基于水利工程混凝土防滲墻的發(fā)展與應(yīng)用

康文濤，張 恒

(1. 密山市青年水庫(kù)管理處 黑龍江 密山158306;2. 黑龍江省水利科學(xué)研究院，哈爾濱150080)

0 前 言

水利工程混凝土防滲墻技術(shù)起源于20 世紀(jì)50年代初期的西方國(guó)家。1958年我國(guó)在湖北明山水庫(kù)、山東青島月子口水庫(kù)預(yù)制連鎖管柱樁防滲墻。1959年北京密云水庫(kù)槽孔型混凝土防滲墻建造成功。1967年四川龔嘴水電站。首次將防滲墻用作大型土石圍堰的防滲設(shè)施。20 世紀(jì)80年代初，葛洲壩水利樞紐大江圍堰防滲墻首次液壓抓斗、拔管法防滲墻接頭。1986年四川銅街子水電站左深槽承重防滲墻和圍堰固化灰漿防滲墻建成。1990年福建水口水電站主圍堰塑性混凝土建成。此后山西冊(cè)田水庫(kù)、北京十三陵水庫(kù)、河南省小浪底水利樞紐上游圍堰防滲墻、長(zhǎng)江三峽大江圍堰防滲墻等都采用了塑性混凝土。1997年四川冶勒水電站完成了101 m深槽試驗(yàn)施工。之后，冶勒防滲墻分上下兩段施工，全深140 m，廊道內(nèi)施工的下截防滲墻最大深度84.85 m。1998年黃河小浪底主壩防滲墻完成，是我國(guó)當(dāng)時(shí)最深的、墻體材料強(qiáng)度最高的混凝土防滲墻。當(dāng)年11月長(zhǎng)江三峽二期圍堰防滲墻建成，標(biāo)志我國(guó)混凝土防滲墻施工技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。2002年潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋采用水工混凝土防滲墻技術(shù)建造懸索橋錨碇成功，樹(shù)立起我國(guó)橋梁建設(shè)的新標(biāo)桿。之后又有多座橋梁采用該法施工。2005年金沙江向家壩水電站縱向圍堰防滲墻工程量近5.2 萬(wàn)m3，創(chuàng)造了月成墻23 820 m3/月的施工紀(jì)錄。2006年南水北調(diào)穿黃隧洞引導(dǎo)井施工，地連墻深76.7 m。四川獅子坪水電站混凝土防滲墻施工創(chuàng)101.8 m最深記錄。2008年四川瀘定水電站大壩防滲墻完成槽孔深113 m，墻段接頭拔管深113 m，最深槽孔154 m。2010年西藏旁多水利樞紐大壩防滲墻完成最深槽孔158 m，拔管深158 m，為當(dāng)今世界最深記錄。

1 混凝土防滲墻的發(fā)展趨勢(shì)

1.1 墻的規(guī)模

防滲墻的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣，深度和厚度將越來(lái)越大，但薄墻的應(yīng)用也會(huì)日益增多。

1.2 造孔機(jī)械和方法

造孔機(jī)械將向大型化、現(xiàn)代化、多樣化發(fā)展。施工方法向高度機(jī)械化、自動(dòng)化發(fā)展。但沖擊鉆也不會(huì)淘汰。國(guó)產(chǎn)機(jī)械要迎頭趕上。

1.3 護(hù)壁泥漿

膨潤(rùn)土泥漿應(yīng)用將推廣普及。新型環(huán)保泥漿會(huì)逐漸投入應(yīng)用。

1.4 墻體材料

高強(qiáng)混凝土、塑性混凝土、灰漿材料應(yīng)用將更為廣泛。

1.5 墻段連接

拔管接頭、止水接頭將更多應(yīng)用。

2 混凝土防滲墻施工

2.1 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備的主要內(nèi)容包括8個(gè)方面:

1) 收集研究設(shè)計(jì)文件、圖紙、資料和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2) 編制施工組織設(shè)計(jì)和施工細(xì)則。

3) 施工場(chǎng)地準(zhǔn)備( 三通一平等) 。

4) 設(shè)置防滲墻中心線定位點(diǎn)、水準(zhǔn)基點(diǎn)和導(dǎo)墻沉陷觀測(cè)點(diǎn)。

5) 修建導(dǎo)墻、施工平臺(tái)、泥漿系統(tǒng)、混凝土系統(tǒng)等輔助設(shè)施。

6) 進(jìn)行墻體材料和泥漿的試驗(yàn)，確定原材料和施工配合比。

7) 進(jìn)行補(bǔ)充地質(zhì)勘探。

8) 防滲墻中心線上有裸露的或已探明的大孤石時(shí)，在修建導(dǎo)墻和施工平臺(tái)之前予以清除或爆破。常見(jiàn)的導(dǎo)墻形式見(jiàn)圖1。

圖1 各種導(dǎo)墻形式示意圖

2.2 護(hù)壁泥漿

2.2.1 泥漿的主要作用

泥漿的作用主要有4個(gè)方面:

1) 防止槽壁坍塌:泥漿滲透到地層中在槽壁表面形成泥皮，泥漿壓力通過(guò)泥皮作用，抵抗地層的土壓力和水壓力，防止地下水滲入槽內(nèi)。

2) 防止?jié)B漏: 防止槽孔內(nèi)泥漿漏失，使施工能順利進(jìn)行。施工完成后，槽孔兩側(cè)的泥皮、泥漿滲入帶和防滲墻共同起防滲作用。

3) 懸浮和攜帶鉆渣。

4) 冷卻鉆具，防止和減少鉆頭磨損。

2.2.2 對(duì)泥漿性質(zhì)的要求

對(duì)泥漿性質(zhì)的要求有6個(gè)方面:

1) 良好的物理和化學(xué)穩(wěn)定性。

2) 適當(dāng)?shù)拿芏取?/p>

3) 適當(dāng)?shù)酿ざ取?/p>

4) 良好的流變性。

5) 較低的濾失性。

6) 較低的含砂量。黏土泥漿及膨潤(rùn)土泥漿的性能指標(biāo)要求見(jiàn)表1，表2。

表1 黏土泥漿性能指標(biāo)一覽表

表2 膨潤(rùn)土泥漿性能指標(biāo)一覽表

2.3 槽孔建造

1) 造孔方法一般有4 種，即: 鉆劈法、鉆抓法、抓掘法、銑削法。

2) 主要的造孔機(jī)械有:沖擊式鉆機(jī)、抓斗挖槽機(jī)、液壓銑槽機(jī)、其他造孔機(jī)械。

2.4 墻體混凝土施工

墻體混凝土施工要求有4個(gè):

1) 滿足防滲墻混凝土的性能要求。

2) 使用塑性混凝土。

3) 使用自凝灰漿與固化灰漿。

4) 滿足泥漿下混凝土澆筑的要求。防滲墻體材料的種類與性能見(jiàn)表3。

表3 防滲墻體材料的種類與性能一覽表

3 混凝土防滲墻特點(diǎn)

混凝土防滲墻具有6個(gè)特點(diǎn):

1) 墻體的結(jié)構(gòu)尺寸、墻體材料的滲透和力學(xué)性能可根據(jù)工程要求和地層條件進(jìn)行設(shè)計(jì)和控制。

2) 幾乎可適應(yīng)于各種地質(zhì)條件，從松軟的淤泥到密實(shí)的砂卵石、甚至漂石和巖層中，雖然施工有難易之分，但都可建成防滲墻。

3) 用途廣泛，既可防滲，又可防沖刷、擋土、承重; 既可用于大型深基礎(chǔ)工程，也可用于小型的基礎(chǔ)工程; 既可作為臨時(shí)建筑物，也可作為永久建筑物。

4) 與其它防滲措施相比，防滲效率較高，耐久性好。

5) 施工方法成熟，檢測(cè)手段簡(jiǎn)單直觀，工程質(zhì)量可靠。

6) 一般說(shuō)來(lái)，施工要借助于大型的施工機(jī)械，槽孔要求泥漿護(hù)壁，工藝環(huán)節(jié)較多，施工場(chǎng)地需要面積較大。工期較長(zhǎng)，造價(jià)較高。

4 結(jié) 語(yǔ)

1) 目前我國(guó)尚處于發(fā)展階段，混凝土防滲墻作為水上建筑物的大型臨時(shí)工程，其應(yīng)用和發(fā)展前途廣闊。

2) 防滲技術(shù)是深水圍堰施工的關(guān)鍵技術(shù)。圍堰采用何種防滲墻形式應(yīng)根據(jù)堰體堰基地層條件和工程要求確定。

3) 我國(guó)的深水土石圍堰混凝土防滲墻施工技術(shù)總體上已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，但大型的施工機(jī)械相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家仍然落后。

［1］高鐘璞. 大壩基礎(chǔ)防滲墻［M］. 北京:中國(guó)電力出版社，2000.

［2］夏可風(fēng). 水利水電工程施工手冊(cè)［S］. 北京:中國(guó)電力出版社，2004.

［3］叢靄森. 地下連續(xù)墻的設(shè)計(jì)施工與應(yīng)用［M］. 北京: 中國(guó)水利水電出版社，2001.