水庫(kù)工程塑性混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)研究

【摘要】隨著水庫(kù)工程混凝土防滲墻施工機(jī)械化和工藝技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展完善，塑性混凝土防滲墻施工技術(shù)在水庫(kù)大壩防滲工程中得到廣泛推廣應(yīng)用，尤其在中小型水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固工程中取得了較好的防滲效果。

【關(guān)鍵詞】水庫(kù)工程；塑性混凝土；施工技術(shù)；要點(diǎn)

一、工程簡(jiǎn)介

該水庫(kù)修建于20世紀(jì)70年代中期，其壩址以上控制流域面積為51Km2，壩址上游約3.8Km處發(fā)育20眼泉，全年清水流量約59萬(wàn)m3該水庫(kù)總庫(kù)容為572萬(wàn)m3是一座以防洪為主，并兼顧農(nóng)業(yè)灌溉城市供水等功能的小型水庫(kù)。該水庫(kù)主要為庫(kù)區(qū)下游3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、22個(gè)村莊、38家企業(yè)、40所中小學(xué)校提供防洪安全保證。并為城鎮(zhèn)7.35萬(wàn)人口，10萬(wàn)牲畜提供飲用水和800hm2耕地提供灌溉用水。該水庫(kù)樞紐工程主要由大壩、泄洪排沙洞、溢洪道、泄洪輸水洞、以及壩后式電站等五部分共同組成，其中泄水及輸水建筑物均分布在大壩左岸。水庫(kù)擋水建筑物大壩為均質(zhì)土壩，原設(shè)計(jì)采用水中倒土施工技術(shù)，后結(jié)合工程實(shí)際情況采用水力沖填施工技術(shù)，最大壩高為33.6m，壩頂高程為1031.6m，防浪墻頂高程為1032.9m，壩頂長(zhǎng)度為863m，壩頂寬為10m。經(jīng)過(guò)近40年的運(yùn)行，加上當(dāng)時(shí)建設(shè)技術(shù)條件和設(shè)計(jì)理念等因素的制約，水庫(kù)大壩兩端與壩肩接觸帶坡度較陡，其左端部下游存在陰濕，沼澤滲水，塌陷等問(wèn)題，右端部存在壩體裂縫、沉陷等問(wèn)題、壩基存在滲漏等問(wèn)題。尤其在汛期高水位、大壩下游壩坡極易產(chǎn)生滲水、管涌等險(xiǎn)情，且呈現(xiàn)加重趨勢(shì)，直接威脅到大壩的日常安全穩(wěn)定運(yùn)行。

二、水庫(kù)塑性混凝土防滲墻處理方案

根據(jù)大壩現(xiàn)狀滲漏特征及大壩壩基地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)壩體采用垂直塑性混凝土防滲墻進(jìn)行防滲處理，防滲墻布置范圍為左岸0-005.2～0+064.8，長(zhǎng)70m；右岸0+239.0～0+330.0，長(zhǎng)91m。防滲墻墻頂高程為1031.3m，比壩頂?shù)?.5m。兩岸的混凝土防滲墻底深入基巖1.0m，防滲墻墻厚0.8m，塑性混凝土防滲墻軸線與大壩壩軸線相重合。主要設(shè)計(jì)指標(biāo)為抗?jié)B等級(jí)大于W6（S6）；28d抗壓強(qiáng)度1.0～2.5MPa；彈性模量小于500Mpa；相對(duì)滲透系數(shù)小于1×10-6cm/s。

三、塑性混凝土防滲墻施工

（一）施工準(zhǔn)備工作

導(dǎo)向槽沿防滲墻軸線設(shè)在槽孔上方，由上下兩排鋼筋混凝土導(dǎo)墻組成，其槽口寬度為90～95cm略大于防滲墻設(shè)計(jì)厚度，導(dǎo)墻深度為1.5m。施工平臺(tái)主要由鉆機(jī)工作平臺(tái)、倒?jié){平臺(tái)、排漿溝等單元組成，其中倒?jié){平臺(tái)布設(shè)在防滲墻下游側(cè)，其坡度為2%～3%，采用C20混凝土進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑。倒?jié){平臺(tái)寬為1.8m，厚度為20m，且向排漿溝形成一定坡面，坡比設(shè)置為1：5。在倒?jié){平臺(tái)下游沿防滲墻軸線方向布設(shè)一縱向排漿溝，排漿溝采用人工開(kāi)挖溝槽、砂漿抹面的施工方法，其溝寬為0.6m，深0.4m，坡度為1%。在防滲墻上游側(cè)沿防滲墻軸線布設(shè)鉆機(jī)行走軌道平臺(tái)。其寬為8.5m采用枕木鋪設(shè)道軌，即沿防滲墻軸線方向平行敷設(shè)3道臥木，在軌道上安裝鉆機(jī)平臺(tái)車。另外，泥漿系統(tǒng)、混凝土攪拌系統(tǒng)、供水系統(tǒng)等，均布設(shè)在大壩混凝土防滲墻施工現(xiàn)場(chǎng)，且將泥漿系統(tǒng)和供水系統(tǒng)布設(shè)在地勢(shì)較高的地方，以便利用重力自流降低施工成本。

（二）造孔成槽

在充分考慮水庫(kù)的地質(zhì)條件、開(kāi)挖深度、開(kāi)挖寬度、鉆機(jī)類型等因素的基礎(chǔ)上，決定采用“兩鉆一劈”造孔工藝，鉆孔設(shè)備選用CZ-30型鋼絲繩沖擊鉆機(jī)。該水庫(kù)大壩塑性混凝土防滲墻全長(zhǎng)158m，槽孔間距按照8m進(jìn)行劃分，共需造20個(gè)孔。主孔寬為0.8m，副孔寬為1.2m。造孔順序按“先打主孔再劈副孔”即按一期槽和二期槽分段施工。造孔施工過(guò)程中，孔內(nèi)泥漿面應(yīng)保持在距導(dǎo)向墻頂面30～50cm范圍內(nèi)。開(kāi)挖區(qū)固壁泥漿直接在槽孔內(nèi)制漿，填筑區(qū)固壁泥漿則采用膨潤(rùn)土和黏土混合制漿。施工中要求槽孔應(yīng)保持平整垂直，孔位允許偏差應(yīng)控制在3cm以下，兩端主孔孔斜率應(yīng)控制在3‰以內(nèi)，其余槽孔孔斜率應(yīng)控制在4‰以內(nèi)，一期槽和二期槽孔接頭套接孔的兩次孔位允許偏差應(yīng)控制在30cm以內(nèi)，槽孔進(jìn)入基巖的嵌入深度須不小于1.0m。

（三）泥漿固壁

泥漿在大壩塑性混凝土防滲墻施工工藝中，具有浮渣、固壁護(hù)壁、冷卻鉆頭等功能，其泥漿制漿質(zhì)量對(duì)槽孔施工質(zhì)量具有非常重要的作用。按照DL/T5125-2001《水電水利巖土工程施工及巖體測(cè)試造孔規(guī)程》規(guī)范要求，該水庫(kù)大壩塑性混凝土防滲墻的泥漿質(zhì)量控制指標(biāo)為泥漿密度1.1～1.2g/cm3，黏度18～25s，含砂量小于5%。造孔全過(guò)程中孔內(nèi)泥漿面始終保持在距導(dǎo)向墻頂面30～50cm范圍內(nèi)，以防出現(xiàn)塌孔等質(zhì)量問(wèn)題。

（四）泥漿置換及清孔

槽孔終孔驗(yàn)收合格后，應(yīng)立即進(jìn)行泥漿置換清孔施工。清孔過(guò)程中應(yīng)采用抽筒抽渣和抽濃漿，且應(yīng)不斷向孔內(nèi)補(bǔ)充清水，以確保槽孔內(nèi)水面高度滿足相關(guān)規(guī)范技術(shù)要求。清孔合格指標(biāo)為：①孔底淤積厚度應(yīng)控制在10cm以內(nèi)；②泥漿比重應(yīng)控制在1.1～1.2g/cm3范圍內(nèi)；③泥漿黏度應(yīng)控制在18～25s范圍內(nèi)。④含砂量應(yīng)控制在5%范圍內(nèi)。泥漿指標(biāo)檢測(cè)應(yīng)從距孔底50～100cm范圍內(nèi)進(jìn)行取樣，并采用抽渣筒進(jìn)行有效抽取。當(dāng)槽孔清孔指標(biāo)到達(dá)設(shè)計(jì)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)后，即在清孔合格后4h內(nèi)必須進(jìn)行混凝土澆筑施工，如超過(guò)4h則應(yīng)重新進(jìn)行清孔并待檢測(cè)驗(yàn)收合格后方能進(jìn)行混凝土澆筑施工。

（五）混凝土澆筑

（1）導(dǎo)管下設(shè)：導(dǎo)管使用前必須進(jìn)行密閉性能檢驗(yàn)，待檢測(cè)合格后導(dǎo)管方能使用。導(dǎo)管下設(shè)過(guò)程中應(yīng)采用沖擊機(jī)進(jìn)行吊裝，即將導(dǎo)管先下設(shè)到槽孔孔底，然后再提升約15～25cm，固定導(dǎo)管并將皮球放置在導(dǎo)管內(nèi)部。待導(dǎo)管安裝完畢，裝設(shè)好混凝土料斗，并采用竹道板蓋好槽孔口，以放置混凝土在澆筑過(guò)程中從槽孔內(nèi)進(jìn)入到槽內(nèi)，確保混凝土澆筑具有較高施工質(zhì)量水平，同時(shí)也保證了現(xiàn)場(chǎng)的施工安全。

（2）混凝土澆筑：混凝土采用直升導(dǎo)管法進(jìn)行澆筑，在混凝土澆筑前，先將導(dǎo)管內(nèi)置入可浮起的隔離塞球，以確保混凝土澆筑質(zhì)量。整個(gè)混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)作業(yè)，待導(dǎo)管滿管后，將導(dǎo)管輕提20～30cm，把隔水球有效擠出到導(dǎo)管外，并立即將導(dǎo)管放至原深度，繼續(xù)灌澆混凝土。在進(jìn)行同一槽孔內(nèi)混凝土澆筑時(shí)，混凝土面應(yīng)保持均勻上升，且各控制點(diǎn)高差應(yīng)有效控制在0.5m范圍內(nèi)，導(dǎo)管上升速度也應(yīng)控制在2m/h內(nèi)。

四、質(zhì)量檢查

該水庫(kù)大壩塑性混凝土防滲墻質(zhì)量檢查，共分為中間產(chǎn)品動(dòng)態(tài)檢查和墻體施工質(zhì)量檢查兩部分。其中，混凝土試塊抗壓強(qiáng)度共檢測(cè)32組，檢測(cè)結(jié)果為1.3～2.3Mpa；抗?jié)B共檢查8組，抗?jié)B系數(shù)為0.23×10-6～0.87×10-6cm/s；彈性模量共檢測(cè)8組，彈模值為370～460Mpa，均滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。墻體在成墻后28d進(jìn)行了6個(gè)試驗(yàn)段鉆孔注水試驗(yàn)，滲透系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果為0.51×10-6～0.63×10-6cm/s，均符合設(shè)計(jì)要求。

五、結(jié)束語(yǔ)

塑性混凝土防滲墻在該水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固工程中的成功應(yīng)用，對(duì)壩體的滲漏起到非常良好的防滲作用，其中，下游滲水量由加固前的5.22L/s有效減小到1.39L/s滲流量減少了74.63%，達(dá)到了預(yù)期防滲效果，大大提高了該水庫(kù)運(yùn)行的安全系數(shù)。經(jīng)實(shí)例證明，塑性混凝土防滲墻技術(shù)在中小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用是可行的、高效的、符合設(shè)計(jì)及相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，值得推廣應(yīng)用。