塑性混凝土防滲墻在靠山屯水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用

劉學(xué)軍

（遼寧省義縣水利局 錦州市 121100）

1 工程概況

靠山屯水庫座落在遼寧錦州義縣西南部，留龍溝鄉(xiāng)靠山屯村南，系小凌河流域黑山廟河中下游峽谷地帶的水利樞紐工程，距義縣縣城45 km，是一座以防洪、灌溉、養(yǎng)魚綜合利用為一體的中型山谷水庫，水庫設(shè)計(jì)總庫容1 593萬m3，設(shè)計(jì)洪水位139.01 m，校核洪水位141.28 m，正常高水位（防洪限制水位）135.30 m，死水位129.57 m，死庫容51.60萬m3。

水庫主要由大壩、溢洪道和輸水洞組成，壩體為均質(zhì)土壩，全長180 m，壩頂寬6 m，上游壩坡1∶3，下游壩坡1∶2.7。庫區(qū)由天然的構(gòu)造剝蝕洼地構(gòu)成,形狀不規(guī)則。庫區(qū)地層巖性主要中元古界薊縣系霧迷山組白云巖組成，水庫在多年運(yùn)行后大壩壩基松散的砂礫層嚴(yán)重滲水，部分壩段出現(xiàn)明顯的滲漏積水,壩后土壤次生鹽堿化、沼澤化嚴(yán)重，直接威脅大壩安全和正常效益的發(fā)揮，被水利部列為病險(xiǎn)庫。

靠山屯水庫除險(xiǎn)加固工程對(duì)壩體防滲選用薄壁抓斗塑性混凝土防滲墻技術(shù),防滲墻軸線位于壩軸線偏上游，全長180 m，墻頂高程139.51 m，墻體有效厚度0.4 m，塑性混凝土防滲墻底部至弱風(fēng)化巖上部。塑性混凝土防滲墻平均深8 m，最深達(dá)23 m，本工程共建混凝土防滲墻3 128.9 m2。

混凝土防滲墻的主要設(shè)計(jì)指標(biāo)為：抗壓強(qiáng)度達(dá)到（5～6）MPa，彈性模量 1 500 MPa，滲透系數(shù) 1×10-7cm/s。塑性混凝土墻配合比采用二級(jí)配，水泥采用32.5 MPa普通硅酸鹽水泥。

2 塑性混凝土防滲墻施工工藝

2.1 挖槽準(zhǔn)備

（1）布置施工平臺(tái)及導(dǎo)向設(shè)施，抓斗施工平臺(tái)設(shè)置在壩頂，因壩頂寬度為6 m，壩前土護(hù)坡1∶3，為滿足施工要求，將壩頂下挖13 m，使防滲墻施工的工作平臺(tái)寬度達(dá)到12 m并壓實(shí)。挖掘機(jī)挖導(dǎo)槽，C15混凝土澆筑導(dǎo)墻，導(dǎo)墻壁寬0.5m，高0.6m，間距0.5m。

（2）槽段劃分及施工順序。根據(jù)靠山屯水庫的地質(zhì)情況，單個(gè)槽孔長度為7 m，采用間隔槽段造孔。槽孔總長180 m，分為26個(gè)槽段，分Ⅰ、Ⅱ序槽段分段造槽，采用“抓鑿法”，Ⅰ序槽段和Ⅱ序槽段連接即形成連續(xù)的垂直防滲墻。

（3）泥漿準(zhǔn)備。泥漿用于支承孔壁、穩(wěn)定地層、懸浮沉渣,同時(shí)向槽兩側(cè)地層滲透的泥漿以及槽兩側(cè)邊壁形成的泥皮還起到輔助截滲的作用。

泥漿拌制采用ZJ-400L型高速泥漿攪拌機(jī)3臺(tái)，供漿泵3PNLG型2臺(tái)，由泥漿站至施工槽段，鋪設(shè)直徑75 mm鋼管用于輸送泥漿，另按澆筑槽孔的位置鋪設(shè)可移動(dòng)的直徑75 mm管路，用于槽段澆筑時(shí)回收泥漿，管路始端分別安設(shè)相應(yīng)的泥漿泵。

泥漿材料選用膨潤土，泥漿性能指標(biāo)為：濃度大于4.5%，密度小于1.1 g/cm3,粘度大于25 s，泥皮厚度小于1.5 mm。成槽過程中,對(duì)槽段采取必要的防護(hù),防止廢漿、廢渣、雜物進(jìn)入槽內(nèi),引起泥漿性能的改變。為防止離析、沉淀、保持性能指標(biāo)均一,槽段內(nèi)泥漿液面保持在槽口板頂面以下（30～50）cm 的范圍內(nèi)。

2.2 成槽方法

槽孔分兩序施工，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序槽先抓取兩側(cè)單元，再抓取中間單元；Ⅱ序槽先抓取中間單元，再抓取兩側(cè)單元。

（1）槽孔寬度和槽孔分段長度。槽孔寬度不小于400 mm，Ⅰ、Ⅱ序槽段采用接頭管法相連，槽孔長度采用7 m。

（2）槽孔中心線與垂直度。各槽孔中心線位置在設(shè)計(jì)防滲墻軸線上。槽孔壁面保持平整垂直，防止偏斜,孔斜率不大于4‰。成墻段無探頭石和波浪形小墻等。Ⅰ、Ⅱ序槽孔接頭管中心線在任一深度的偏差值應(yīng)能保證滿足設(shè)計(jì)要求。抓斗上下升降過程中保持平穩(wěn),避免左右擺動(dòng)。主機(jī)要倒退行駛,不允許在已成槽部位上行駛,以免孔壁坍塌。

（3）槽孔深度。為了掌握地層巖性及確定防滲墻底線高程,沿防滲墻軸線每間隔20 m布設(shè)一個(gè)先導(dǎo)孔，針對(duì)局部地段地質(zhì)條件變化大的部位進(jìn)行適當(dāng)加密。先導(dǎo)孔采用XY-2型取芯鉆機(jī)進(jìn)行施工,根據(jù)芯樣整理資料確定槽孔底線高程并報(bào)監(jiān)理單位批準(zhǔn),以指導(dǎo)施工。

（4）終孔。槽孔終孔后，施工方及時(shí)對(duì)孔位、孔深、槽孔長度、寬度及孔斜等施工質(zhì)量進(jìn)行自檢，自檢合格后報(bào)監(jiān)理單位驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后進(jìn)行下一道工序的作業(yè)。

2.3 防滲墻混凝土配合比及材料

（1）防滲墻為塑性混凝土墻體，抗壓強(qiáng)度（5.0～6.0）MPa。

（2） 混凝土入槽時(shí)的坍落度為（18～22）cm，任何情況下不得低于15 cm；擴(kuò)散度為（34～40）cm；混凝土的初凝時(shí)間不小于6 h，終凝時(shí)間不大于24 h。

（3）水泥選擇32.5 MPa普通硅酸鹽水泥,混凝土骨料選擇，中粗砂；礫石粒徑（5～20）mm的天然骨料。膨潤土選用附近膨潤土廠的產(chǎn)品。

2.4 墻體混凝土澆筑成槽后，采用直升導(dǎo)管法于泥漿下澆筑混凝土

（1）混凝土拌和及運(yùn)輸。在施工現(xiàn)場設(shè)置一套混凝土攪拌系統(tǒng)進(jìn)行混凝土拌制，嚴(yán)格按配合比對(duì)混凝土進(jìn)行配料和拌制，拌制時(shí)間和程序均由試驗(yàn)確定。

混凝土運(yùn)輸采用3臺(tái)3 m3混凝土攪拌運(yùn)輸車，在運(yùn)輸過程中盡量縮短時(shí)間，不使混凝土產(chǎn)生離析、漏漿。

（2）混凝土澆筑。澆筑導(dǎo)管沿槽孔軸線布置,相鄰導(dǎo)管的間距不大于3.5 m，Ⅰ序槽孔兩端的導(dǎo)管距孔端應(yīng)小于1.5 m，Ⅱ序槽孔兩端的導(dǎo)管距孔端應(yīng)小于1.0 m。安裝導(dǎo)管時(shí),導(dǎo)管底部出口與孔底板距離不得大于25 cm，并不大于1.5倍導(dǎo)注塞的直徑,如孔底高差大于25 cm，則將導(dǎo)管中心放在該導(dǎo)管控制范圍內(nèi)的最低處。澆筑前,每個(gè)導(dǎo)管均下入可浮出漿面的導(dǎo)注塞,堵塞導(dǎo)管底口。

澆筑導(dǎo)管內(nèi)徑采用25 cm，澆筑前導(dǎo)管應(yīng)進(jìn)行密閉承壓試驗(yàn)。導(dǎo)管開始澆筑時(shí)，先下入導(dǎo)注塞，將導(dǎo)注塞壓到導(dǎo)管底部，將管內(nèi)泥漿擠出管外。然后將導(dǎo)管稍微上提，使導(dǎo)注塞浮出，一舉將導(dǎo)管底端被混凝土埋住，保證后續(xù)澆筑的混凝土不致與泥漿摻混。槽孔混凝土澆筑嚴(yán)格遵循先深后淺的順序，從最深的導(dǎo)管開始，由深到淺依次開澆，直至全槽混凝土面基本澆平以后，再全槽均衡上升。澆筑過程中，保持導(dǎo)管埋入混凝土的深度為（2～4）m，維持全槽混凝土面均衡上升，控制其高差在0.5 m范圍內(nèi)。每30 min測量一次槽孔混凝土面，每2 h測定一次導(dǎo)管內(nèi)混凝土面，在開澆和結(jié)尾時(shí)適當(dāng)增加測量次數(shù)；槽孔內(nèi)混凝土面上升速度大于2 m/h，并連續(xù)上升到設(shè)計(jì)高程；澆筑過程中作好混凝土面上升的記錄，防止堵塞、埋管、導(dǎo)管漏漿和泥漿摻混等事故的發(fā)生。在混凝土澆筑時(shí)，按要求在出機(jī)口和槽口入口處隨機(jī)取樣，檢驗(yàn)混凝土的物理力學(xué)性能指標(biāo)，不合格混凝土嚴(yán)禁入槽。

（3）相鄰槽孔混凝土采用接頭管法。接頭管采用25t汽車起重機(jī)起吊接頭管，對(duì)準(zhǔn)端孔中心，垂直徐徐下放。要準(zhǔn)確掌握起拔時(shí)間。起拔過早，混凝土尚未達(dá)到一定強(qiáng)度，就會(huì)出現(xiàn)接頭孔縮孔和垮塌；起拔時(shí)間過晚，接頭管表面與混凝土的粘結(jié)力使摩擦力增大，增加了起拔難度，甚至接頭管被鑄死拔不出來，造成重大事故。

3 特殊情況處理

（1）在成槽過程中，對(duì)固壁泥漿漏失量作詳細(xì)測試和記錄，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，作好堵漏和補(bǔ)漿準(zhǔn)備，并查明原因，采取措施進(jìn)行處理。根據(jù)實(shí)際施工情況，在固壁泥漿性能指標(biāo)基本滿足要求的前提下，適當(dāng)調(diào)整泥漿配比，并適當(dāng)放緩?fù)诓鬯俣龋瘫谀酀{漏失量正常后再恢復(fù)下沉抓槽。

（2）當(dāng)出現(xiàn)塌孔時(shí)，應(yīng)盡快補(bǔ)充大比重泥漿，以穩(wěn)定孔壁；回填適量的渣土，平衡孔壁土壓力；向孔內(nèi)加入粘土、鋸末、水泥等，確?？妆诜€(wěn)定和槽孔安全。

4 結(jié)語

水庫除險(xiǎn)加固后，現(xiàn)場觀察表明，大壩下游的沼澤情況已經(jīng)顯著改觀，原沼澤區(qū)地面干燥并出現(xiàn)大面積鹽堿；大壩監(jiān)測成果顯示，壩體浸潤線比除險(xiǎn)前已顯著降低，說明防滲墻已起到顯著的作用。塑性混凝土因其彈性模量低，極限應(yīng)變大，使得塑性混凝土防滲墻在荷載作用下，墻內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)變都很低，可提高墻體的安全性和耐久性；而且施工方便，節(jié)約水泥，降低工程成本，較剛性混凝土在力學(xué)特性上具有顯著優(yōu)點(diǎn)，因此具有廣闊的發(fā)展前景。

1黃河水利委員會(huì)勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.SL274-2001.碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2002.

2黃河水利委員會(huì)勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.DL/T5129-2001.碾壓式土石壩施工規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2002.

3黃河水利委員會(huì)勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.SL174-96.水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，1997.