石門水庫大壩混凝土防滲墻加固與檢測

賀芳丁，董延朋，王艷春

(1.山東省水利科學研究院，山東 濟南 250013；2.棗莊市水利勘測設計院，山東 棗莊 277800)

石門水庫位于諸城市林家村鎮石門村南，濰河水系蘆河上游，控制流域面積22km2。水庫總庫容1002萬m3,興利庫容 604萬m3,興利水位129.80m，死庫容66萬m3，死水位122.44m。是一座以防洪、農業灌溉為主，兼有水產養殖等綜合利用的中型水庫。水庫樞紐工程由大壩、溢洪道（閘）、放水洞等部分組成。

因水庫始建標準低，施工質量差，加之多年運行維修養護不足，致使水庫存在嚴重安全問題，2007年經安全鑒定為險庫。大壩工程主要存在以下病險問題：大壩填筑質量差，壩頂寬度不足，上游壩坡沉陷變形嚴重。下游壩坡抗震不穩定，上游砂殼與壩基砂層相對密度低，存在地震液化可能。大壩護坡與排水體質量差。大壩高程132.00m以上為含礫砂土層，滲透系數偏大。部分壩段心墻高程131.67m以下滲透系數不符合規范要求。階地壩段未清基，下伏砂層；樁號0+207～0+536截水槽下砂層未清除，壩后滲漏嚴重，存在滲透變形可能。

1 加固設計

石門水庫除險加固內容主要包括大壩、溢洪道、放水洞工程等。根據大壩存在的安全問題，壩體加固設計為：壩頂加寬至7.5m，上游側設防浪墻，下游培厚。放緩上游壩坡，上下游設壓重平臺。大壩樁號0+220～0+710段設砼防滲墻截滲，對樁號0+000～0+365、0+556～0+670段壩基進行帷幕灌漿。防滲墻要求采用不大于C5塑性砼，墻厚0.3m，墻頂高程132.0m，墻底入巖1.0m。砼防滲墻的技術要求如下：

1）混凝土防滲墻槽段長度、成墻厚度、套節厚度控制要求：槽段按兩個期序劃分，長度應結合地質條件、施工部位、造孔方法、導管布置、澆筑能力等因素確定,槽孔長度控制在5.0～9.0m之間。成墻厚度應符合設計文件及圖紙的要求。2）槽孔中心線和垂直度控制要求:嚴格按規范要求對混凝土防滲墻槽孔定位,孔位允許偏差不大于±3%,孔斜率不大于0.4%,孔位中心在任一深度處偏差值不大于設計墻厚的1/3。3）清孔換漿控制要求:清孔換漿合格后,孔底沉渣厚度≤10cm,孔內泥漿比重≤1.05g/cm3。粘度≤30s，含砂量≤10%。二期槽孔清孔應采用刷子鉆頭清除套接孔壁上的泥皮，以刷子鉆頭上不帶泥屑、孔底淤積滿足設計要求為合格標準。清孔合格后，應在4h內澆筑墻體材料。如因故延長時間，應經監理工程師批準，并采取其他防止淤積的措施，但待澆時間最長不得超過8h，否則應重新清孔。4）墻體材料物理力學控制指標：墻體材料入孔時的坍落度為18～22cm，保持15cm以上的時間應不小于1.0h；擴散度為34～38cm。

塑性砼的各項指標達到:抗壓強度:R28=3～5MPa（保證率 80%）；彈性模量：E28=700～1000MPa；滲透系數：K≤1×10-7cm/s。

2 混凝土防滲墻成墻質量檢驗方法

薄防滲墻成墻質量檢驗一般采取現場檢查和取樣室內試驗檢測等方法。

主要有4種檢測方法。1）原材料檢測：依據國家或行業相關規程規范中的相同項目內容的有關規定執行。2）鉆孔檢測：在成墻28d后，沿防滲墻軸線布設鉆孔檢查點進行鉆孔檢查,進行墻體質量的整體性分析;利用鉆孔做壓水試驗檢測防滲墻的滲透系數。3）機口取樣檢測:在混凝土攪拌機口或澆筑槽口留取試樣，做室內試驗以檢測其抗壓強度、滲透系數、彈性模量。4）地質雷達檢測：對墻體進行整體均質檢查。

3 混凝土防滲墻成墻質量檢驗結果

3.1 原材料檢測結果

防滲墻工程所用水泥為山東隆泰水泥有限公司生產的P.C32.5復合硅酸鹽水泥，共抽檢2組，檢測結果 （詳見表1），水泥試驗結果符合GB175—2007《通用硅酸鹽水泥》的標準要求。

砂子共抽檢2組，檢測結果（詳見表2）均滿足設計和規范要求。

石子共抽檢2組，各項指標（詳見表3）均符合《評定標準（一）》附錄一的有關規定。

3.2 防滲墻槽孔及泥漿檢測結果

槽孔及泥漿檢測項目7項：孔位偏差、終孔深度、最大孔斜、泥漿比重、粘度、含砂量及沉渣厚度。共抽檢105點次，合格105點次，合格率100%。檢測成果見表4。

3.3 混凝土抽樣檢測

塑性混凝土檢測項目包括抗壓強度、彈性模量、滲透系數。

塑性混凝土抗壓試塊抽檢6組，抗滲試塊抽檢3組，彈模抽檢3組。

防滲墻墻體的物理力學性能試驗，試驗結果見表5：防滲墻墻體物理力學指標滿足設計要求。

3.4 探地雷達檢測結果

現場共檢測防滲墻長度為490m，根據標準對探地雷達圖像進行分析解釋，處理圖像中橫向距離代表天線的行程。

防滲墻體探地雷達檢測圖像中所標注的干擾異常，根據現場記錄系停靠在附近的挖掘機所造成的影響；圖像上部不規則的反射異常波形是由于墻體上部清理面不規則所導致的。在深度10m以下所出現的孤立的弧形反射也被認為是干擾異常。

通過對異常的識別，剔除外界干擾因素的影響，可看到雷達圖像色譜是均勻的，分析認為防滲墻混凝土內部密實性較好，墻體連續，不存在斷墻、矮墻或墻體中斷。圖像下部墻體底部界面不明顯，分析認為防滲墻體與底部介質接觸效果較好；在深度約16m處隱約可以看到雷達波反射界面，分析認為可能是底部灌漿的變化層面。

表1 水泥檢測結果表

表2 砂子檢測結果表

表3 石子檢測結果表

通過對資料的分析與處理，得出以下結論：防滲墻整體連續性較好，未發現有斷墻、矮墻或墻體中斷等現象；墻體密實性較好，未發現墻體混凝土離析、孔隙、蜂窩等不密實現象；雷達圖像顯示墻體底部界面不明顯，分析認為混凝土墻體與下部介質接觸較好。

3.5 砼防滲墻鉆孔、注水試驗結果

大壩混凝土防滲墻鉆孔取芯檢測，共抽檢3孔，孔位樁號分別為0+420、0+510、0+600。鉆孔取芯采用液壓150型鉆機，73mm鉆頭。

現場注水試驗成果：在樁號0+420、0+510、0+600處布置了3個檢查孔，鉆孔深度均為13.0m，經現場注水試驗測得防滲墻的滲透系數分別為7.5×10-8cm/s、8.0×10-8cm/s、7.2×10-8cm/s; 均滿足設計要求 (K≤1×10-7cm/s)。

表4 砼防滲墻槽孔檢測結果表

表5 砼防滲墻物理力學性能試驗表

4 結論

綜上所述,石門水庫除險加固大壩防滲墻工程施工質量抽檢指標均符合設計和規范要求。防滲墻工程所抽檢原材料質量符合國家規定的質量標準；中間產品質量合格；受檢部位防滲墻砼質量整體密實性和連續性良好，未發現混凝土有離析現象；未發現斷墻、夾泥、架空和蜂窩現象；注水試驗測得防滲墻滲透系數均滿足設計要求。原材料檢測、防滲墻槽孔及泥漿檢測、混凝土抽樣檢測、探地雷達檢測及砼防滲墻鉆孔注水試驗等為工程安全保證提供重要的基礎資料。