塑性混凝土防滲墻在米茂水庫大壩除險加固工程中的應用

武艷芳

( 云南省玉溪市水利電力勘測設計院，云南 玉溪653100)

米茂水庫位于云南省玉溪市易門縣銅廠鄉股水村，距易門縣城20 km，工程于1968年選址新建，1969年開工建設至1979年基本完成大壩建設。后多次進行擴建，水庫控制徑流面積20.3 km2，屬小(1) 型水庫。壩體為土石壩，壩高26.0 m、壩長108 m，壩頂高程1 860.0 m，壩頂寬4 m。總庫容289 萬m3，死庫容20.2 萬m3。

1 米茂水庫工程概況

米茂水庫承擔米茂村民小組、股水村民小組和碧多村委會窩拖田村民小組的防洪和農田灌溉任務。經大壩安全鑒定評定為三類壩，防洪安全等級為C 級，大壩抗滑穩定安全等級評價為C 級。壩體壓實度低，透水性中等，壩體、壩肩與基面、岸坡接觸帶滲漏，無倒濾體，下游壩坡腳存在較大的集中漏水點，滲流安全評價為C 級，大壩抗震安全評價為C級。2007年列入除險加固范圍，壩體防滲型式根據地質勘查擬定采用塑性混凝土防滲墻方案。［1］

2 塑性混凝土防滲墻設計標準［2］

米茂水庫大壩塑性混凝土防滲墻設計墻厚0.4 m，抗壓強度R28=1 ～8 MPa，透滲系數K28≤1.0 ×10－7cm/s，彈性模量≤1 000 ～6 500 MPa。槽孔深度為入巖2.0 m，防滲墻軸線長108 m，劃分為18個槽段，每個槽段長6.4 m。

3 塑性混凝土防滲墻設計［3 －5］

3.1 施工布置

米茂水庫壩頂寬度只有4 m，防滲墻施工場地狹小，采取降壩2.4 m至1 857 m高程來增加工作面至頂寬16 m。受施工場地限制，混凝土拌和輸送系統布置在左岸壩肩，泥漿系統利用老溢洪道作為儲漿池。導向槽采用C15鋼筋混凝土澆筑，頂寬50cm、底寬50cm、深1.0m，墻頂高程1 857 m，見導向槽斷面圖1。

圖1 導向槽斷面圖

3.2 槽段劃分

將塑性混凝土防滲墻劃分為18 槽段，每個槽段長度為6.4 m，分一、二期施工，先施工一期槽后施工二期槽。每個槽段設7個主孔、6個副孔，主孔孔徑40 cm、副孔孔徑60 cm。槽段布孔及施工順序見圖2。

圖2 槽段布孔及施工順序圖

3.3 造孔泥漿

造孔泥漿需有良好的流變性能和穩定性能。良好流變性能的泥漿可以有利于穩定地層; 有利于懸浮和攜帶鉆碴，提高鉆進效率; 可以減少鉆進時槽內的泥漿壓力波動，以防止泥漿的漏失和塌孔。泥漿的穩定性使鉆進時泥漿中的分散粗顆粒不易下沉和它們不易聚結變大而沉降。米茂水庫大壩現場因施工場地條件限制，采用膨潤土漿液造孔、清孔，先用1 m3高速攪拌機拌制膨潤土漿液，新拌制好的泥漿先進行膨化4 h以上再用于造孔、清孔。為降低施工成本，對膨潤土漿液進行凈化回收利用。為提高泥漿的抗水泥污染能力和處理輕度污染的泥漿，在泥漿中加入部分純堿。膨潤土漿液性能要求滿足表1。

3.4 造孔成槽

米茂水庫塑性混凝土防滲墻設計采用4 臺CZ－30 鉆機“鉆劈法”造孔成槽，開孔鉆頭直徑要求＞40 cm。槽段先進行主孔施工，在靠近基巖面時開始取樣，并按順序、深度、位置進行統一編號，填寫標簽裝箱保存，以主孔揭露基巖面，確定槽孔的造孔深度。主孔終孔后劈打副孔，造孔過程中固壁泥漿面保持在導向槽頂面以下30 ～50 cm。要求造孔施工過程中及時清理廢水、廢漿、廢碴。其中一、二期槽接頭孔要求采用套打法施工，一期槽混凝土澆筑24 h后，進行套打接頭孔，接頭孔深度為I 槽接頭孔深度，控制鉆孔孔斜率，保證墻體的搭接厚度。

表1 膨潤土漿液性能控制指標表

3.5 防滲墻混凝土澆筑

清孔驗收合格后，即可開展導管安裝、攪拌機調試及混凝土輸送泵管路搭接等工作，進行防滲墻混凝土澆筑。混凝土澆筑是防滲墻施工的關鍵工序，混凝土澆筑質量的好壞，關系著防滲墻施工的成敗。每個槽段混凝土澆筑設計采用2 套內徑φ212 導管直升法，導管中心距槽端距離為1.0 ～1.5 m，兩套導管中心距≤4 m，導管底口距槽底控制在15 ～25 cm內，槽底高差＞25 cm時將導管布置在控制范圍的最低處。導管接頭采用橡膠止水墊進行密封處理，在導管頂部設多節0.5 ～1.0m的短導管，開澆前導管內放入隔離橡皮球。

混凝土設計采用JS750 強制性攪拌機拌制，用HB—50 混凝土輸送泵輸送混凝土至槽口，開澆前先注入少量水泥砂漿，隨即注入足量的混凝土，擠出球塞并埋住導管底端。其中，混凝土的配合比是混凝土防滲墻澆筑質量的關鍵，選用經過有資質及經驗的實驗室多組塑性混凝土配合比試驗最優施工配合比，設計控制指標見表2。［6］

表2 防滲墻塑性混凝土配合比控制指標表

4 施工質量控制

4.1 槽孔質量控制

1) 防滲墻槽孔質量控制要求: ①防滲墻孔位偏差≤30 mm; ②鉆孔孔斜≤0.4%; ③槽壁平整垂直，不存在梅花孔和小墻; ④接頭孔的兩次孔位中心在任一深度的偏差值不得大于設計墻厚的1/3;⑤終孔入巖深度≥2 m。

2) 二期槽清孔換漿結束之前，用鋼絲刷鉆頭分段清洗接頭槽壁上的泥皮，當刷子鉆頭上基本不帶泥屑、孔底淤積厚度不增加時結束接頭孔刷洗。

3) 清孔換漿采用傳統工藝抽筒法清孔出碴，清孔結束1 h后，對清孔質量進行檢驗，要滿足: ①孔底淤積厚度≤10 cm;②槽內泥漿密度≤1.15 g/cm3，馬氏漏斗黏度為32 ～50 s，含砂率≤6%，取樣位置距孔底0.5 ～1.0 m。

4.2 混凝土澆筑質量控制

混凝土澆筑質量控制要求: ①開澆前，進行原材料檢驗，做砂、石篩分試驗，并對配合比進行調整; ②對攪拌機電子計量儀表進行校核; ③經常對混凝土坍落度、擴散度進行檢測，控制坍落度在18 ～22 cm，擴散度在34 ～40 cm，合格的混凝土才允許送入槽孔澆筑;④導管埋深控制在1 ～6 m，混凝土面上升速度≥2 m/h;⑤控制混凝土面均勻上升，各處高差控制在50 cm內; ⑥槽孔口設置蓋板，避免混凝土由導管外撒落在槽孔內，形成“絮凝”; ⑦每隔30 min測量一次槽孔內的混凝土面深度，每隔2 h測量一次導管內混凝土面，并及時繪制混凝土澆筑指示圖; ⑧防止混凝土將空氣壓入導管內，混凝土防滲墻應均勻完整，不得有混漿、夾泥、斷墻、孔洞等; ⑨混凝土終澆高程高于設計墻頂高程0.5 m;⑩混凝土澆筑要求連續進行，中斷時間≤40 min。

5 塑性混凝土防滲墻應用效果［7］

米茂水庫2011年完成塑性混凝土防滲墻施工，施工質量檢查中40 cm厚的塑性混凝土防滲墻不宜進行墻體鉆孔取芯檢測，采用了槽孔口混凝土隨機取樣，做抗滲、彈模、試壓塊等試驗，18個槽段共計取試壓塊24 組、抗滲試樣10 組、彈模試樣10 組，養護28 d做室內試驗。抗壓強度R28在1 ～8 MPa，透滲系數K28在1.0 ×10－8～2 ×10－8cm/s，彈性模量在1 000 ～6 500 MPa，全部試樣均達到設計標準，防滲墻分部工程質量評定為優良。工程中防滲墻澆筑完成后，壩體下游面滲漏潮濕面積明顯減少，30 d后已不見滲漏及潮濕現象，說明防滲墻設計及施工對壩體的防滲加固作用取得了顯著效果。

6 結 語

塑性混凝土防滲墻廣泛應用于航道樞紐工程、水利水電工程及需進行地基防滲處理的其它工程，設計過程中能結合實際地質條件合理選擇其作為防滲處理方案，做到精心設計、精細施工，可達到較好適應地形變化、降低工程造價等目的。但在工程設計中應注意控制防滲墻處理在基礎部位需貫穿相對隔水層，在壩肩結合部位要有足夠深度，各結合部位如深度不足則需帷幕灌漿輔以處理，同時施工過程中宜對造孔泥漿采取循環利用，減少廢漿排放，減少泥漿對環境造成的污染，節約造漿及泥漿處理成本，以使工程整體效果更佳。

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