塑性混凝土防渗墙在水库除险加固工程中的应用

　　摘要:混凝土防渗墙技术已广泛用于病险水库土石坝的防渗加固，本文通过该技术在惠州市惠城区大坑水库除险加固工程中的应用，介绍了薄壁液压抓斗法混凝土防渗墙的成槽方法、施工技术要点及注意事项。

　　关键词:薄壁液压抓斗,泥浆护壁,塑性混凝土,防渗墙

　　1工程概况

　　大坑水库位于惠阳区永湖镇东面4km处，南距惠阳区约21km，北距惠州市19km。大坑水库所在流域为淡水河右岸小流域，地处惠阳区永湖镇彩二村。是一座以灌溉为主，结合防洪等综合利用的中型水库。

　　本工程主坝0+000.00～0+390.00坝段、一副坝0+000.00～0+204.66坝段、二副坝0+000.00～0+266.80坝段坝体及坝基防渗方案采用封闭式塑性混凝土防渗墙型式，厚600mm，其深度按深入残积土或砂岩(卵石)的深度不小于1m控制;防渗墙最大开槽深度为24.26m，防渗墙浇筑最大深度为22.50m;设计墙体厚为600mm，塑性砼墙配合比采用一级配，水泥采用P.O42.5R普通硅酸盐水泥。

　　主坝塑性混凝土设计强度：2~5MPa，主坝塑性混凝土抗压弹性模量为1500MPa，副坝塑性混凝土设计强度：1.5~4.5MPa，副坝塑性混凝土抗压弹性模量为1200MPa，相对渗透系数≤1.0×10-7cm/s。

　　2塑性混凝土防渗墙施工工艺

　　2.1施工准备

　　(1)布置施工平台及导向设施抓斗施工平台设置在坝顶，因坝顶宽度为约为6.5m，需在坝前坡填筑少部分土方满足抓斗施工所需8m宽的施工平台的要求。

　　(2)槽段划分及施工顺序

　　根据水库的地质情况，单个槽孔长度为6m，采用间隔槽段造孔。槽孔总长862m，分为144个槽段，采用“抓凿法”，Ⅰ序槽段和Ⅱ序槽段连接即形成连续的垂直防渗墙。

　　(3)泥浆准备

　　泥浆用于支承孔壁、稳定地层、悬浮沉渣，同时向槽两侧地层渗透的泥浆以及槽两侧边壁形成的泥皮还起到辅助截渗的作用。

　　泥浆拌制采用1m3的ZJ-1500型高速泥浆搅拌机，拌制10余min，先送入泥浆沉淀池，后自动流入泥浆池并不断搅动循环，再由泥浆泵输送到各槽口用浆点。

　　成槽过程中，对槽段采取必要的防护，防止废浆、废渣、杂物进入槽内，引起泥浆性能的改变。为防止离析、沉淀、保持性能指标均一，槽段内泥浆液面保持在槽口板顶面以下30～50cm的范围内。

　　2.2　成槽方法

　　槽孔分两序施工，先施工Ⅰ序槽、再施工Ⅱ序槽。Ⅰ、Ⅱ序槽段均采用三抓成槽，即Ⅰ序槽先抓取两侧单元，再抓取中间单元;Ⅱ序槽先抓取中间单元，再抓取两侧单元。

　　(1)槽孔宽度和槽孔分段长度

　　槽孔宽度不小于600mm，Ⅰ、Ⅱ序槽段采用抓凿法相连，连接厚度不小于300mm，槽孔长度采用6m。

　　(2)槽孔中心线与垂直度

　　各槽孔中心线位置在设计防渗墙轴线上，下游方向的误差不大于30mm。槽孔壁面保持平整垂直，防止偏斜，孔斜率不大于4‰。成墙段无探头石和波浪形小墙等。抓槽前先认真校对孔位，抓斗纵面轴线与防渗墙设计轴线结合，抓斗上下升降过程中保持平稳，避免左右摆动。主机要倒退行驶，不允许在已成槽部位上行驶，以免孔壁坍塌。

　　(3)槽孔深度

　　为了掌握地层岩性及确定防渗墙底线高程，沿防渗墙轴线每间隔20m布设一个先导孔，针对局部地段地质条件变化大的部位进行适当加密。先导孔采用XY—2型取芯钻机进行施工，根据芯样整理资料确定槽孔底线高程并报监理单位批准，以指导施工。

　　(4)终孔及清孔换浆

　　槽孔终孔后，施工方及时对孔位、孔深、槽孔长度、宽度及孔斜等施工质量进行自检，自检合格后报监理单位验收，验收合格后进行清孔换浆。清孔换浆结束条件为，清孔换浆结束1h后，泥浆比重<1125g/cm3，粘度<30s，含砂量<10%。清孔换浆结束后，经自检和监理单位验收合格后方可进行下一道工序的作业。

　　2.3　防渗墙混凝土配合比及材料

　　(1)防渗墙为塑性砼墙体，其防渗设计要求为W6标号，通过配比试验1m3混凝土施工配合比(重量配合比)材料用量见表1。

　　(2)混凝土入槽时的坍落度为18～22cm，任何情况下不得低于15cm;扩散度为34～40cm;混凝土的初凝时间不小于6h，终凝时间不大于24h。

　　(3)水泥选择龙门“塔牌”P.O42.5R普通硅酸盐水泥，混凝土骨料选择在当地料场购买，粘土选用本地粘土料场土料，膨润土选用湖南膨润土厂的产品。

　　2.4　墙体混凝土浇筑成槽后，采用直升导管法于泥浆下浇筑混凝土。

　　(1)砼拌和及运输

　　砼拌和由铲车上料，PL—1500搅拌机出料，进料由电子秤控制。为保证浇筑正常连续工作，在浇筑前应周密制定混凝土制备及运输的应急补救措施。

　　(2)混凝土浇筑

　　浇筑导管沿槽孔轴线布置，相邻导管的间距不大于3m，Ⅰ序槽孔两端的导管距孔端控制在1.5m，Ⅱ序槽孔两端的导管距孔端控制在1.5～2.0m。安装导管时，导管底部出口与孔底板距离不得大于25cm，并不大于115倍导注塞的直径，如孔底高差大于25cm，则将导管中心放在该导管控制范围内的最低处。浇筑前，每个导管均下入可浮出浆面的导注塞，堵塞导管底口。

　　浇筑过程中，保持导管埋入砼的深度不小于1m、不超过6m，维持全槽砼面均衡上升。每30min测量一次槽孔砼面，每2h测定一次导管内砼面，在开浇和结尾时适当增加测量次数;槽孔内砼面上升速度大于2m/h，并连续上升到设计高程;浇筑过程中作好砼面上升的记录，防止堵塞、埋管、导管漏浆和泥浆掺混等事故的发生。在砼浇筑时，按要求在出机口和槽口入口处随机取样，检验砼的物理力学性能指标，不合格砼严禁入槽。

　　(3)相邻槽孔混凝土接头采用抓凿法接头工艺时，精确标记，孔位每次移动定位时要严格对准标记。先抓除300mmⅠ序塑性砼墙体至设计深度，然后用钢丝刷子上下刷洗，以保证砼搭接厚度和质量满足设计要求。

　　3特殊情况处理

　　(1)在成槽过程中，对固壁泥浆漏失量作详细测试和记录，以便及时发现问题，作好堵漏和补浆准备，并查明原因，采取措施进行处理。根据实际施工情况，在固壁泥浆性能指标基本满足要求的前提下，适当调整泥浆配比，并适当放缓挖槽速度，待固壁泥浆漏失量正常后再恢复下沉抓槽;

　　(2)当出现塌孔时，应尽快补充大比重泥浆，以稳定孔壁;回填适量的渣土，平衡孔壁土压力;向孔内加入粘土、锯末、水泥等，确保孔壁稳定和槽孔安全。

　　4结　语

　　水库除险加固后，现场观察表明，大坝监测成果显示，坝体浸润线比除险前已显著降低，说明防渗墙已起到显著的作用。塑性混凝土因其弹性模量低，极限应变大，使得塑性混凝土防渗墙在荷载作用下，墙内应力和应变都很低，可提高墙体的安全性和耐久性;而且施工方便，节约水泥，降低工程成本，较刚性混凝土在力学特性上具有显著优点，因此具有广阔的发展前景。

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