淺談郴州市龍潭水庫主壩混凝土防滲墻施工

袁一夫

（湖南省水利電力工程建設監理咨詢公司 長沙市 410007）

1 工程概況

郴州市永興龍潭水庫位于湘江三級支流注江河上游，地處永興縣柏林鎮龍塘村，為青山垅灌區青柏干渠上的一個主要結瓜工程，下距永興縣城35 km，距柏林鎮6 km。

水庫控制集雨面積18.7 km2，總庫容6 064.6萬m3，正常蓄水位211.00 m，相應正常庫容5 773.4萬m3，是一座以灌溉為主，兼有防洪、養魚等綜合效益的中型水利工程。

樞紐工程由主壩、副壩（共10座）、溢洪道、輸水建筑物（包括主壩放空隧洞、桃林灌溉隧洞、1#及5#副壩灌溉隧洞）等組成。

其中主壩原為1960年建成的粘土心墻土石壩，1979年后加高培厚并改建為鋼筋混凝土面板堆石壩，因壩體填筑材料為當地質量較差易風化的紅砂巖，經過多年的運行，壩體部分沉陷，導致鋼筋混凝土面板開裂，1998年庫水位207.3 m時滲漏量達120 L/s，后雖經多次處理，主壩壩體仍存在中等透水帶，導致壩體滲漏量偏大，排滲廊道滲水量仍有20 L/s，為徹底解決滲漏問題，此次主壩除險加固工程設計了C15混凝土防滲墻，防滲墻最大垂直高度為43.03 m，防滲墻按二序施工，每序槽段長6.6 m，寬0.6 m，共計25個槽段，防滲墻頂部高程為▽212.0 m，壩頂軸線長168 m，壩頂寬6 m，防滲墻的主要技術指標見表1。

表1 防滲墻主要技術指標

2 施工順序

本工程防滲墻施工順序為：壩頂公路老混凝土拆除、開挖導向槽、導墻澆筑、安裝導軌、機械設備安裝、配置泥漿入槽、沖擊鉆成槽、清孔換漿及槽孔驗收、鋼筋籠及帷幕灌漿預埋管安裝、混凝土澆筑成槽等。具體施工流程見附圖。

附圖 防滲墻施工程序圖

3 防滲墻施工

3.1 施工平面布置

與防滲墻施工相關的鉆機平臺布置在龍潭水庫主壩壩頂，泥漿池布置在主壩上游▽200.0平臺上，其他設施則按現場具體位置布置。

3.2 混凝土防滲墻造孔

3.2.1 槽段劃分

槽段劃分方案根據施工總體方案確定，并可能根據先期施工槽進行調整。為減少接頭數量，需增加槽段長度，但考慮到壩體填筑料含紅砂巖塊石多,土質無粘性且砂性重,易于坍塌，為確保孔壁安全，施工方案初步擬定兩端較淺處可采用Ⅰ、Ⅱ期槽段長度為6.6 m；中間部位Ⅰ、Ⅱ期槽段長度孔也設定為6.6 m。

3.2.2 鉆劈法成槽

防滲墻成槽工藝一般有鉆抓法和鉆劈法兩種,鉆抓法成槽效率比較高,可以保證槽段連續平整,一般適用于成槽深度小于20 m的槽段，而龍潭水庫主壩最深可達43 m，且地質條件較差,因此采用傳統的鉆劈法施工較為保險，即沖擊鉆機鉆主孔，然后劈副孔，掃小墻最終成槽。如果遇到孤石或漂石抓不動時，也可使用鉆劈法施工。本工程使用JZ-220型鉆機，12～15T重錘逐點加密沖擊對本工程地質類型具有較高的工效。

本工程采用“先Ⅰ期槽段，后Ⅱ期槽段”的施工順序，Ⅰ、Ⅱ期槽段槽孔均采用“四主三副”形式成孔，Ⅰ、Ⅱ槽段長度均為6.6 m。

成槽深度原則按先導孔揭示的地層分界及設計墻底高程的標準確定。當沖擊鉆機鉆進距設計墻底基巖面高程（0.5～1.0）m 左右時，機組至少每（40～50）cm 取樣一次，自設計基巖面高程起每（10～20）cm取樣一次。取樣方法為沖擊鉆機抽筒取樣，每次取樣用清水沖洗干凈，裝入巖樣袋，填寫巖樣標簽，標明槽號、孔號、取樣深度、取樣人等，按順序放入巖樣箱，并及時進行基巖鑒定。本工程成槽以鉆進至新鮮基巖面以下1.0 m進行控制。

3.3 槽段清孔及接頭清洗

槽孔終孔后,施工方及時對孔位、孔深、槽孔長度、寬度及孔斜等施工質量進行自檢，自檢合格后報請驗收，驗收合格后進行清孔換漿。清孔換漿采用膨潤土泥漿。清孔采用沖擊式反循環泵吸反循環法清孔，并不斷向槽內補充新漿，以改善泥漿性能，有利于混凝土澆筑，保證成墻質量。Ⅱ期槽終孔驗收后還需要進行接頭孔的洗刷，采用2～3T重的圓形鋼絲刷子對接頭孔反復施壓，以達到清洗的目的。清孔換漿結束后,經驗收合格后可進行下一道工序的作業。

3.4 下設鋼筋籠及預埋帷幕灌漿管

根據工程槽段劃分及槽深調整預埋管鋼筋籠架的長度，本工程灌漿管采用Ф114 mm的鋼管，并按設計要求焊接在Ф22鋼筋籠定位架上，定位架輔筋采用Ф14螺紋鋼筋。

采用本方法進行預埋管下設，其優點為①允許鋼管有一定的變形；②連接簡單可靠；③強度高，不易變形；其缺點是：①焊接時間多，安裝難度大，須分段安裝；②槽段深度較大時，預埋鋼管垂直度難以保證，加大帷幕灌漿的難度。

3.5 混凝土澆筑用導管下設

本工程采用混凝土輸送泵泵送砼，管徑為Ф300 mm，導管使用前應做調直檢查、壓水試驗、圓度檢查、磨損度檢查和焊接檢查，合格后方可使用。本工程混凝土澆筑時每槽段使用兩根導管，使用時，采用沖擊式鉆機鋼絲繩吊裝導管，并緩慢施工需要澆筑的槽段中，導管中心間距 3.0 m,導管末端距孔底高差控制在（15～25）cm,導管中心距槽端或接頭管壁保持在1.5 m左右。

3.6 C15混凝土防滲墻澆筑

3.6.1 混凝土的拌和及運輸

防滲墻施工所用混凝土為摻粉煤類C15混凝土，水化熱較低，初凝時間長，由JZ750型攪拌機攪拌，HBT30A混凝土輸送泵輸送。

3.6.2 防滲墻混凝土的澆筑

本工程防滲混凝土澆筑采用壓球法澆筑，即在澆筑前，每根導管末端塞入一個小球，開澆時，先攪拌2～3次拌砂漿并注入導管內，并攪拌足夠數量的混凝土，以便將導管末端的小球擠出，保證防滲墻混凝土與基巖面密實，且使導管底端埋入混凝土內。一般情況下，導管埋入混凝土內的深度應控制在（1～6）m內，以免泥漿混入導管內，保證墻體質量。

4 防滲墻成槽及混凝土的質量控制

4.1 防滲墻造孔、清孔換漿的質量控制

施工中，要注意加強設備的保養，保證設備的完備性，減少施工中的機械事故，做到每個槽孔開始施工后盡快澆筑完畢。由于施工過程中不可避免會發生漏漿、滲漿現象，因此制漿站要隨時備足漿液，保證泥液的供給。當發生漏漿、滲漿時及時補充漿液，并采取措施進行堵漏，保證槽孔內漿面高于導向槽底部。具體堵漏措施有，采用粘土、木屑、水泥等混合物進行堵漏，必要時可采用粘土進行全部回填后再行造孔，如果出現塌孔事故可采用低標號混凝土進行回填，待達到一定強度后再進行造孔作業。施工過程中不得向槽孔內直接注入清水，以防止漿液比重過低，漿液對孔壁的壓力偏小而發生塌孔、縮孔現象。

孔形和清孔是保證防滲墻體的整體性和混凝土澆筑質量的關鍵。土壩防滲墻主要起防滲作用，一般沒有承重和抗沖等要求。施工中對防滲墻的孔斜率要求不高，但必須保證墻體的整體性，不得有梅花孔、小墻。對一、二期槽，保證接頭孔的兩次孔位中心在任意深度的偏差，不得大于設計墻厚的1/3，并采取措施保證設計墻厚。在孔形合格后，才能進行清孔換漿。清孔換漿使孔內的泥漿比重、粘度、含砂量等指標降低，使混凝土澆筑過程順利進行，保證混凝土的澆筑質量。清孔換漿質量的具體檢查指標為孔底淤積和泥漿的三項指標（比重、粘度、含砂量），應按如下要求進行控制：

（1）孔底淤積厚度不大于100 mm；

（2）本工程使用的膨潤土，槽內泥漿密度應不大于1.15 g/cm3，馬氏漏斗黏度（32～50）S，含砂量不大于 6%。

二期槽段清孔換漿結束前，宜采用鋼絲刷子鉆頭進行刷洗，清除接頭混凝土表面附著的泥皮，保證一、二期混凝土很好地連接成一個整體。刷洗的合格標準是：刷子鉆頭上基本不帶泥屑，孔底淤積不再增加。

4.2 C15混凝土防滲墻澆筑質量控制

澆筑前,加強骨料粒徑、含水量等檢測；澆筑時，嚴格按照配合比和施工調整比例進行配料，確保每拌每種料均按標準配料，混凝土拌和時間應大于60 s，澆筑過程中，按規范及相關要求，進行原料、摻和料的質量檢測，骨料含水量每4 h測一次，以便及時掌握混凝土澆筑過程中的質量狀況，根據拌和物的含水量變化情況，及時調整配合比,并在每一個槽段槽口抽檢一組試件，下面是監理隨機抽樣28 d C15混凝土防滲墻試塊抗壓強度檢測結果（表 2）。

表2 28 d C15混凝土防滲墻試塊抗壓強度檢測結果

式中Sn——n組試件強度的標準差 （MPa）：當統計的Sn小于 2.0（或 1.5）MPa時， 應取 Sn=2.0 MPa（R標≥20 MPa）； Sn=1.5 MPa（R標＜20 MPa）。

Rn——n組試件強度的平均值（MPa）；

R標——設計28天齡期抗壓強度值（MPa）；

n——樣本容量。

通過計算，上述 10 組數據滿足式（1）、式（3），說明防滲墻強度滿足設計要求。

4.3 防滲墻混凝土的質量檢測

采用圓柱體法對混凝土抽樣進行抗壓強度、抗拉強度、彈性模量及滲透系數的試驗檢測，通過抽芯試驗，上述指標滿足設計要求。

5 存在問題及處理措施

5.1 漂石、孤石處理

龍潭水庫庫區壩體填筑用粘土材料缺乏，為降低工程造價，解決壩體填筑材料問題，當年修筑壩體時，選用的是當地儲量較多的紅砂巖，雖反復碾壓，但壩體中的漂石、孤石仍較多，其中以（20～30）cm粒徑為主，施工過程中鉆進工效也不高，易產生孔斜，處理此類問題，以加大重錘重量達到沖擊破碎目的為主要手段，施工過程中沒有遇到特別大的孤石，否則要進行爆破處理。

5.2 漏漿及塌孔處理

5.2.1 漏漿處理

造孔過程中有時會出現漏漿現象，處理此類問題的方法有兩種：

（1）漏漿量少或是漏漿漿液壓力小時，采用加大泥漿比重或采用堵漏劑等處理措施。

（2）漏漿量大或是漏漿漿液壓力比較大時,宜采用回填黏土、鋸末、水泥、高速速凝劑等措施進行封堵，并采用沖擊鉆擠實，以確保孔壁及槽壁的安全，龍潭水庫主壩施工沒有發生過漏漿情況。

5.2.2 塌孔處理

龍潭水庫主壩填筑材料以風化紅砂巖為主，此類材料的弱點是風化后砂性強、粘結力差，因此施工過程中塌孔現象出現的幾率也較大，處理此類問題的風險及代價也較高，一般處理此類問題的措施有：

（1）塌孔方量不大時，采用改善導墻地基條件或槽內固壁泥漿性能的方法

（2）塌孔方量較大時，宜拆除導墻重建或加固導墻。

（3）塌孔非常嚴重時，應采用合格粘土重新回填槽坑，可采用其他安全技術措施處理坑。

6 結語

龍潭水庫于2009年10月開工，當月完成導墻澆筑、泥漿池、水電供應等臨時及基礎設施的建設，混凝土防滲墻成槽施工開始于2009年12月，于2010年3月底正式結束。通過對主壩壩體滲水量的檢測，發現排滲廊道滲水量已從開始的20 L/s降到了（2～3）L/s，說明混凝土防滲墻防滲效果非常明顯。

通過龍潭水庫主壩混凝土防滲墻的施工及施工過程中的監理工作，對此類項目的施工程序、施工工藝、質量控制，特別是混凝土防滲墻工藝在水庫大壩除險加固工程中的應用都積累了寶貴的經驗，為以后此類項目在湖南的應用及此過程中的監理工作提供了值得借鑒的經驗，如當地條件許可，采用塑性混凝土防滲墻，可以大幅降低造價，取得更好的經濟效果。

1 中國水利水電基礎工程局.DL/T 5199-2004.水利水電工程混凝土防滲墻施工規范[S].北京:中國電力出版社，2005.

2 中國水電顧問集團.DL/T 5397-2007.水利水電工程施工組織設計規范[S].北京:中國電力出版社，2008.