混凝土防滲墻在六都寨水庫除險加固工程中的應用

申秀英

（隆回縣六都寨灌區管理局 邵陽市422200）

1 工程概況

六都寨水庫位于資水支流辰水中上游，行政區劃隸屬隆回縣六都寨鎮，大壩為粘土心（斜）墻土石壩，壩頂寬8.0m，壩軸線長480.0m，壩頂高程360.5m，最大壩高72.5m，是一座以灌溉為主，兼有發電、防洪、養殖等綜合效益的大（ⅠⅠ）型水利工程。集雨面積 338km2，總庫容1.3112億m3；

六都寨水庫從1958年開始勘察規劃，1975年動工，1978年大壩填筑工程全面鋪開，大壩基本采用民工填筑方式，填筑的粘土、風化土石料，全部是肩挑、手推車運料，粘土心、斜墻用東方紅75型推土機平整碾壓，粘土墻邊用人工木錘夯壓，機械化程度低，填筑質量難以保證。水庫自1991年5月關閘蓄水以來，大壩外坡出現多處集中滲水，1995年6月30日發現在壩外坡331m高程處有集中滲透點21處，13處濕潤帶，壩后滲漏量與庫水位關系密切，并有逐年增大趨勢，最大滲漏量達87.6L/s，壩坡散浸嚴重，面積達1080m2，量水堰最大出水流量達51.57 L/s，遠遠大于設計滲流量；大壩左側老山體316.0m高程處有一特大涌水點,1997年6月14日9時至15日7時，1999年5月25日9時至26日7時，分別出現管涌，最大涌水流量為1.7L/s，水色渾濁，伴有泥沙，長此下去，會淘空壩體引起壩體滑坡。

2 混凝土防滲墻施工

六都寨水庫除險加固工程設計有高噴灌漿、混凝土防滲墻、純水泥充填灌漿等方案。經過技術、經濟比較，選擇垂直混凝土防滲墻進行壩體防滲加固，混凝土防滲墻軸線位于壩軸線上游1.0m。大壩原主河床部位基礎巖石為弱風化，透水率小于5Lu，滿足規范防滲要求，不需要進行帷幕灌漿處理；兩側基礎巖石多為強風化，透水率大于5Lu，不滿足規范防滲要求，需要進行帷幕灌漿處理。

大壩防滲墻范圍為：大壩樁號K0-165～K0+286，其中心線位于壩軸線上游1.0m。K0+016～K0+226段混凝土防滲墻厚80cm，嵌入基巖50cm，其兩側混凝土防滲墻厚度為60cm，嵌入基巖1.0m。因每年的4～9月為主汛期，不利于混凝土防滲墻的施工，而且大壩防滲墻工程量較大，為確保水庫大壩安全渡汛，六都寨水庫大壩混凝土防滲墻施工分兩期進行，即安排在兩個枯水期施工，以降低混凝土防滲墻施工強度。其中K0+091～K0+226為一期工程，K0-165～K0+091、K0+226～K0+286為二期工程，施工期為當年10月至次年3月。

為確保地下防滲墻在土壩除險加固工程中的質量，要注重以施工過程控制為主，在施工過程中充分考慮壩體的密實度和自身的穩定，從防滲墻造孔、孔形及清孔、混凝土澆筑過程等方面進行質量控制。

六都寨水庫防滲墻成槽采用液壓抓斗和沖擊鉆施工，槽孔上部30m采用液壓抓斗成槽，30m以下采用沖擊鉆成槽，采用鉆劈法成槽方案施工。

為保證成槽施工的質量，各槽孔開孔中心線位置在防滲墻軸線上、下游方向的誤差不大于3cm，槽孔壁面應平整垂直，防止偏全斜，孔斜率不得大于0.4%；含孤石、漂石地層及基巖面傾斜較大等特殊情況時，孔斜率控制在0.6%，整個槽孔孔壁應平整無梅花孔、探頭石和波浪形小墻等。一、二期槽套接孔套接厚度不小于墻厚的95%；防滲墻中心線上、下游方向偏差不大于3cm。

各段墻底應嵌入基巖（0.5～1.0）m；相鄰兩主孔終孔深度小于1.0m，其中間副孔深度與較深的主孔之差不大于相鄰兩主孔孔深之差的1/3；相鄰主孔終孔深度之差大于1.0m，其中間副孔深度應視巖料進行基巖鑒定確定，但其終孔深度與較深主孔深之差不得大于1.0m，且副孔孔底高程不得高于兩主孔高程的中間位置；槽孔澆筑混凝土時，須將導管布置在較深的主孔或副孔內。以保證防滲墻與基巖嵌接良好。墻段之間連接形式主要采用雙反弧施工法或接頭管法。

清孔是保證防滲墻體的整體性和混凝土澆筑質量的關鍵。槽孔終孔驗收合格后進行清孔換漿。清孔采用泵吸反循環法，在清孔內廢渣的同時向孔內補充新鮮泥漿。清孔換漿結束1h后。孔內沉淀物不超過10cm；二序槽孔清孔換漿結束前，應用鋼絲鉆頭刷洗槽段接頭混凝土孔壁的泥皮，接頭刷洗在套接孔采用圓形鋼絲刷子鉆頭刷洗，雙反弧孔采用液壓可張式上反弧刷子刷洗，直至刷子鉆頭不帶泥、孔底淤積不再增加。清孔換漿后4h內，澆筑混凝土，若延長時間，應測量淤積厚度，如超標，開澆前應重新清孔。清孔換漿結束后，應達到以下要求：孔底淤積厚度≤10mm，泥漿密度＜1.1g/cm3。馬氏漏斗粘度＜5%。

混凝土澆筑過程是保證防滲墻質量的最后一關，也是最重要的一關。澆筑導管內徑采用180mm，混凝土導管為絲扣連接。澆筑時，導管應定期進行密閉承壓試驗。安裝導管時，導管底部出口與孔底板距離不得大于25 cm，當孔底高差大于25cm時，導管中心應放在該導管控制范圍內的最低處。

混凝土入倉方式采用混凝土輸送泵入槽口儲料罐分料口入槽孔。開澆混凝土前，先在導管內設隔離球，在導管內注入適量的水泥砂漿，并準備好足夠數量的混凝土，以使導管底口的木球塞被擠壓到導管底部,將管內泥漿擠出管外，然后將導管稍微上提，使木球塞浮出，并埋住導管底端，保證后續澆筑的混凝土不致與泥漿摻混，導管開始澆筑時，先下入導注塞，將導注塞槽孔混凝土澆筑嚴格遵循先深后淺的順序，從最深的導管開始，由深到淺依次開澆，直至全槽混凝土面基本澆平以后，再全槽均衡上升。混凝土必須連續澆筑，槽孔內混凝土面上升速度不應小于2m/h，也不宜過快，并連續上升至施工平臺高程頂面；導管埋入混凝土的深度應保持在（2.0～4.0）m之間，以免泥漿進入導管內；槽孔內混凝土面應均勻上升，其高差應控制在0.5m以內，第30min測量一次混凝土面，每2h測定一次導管內混凝土面，在開澆和結尾時應適當增加測量次數；如混凝土面高差過大，易發生混凝土包裹泥漿形成質量缺陷，凡是深槽段，泥漿上浮，比重不斷增加，更易發生混凝土包裹泥漿的現象。施工中要及時繪制混凝土澆筑圖，如發現實際澆筑方量與計算方量相差較大時，要及時分析原因，是否因塌孔、壩內空洞等原因造成，避免混凝土的澆筑造成壩體破壞。在實施中要控制混凝土澆筑強度，澆筑速度過快，混凝土對壩體劈裂作用可能破壞壩體，過慢會使混凝土表面泥漿沉淀較厚，同時表層混凝土初凝，影響混凝土質量。防滲墻混凝土終凝頂部應高于設計墻頂高程50cm，頂部50cm高的墻體混凝土應予清除。澆筑過程中作好混凝土面上升的記錄，防止堵塞、埋管、導管漏漿和泥漿摻混等事故的發生。在混凝土澆筑時，按要求在出機口和槽口入口處隨機取樣，檢驗混凝土的物理力學性能指標，不合格混凝土嚴禁入槽。

一、二期槽孔間混凝土墻段連接方式采用雙反弧樁注法。在Ⅰ期槽或Ⅱ期樁達到一定強度后，在雙反弧孔位中心先用反循環鉆機配階梯鉆頭鉆進導孔至終孔深度，再用鋼性雙反弧鉆頭修孔、掃小墻，最后用液壓可張式雙反弧鉆具清洗Ⅰ期槽端孔或Ⅱ期樁柱面泥皮和殘留物后澆筑混凝土，以雙反弧斷面連接成墻。

3 施工中遇到的主要技術難題及處理方法

槽段孔壁的失穩問題：在施工前期的鉆孔過程中，多次發生孔壁不穩和塌孔現象，處理工作量大，處理時間長，嚴重影響了工程進度。如在工程初期對部分槽段的成槽統計中，塌孔處理時間占整個成槽時間的33%，占各類成槽事故的62.8%；槽孔穩定與地層情況、槽段長度、泥漿性能等諸多因素有關，泥漿的粘度、密度和失水量是其控制重點。粘度的增加可在孔壁形成泥皮，密度的增加可保證槽壁的穩定性，失水量的減少可降低泥漿中的水滲透入土體，減少對孔壁穩定性的破壞。經過多次試驗，最后選用了澧縣生產的造漿率較高的膨潤土，并添加了外加劑（聚丙烯胺）來增加泥漿粘度。槽段越長，可以減少槽段的接頭數，增加防滲墻的防水性和整體性，槽段過長又會降低孔壁的穩定性，縮短槽長可以增加槽壁的抗剪強度，有利于孔壁的穩定，而且單槽成槽時間不能太長。經過反復試驗和計算，最終確定各槽段的劃分長度一般在（6.0～6.4）m。通過上述措施的控制，收到了良好的效果。

塌孔發生在成槽快要結束的時候，如果塌孔后不影響鉆機的正常施工，可以用水泥摻拌粘土槽內靜止一段時間后再施工，這樣可以使槽內的泥漿粘度和泥漿密度增加，增加槽壁的穩定性。若槽孔坍塌后，導墻底部懸空，則下部應采用粘土回填到導墻下部（2～3）m后，把槽內上部泥清除，用混凝土將上部塌空部分回填密實，待混凝土有一定強度后再重新開孔成槽。塌孔后，如果鉆機平臺或棄渣平臺已塌空，導墻已發生斷裂，使得鉆機無法繼續施工，可把該槽段兩側地基加固后，采用合適的工字鋼將鉆機平臺或棄渣平臺架空，重新形成一個導向槽支架，從而減少槽壁上部的均布荷載。在施工32號槽時，由于導墻發生斷裂，當時槽段已成槽且冬季天氣特別寒冷，在槽內回填粘土和澆筑混凝土已經不現實，最后用了兩根12m長的工型鋼將鉆機平臺和棄渣平臺架空，再繼續施工，最后順利地完成了該槽段。

巖層“卡鉆”問題：在施工上部時由于粘土質量好，粘性高經常出現糊住鉆頭造成卡鉆；在施工至下部巖層時，也多次出現鉆頭被卡在基巖面上無法提起的事故。經過分析，施工中出現的卡鉆大多有以下三種情況：一是施工時槽孔上部掉石頭，出現塌孔，將鉆頭埋住；二是施工中鉆頭被卡在下部巖石中；三是由于上部心墻粘土質量較好，糊住鉆頭造成卡鉆。針對以上三種情況采取的相應措施是：施工中使用合格的漿液，防止槽孔坍塌；在下部基巖鉆過時重復利用舊鉆頭鉆孔，新補焊的鉆頭不能直接用于下部的基巖鉆進，以免出現新鉆進的基巖孔徑大于上部孔徑，形成卡鉆的條件；心墻上部30m部位采用洛陽鏟錯孔干打法，嚴格控制干打法成槽深度，及時摻加固壁泥漿，并迅速組織沖擊鉆繼續進行施工，確保成槽安全，一旦遇到雨、雪天氣堅決不能采用干打法，以免由于雨水浸泡造成塌孔來達到預防卡鉆的目的。

通常由于下部基巖較硬，經常補焊鉆頭，由于補焊的鉆頭直徑比原來鉆進基巖的鉆頭直徑大，結果被卡在基巖面上。鉆頭無法被提起來，在施工15號槽段時在40m左右深度時被卡住。要將鉆頭處理上來，須將鉆頭周圍的巖石砸碎，但巖石較硬且孔又深，普通的工具效果不大。通過分析研究，加工了一個大的擴孔器，內徑剛好能套住鉆頭。布置一個長1.5m、直徑80cm、重0.5t的鋼桶，同時再在擴孔器上補焊了2t的Φ32mm螺紋鋼進行加固。加工后的擴孔器，重量2.5t，外徑83cm，內徑81cm，長度3.0m。

卡鉆處理時，將加工好的擴孔器沿著鉆頭鋼絲繩下到孔底，將鉆頭套住，由于擴孔器內徑比鉆頭稍大一點，擴孔器可以上下活動，然后根據沖擊鉆進原理，將鉆頭周圍的巖石扎碎，使鉆頭能夠活動，從而成功處理孔內卡鉆的問題。