臨沭縣凌山頭水庫(kù)除險(xiǎn)加固防滲墻檢測(cè)

丁 莉，張守城，張星娟

（臨沂正平質(zhì)量檢測(cè)有限公司，山東 臨沂 276006）

凌山頭水庫(kù)壩址位于臨沭鎮(zhèn)，是一座以防洪、供水、灌溉為主的中型水庫(kù)。經(jīng)多年運(yùn)行，大壩漏水嚴(yán)重，存在安全隱患，無(wú)法正常運(yùn)行。為此2020 年對(duì)該水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固，大壩防滲部分的主要建設(shè)內(nèi)容為：樁號(hào)0+050～1+160 段在距上游壩肩2.5 m 處設(shè)塑性混凝土防滲板墻，墻頂高程97 m，墻底伸入到基巖面頂高程以下0.5 m，厚度0.4 m。板墻設(shè)計(jì)指標(biāo)為滲透系數(shù)2×10-7cm/s，塑性混凝土抗壓強(qiáng)度為1~5 MPa，設(shè)計(jì)允許比降100。清孔標(biāo)準(zhǔn)為孔底淤積厚度≤10 cm。

1 質(zhì)量檢測(cè)

1.1 前期工作

1）為保證導(dǎo)墻穩(wěn)固，在導(dǎo)墻基礎(chǔ)開(kāi)挖至設(shè)計(jì)高程后，采用專用碾壓設(shè)備。檢測(cè)單位利用環(huán)刀對(duì)基礎(chǔ)壓實(shí)度進(jìn)行了抽檢，每個(gè)斷面抽檢3 點(diǎn)次，合格率均不小于98%。

2）為滿足防滲墻伸入到基巖面頂高程以下深度達(dá)到0.5 m 的設(shè)計(jì)要求，在大壩南側(cè)壩腳位置參照防滲墻底高程開(kāi)挖出一段試坑，查看巖層屬性為中風(fēng)化或強(qiáng)風(fēng)化片麻巖，并利用成槽機(jī)械對(duì)巖層進(jìn)行了試抓，查看入巖深度及破碎巖石的實(shí)際狀況，確定施工方案，為防滲墻質(zhì)量檢測(cè)提供參考。

1.2 防滲墻施工檢測(cè)程序

防滲墻施工檢測(cè)程序如圖1 所示。

圖1 防滲墻施工檢測(cè)程序圖

1.3 導(dǎo)墻施工檢測(cè)

1）導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本工程項(xiàng)目導(dǎo)墻采用“L”型現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。其混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，內(nèi)配Φ12@200 和Φ8@200 的鋼筋網(wǎng)，來(lái)滿足承載力，保證穩(wěn)定及抗沖刷能力。導(dǎo)墻坐落在底高程為95.8 m 的堅(jiān)實(shí)土層基面上，導(dǎo)墻內(nèi)側(cè)間距為400 mm，頂高程為97.0 m。

2）導(dǎo)墻質(zhì)量檢查。按要求對(duì)導(dǎo)墻使用原材料進(jìn)行了抽樣檢測(cè)，在施工過(guò)程中用水準(zhǔn)儀對(duì)導(dǎo)墻的底高程及頂高程進(jìn)行了復(fù)測(cè)抽檢，底高程設(shè)計(jì)高程為95.8 m，實(shí)測(cè)值為95.83 m，95.79 m，95.75 m，95.81 m，95.76 m；頂高程設(shè)計(jì)高程為97.0 m，實(shí)測(cè)值97.04 m，97.01 m，97.05 m，97.03 m，97.08 m，檢測(cè)結(jié)果均在允許偏差±20 mm 范圍內(nèi)。并利用鋼卷尺對(duì)防滲墻導(dǎo)墻內(nèi)側(cè)間距進(jìn)行了測(cè)量，用GPS 對(duì)防滲墻軸線及導(dǎo)墻平面軸線偏差進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果均滿足要求。

1.4 泥漿制備檢測(cè)

泥漿性質(zhì)的好壞，直接影響塑性混凝土防滲墻的施工質(zhì)量。該工程泥漿使用膨潤(rùn)土拌制，為確保泥漿護(hù)壁效果，對(duì)泥漿質(zhì)量必須嚴(yán)格控制。新制備的泥漿配合比要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況進(jìn)行試配調(diào)整，根據(jù)泥漿性能，對(duì)新制備泥漿的黏度、比重等性能指標(biāo)進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)成果均＜1.15 g/cm3，滿足要求；使用馬氏漏斗法對(duì)泥漿黏度進(jìn)行檢測(cè)，使用pH 試紙對(duì)pH 值進(jìn)行檢測(cè)，均滿足要求。泥漿含砂量用含砂量測(cè)量?jī)x測(cè)定，均滿足規(guī)定的＜6%，泥漿檢測(cè)數(shù)據(jù)均達(dá)到參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)后繼續(xù)使用。槽孔回收的泥漿性能指標(biāo)的檢測(cè)同上述內(nèi)容一致。檢測(cè)頻率控制在每10～20槽至少檢測(cè)一次。期間注意泥漿存放時(shí)間，槽孔泥漿液面高度及離析沉淀現(xiàn)象。過(guò)程檢測(cè)保證了泥漿具備良好的穩(wěn)定性、流動(dòng)性等性能。

1.5 成槽質(zhì)量檢測(cè)

成槽質(zhì)量檢測(cè)工作又包括槽孔和清孔的質(zhì)量檢測(cè)。

1）本工程成槽選用機(jī)械設(shè)備為：履帶式液壓成槽機(jī)（液壓抓斗寬度2.8 m）。成槽垂直度控制是本工程的關(guān)鍵，因此孔斜率的檢測(cè)也是至關(guān)重要的。為保證施工垂直度要求，利用測(cè)斜儀對(duì)其孔斜率進(jìn)行了檢測(cè)，要求小于4‰，并利用測(cè)繩及鋼尺對(duì)槽孔孔深進(jìn)行了抽樣檢測(cè)，要求不小于每段設(shè)計(jì)孔深。

2）防滲墻具體施工順序：先對(duì)一期槽段進(jìn)行施工，混凝土澆筑時(shí)間須滿足24 h，且強(qiáng)度≥2 MPa時(shí)，進(jìn)行二期槽段施工，二期槽段采用順作法施工，每一槽段都采用三抓成槽的方法。每一槽段寬7.0 m，其中一抓寬2.8 m、二抓寬2.8 m、三抓寬1.4 m。

施工順序如圖2 所示：

圖2 防滲墻施工順序圖

3）清孔換漿。澆筑混凝土前，測(cè)定泥漿面下1 m 及槽底以上1 m 處泥漿比重和含砂量，當(dāng)比重＞1.20 時(shí)，采取置換泥漿清孔。

利用測(cè)繩測(cè)量孔底淤積是否符合要求（≤100 mm）；清孔換漿1 h 后進(jìn)行孔內(nèi)泥漿檢驗(yàn)（檢測(cè)方式見(jiàn)泥漿檢測(cè)）。

4）防滲墻接頭施工。該工程二期孔槽施工不同于傳統(tǒng)的接頭管法，采用切削法。切削厚度300 mm。為保證接頭接縫良好，首先應(yīng)保證接頭位置正確，并在導(dǎo)墻上好做標(biāo)記。用測(cè)斜儀測(cè)定切削部位的孔斜率，鋼卷尺量取切削厚度，做好控制，保證接縫質(zhì)量無(wú)隱患。切削方式如圖3 所示。

圖3 孔槽切削法

1.6 塑性混凝土澆筑檢測(cè)

混凝土澆筑是防滲墻施工中的重要質(zhì)量控制點(diǎn)。本工程中塑性混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)為1～5 MPa。其中對(duì)混凝土的要求為：采用普通硅酸鹽水泥，粗骨料（碎石）最大粒徑≤25 mm，坍落度為18～22 cm，擴(kuò)散度為34～40 cm。

在澆筑混凝土?xí)r使用兩下料管，澆筑過(guò)程中確保同步進(jìn)行，隨時(shí)用測(cè)繩量測(cè)混凝土面深度，間隔時(shí)間≤30 min，確?；炷撩婢?，并記錄混凝土澆筑量。控制好下料時(shí)間、提升速度及導(dǎo)管埋置深度。注意混凝土澆注的連續(xù)性。在施工現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)檢測(cè)混凝土的和易性、坍落度、擴(kuò)散度等技術(shù)指標(biāo)是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)各檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)頻率均為每20 槽至少檢測(cè)一次。在槽口或機(jī)口隨機(jī)抽取混凝土拌合物，現(xiàn)場(chǎng)成型混凝土試件，養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)齡期，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。抽取混凝土的坍落度、擴(kuò)散度及抗壓結(jié)果見(jiàn)表1~2。

表1 混凝土坍落度和含氣量試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表

表2 防滲墻混凝土抗壓試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表

1.7 塑性混凝土防滲墻成墻連續(xù)性檢驗(yàn)

混凝土防滲墻成墻方法有多種，本工程采用的是青島驕鵬工程技術(shù)研究所有限公司生產(chǎn)的E60CTS（編號(hào)E20180301）型高密度電法儀。儀器采用分布式設(shè)計(jì)，利用程控方式控制，完成數(shù)據(jù)采集，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。電極棒為不銹鋼材質(zhì)，極棒按2 m 極距打入墻體頂面0.15～0.20 m，以保證供電良好。

對(duì)大壩防滲墻進(jìn)行連續(xù)性及內(nèi)部質(zhì)量檢測(cè)控制在每500 m 抽檢100 m。檢測(cè)在施工完成14 d 后進(jìn)行，測(cè)線沿防滲墻軸線布置，用電法電纜將電法儀與電極連接，啟動(dòng)數(shù)據(jù)采樣程序，設(shè)置參數(shù)，數(shù)據(jù)采集存盤。

通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)處理、反演軟件計(jì)算，得出電阻率解釋圖。判斷出大壩防滲墻的連續(xù)性。

本工程項(xiàng)目抽取大壩防滲墻0+350~0+450段、0+700~0+800 段進(jìn)行了高密度電法檢測(cè)，電阻率剖面圖正常，檢測(cè)結(jié)果無(wú)不完整缺陷。

1.8 塑性混凝土防滲墻成墻滲透系數(shù)檢驗(yàn)

本次滲透系數(shù)試驗(yàn)采用降水頭注水試驗(yàn)法，注水試驗(yàn)鉆孔造孔符合SL291 的有關(guān)規(guī)定，試段采用地質(zhì)鉆機(jī)成孔，孔底沉淀物≤10 cm，成孔要注意試段不被擾動(dòng)。

在進(jìn)行注水試驗(yàn)前，先進(jìn)行地下水位觀測(cè)，水位觀測(cè)間隔為5 min，當(dāng)連續(xù)2 次觀測(cè)數(shù)據(jù)變幅小于10 cm 時(shí)，水位觀測(cè)結(jié)束，用最后一次觀測(cè)值作為地下水位計(jì)算值。

本工程第三方對(duì)滲透系數(shù)檢測(cè)抽取2 個(gè)檢查孔，檢查孔的位置根據(jù)單元隨機(jī)抽取。在檢查孔中進(jìn)行注水試驗(yàn)。

試段止水采用套管腳黏土止水的方法，試段長(zhǎng)度≤5 m。止水后，向套管內(nèi)注入清水，管中水位至套管頂部作為初始水頭值，停止供水，開(kāi)始記錄管內(nèi)水位變化情況。

開(kāi)始間隔時(shí)間為1 min，連續(xù)觀測(cè)5 次，然后間隔為10 min，觀測(cè)3 次；后期觀測(cè)間隔時(shí)間根據(jù)水位下降速度確定，按30 min 間隔進(jìn)行。

表3 鉆孔降水頭注水試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表

該工程滲透系數(shù)較小（2×10-7cm/s）。觀測(cè)點(diǎn)達(dá)到10 個(gè)時(shí)，完成注水試驗(yàn)。經(jīng)計(jì)算，滲透系數(shù)均小于設(shè)計(jì)值。

1.9 防滲墻墻體厚度檢測(cè)

墻體厚度檢測(cè)采用了開(kāi)挖法，隨機(jī)布置2 個(gè)測(cè)點(diǎn)，利用鋼卷尺對(duì)開(kāi)挖出墻體進(jìn)行墻體厚度測(cè)量。墻體厚度要求≥400 mm。墻體厚體檢測(cè)中避免對(duì)墻體結(jié)構(gòu)質(zhì)量的破壞。檢測(cè)結(jié)果如下：

K0+050 的實(shí)測(cè)數(shù)值為410 mm，408 mm，415 mm；K1+160 的實(shí)測(cè)數(shù)值為406 mm，413 mm，410 mm，均滿足設(shè)計(jì)要求。

2 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)臨沭縣凌山頭水庫(kù)大壩塑性混凝土防滲墻質(zhì)量檢測(cè)，確保了塑性混凝土防滲墻的施工質(zhì)量，大壩滲漏問(wèn)題得到了有效的解決。目前，該水庫(kù)已經(jīng)歷兩次汛期，運(yùn)行良好，充分發(fā)揮了其防洪、供水、灌溉等經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。同時(shí)也為今后相關(guān)塑性混凝土防滲墻的檢測(cè)提供了參考依據(jù)。