挖約2 276 m3，導(dǎo)墻鋼筋制安約31 t。

引江濟(jì)淮工程（河南段）項(xiàng)目的實(shí)施，通過(guò)引進(jìn)客水彌補(bǔ)水源，解決水資源缺水、質(zhì)量型缺水、工程型缺水問(wèn)題，是豫東地區(qū)的現(xiàn)實(shí)選擇和根本出路。