水庫(kù)大壩混凝土防滲墻施工技術(shù)探究

譚進(jìn)軒

（福建華城水利水電工程有限公司，福建泉州 362000）

水庫(kù)大壩混凝土防滲墻施工技術(shù)探究

譚進(jìn)軒

（福建華城水利水電工程有限公司，福建泉州 362000）

近年來(lái)，我國(guó)水利事業(yè)在取得巨大發(fā)展的同時(shí)，也暴露出不少問(wèn)題，其中以水庫(kù)大壩混凝土滲漏問(wèn)題最為突出。本文結(jié)合具體工程實(shí)例，對(duì)水庫(kù)大壩塑性混凝土防滲墻施工技術(shù)進(jìn)行了分析、研究。

水庫(kù)大壩；混凝土防滲墻；研究

相比其他垂直防滲措施，混凝土防滲墻具有極為優(yōu)越的特性和經(jīng)濟(jì)性。首先，它具有很好的力學(xué)特性，彈性模量低，適應(yīng)變形的能力強(qiáng)，極限應(yīng)變高，抗震、抗?jié)B性能好；其次，它具有很好的和易性，有較長(zhǎng)的終凝時(shí)間和較低的強(qiáng)度，具備較好施工及易于操作的優(yōu)點(diǎn)。還因?yàn)槠鋼饺肓诉m當(dāng)?shù)酿ば酝粒瑴p少了水泥的用量，不僅增加了其抗?jié)B性能，而且使防滲墻投資大大減小。因此，混凝土防滲墻因其優(yōu)越的性能在水利水電工程得到廣泛的推廣應(yīng)用。

1 混凝土防滲墻施工概述

1.1 施工程序

混凝土防滲墻的施工程序一般可分為造孔前準(zhǔn)備、造孔、基巖鑒定、終孔驗(yàn)收、清孔換漿、清孔驗(yàn)收、澆注泥漿下混凝土前準(zhǔn)備、澆注泥漿下混凝土、全墻質(zhì)量檢查與驗(yàn)收、與壩體防滲設(shè)施的連接等。

造孔采用專用的鉆機(jī)與鉆具進(jìn)行。造孔過(guò)程中，自始至終均需采用由膨潤(rùn)土或優(yōu)質(zhì)黏土制成的泥漿護(hù)壁。泥漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)，必須達(dá)到施工技術(shù)規(guī)范的要求。當(dāng)其中一項(xiàng)或數(shù)項(xiàng)達(dá)不到要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。清孔換漿的目的是清除孔底巖面以上的淤積物，將孔內(nèi)含有大量砂粒和巖屑的泥漿更換成新鮮泥漿，還要將孔段兩端已澆混凝土弧面上附著的黏稠泥漿、巖屑等刷洗干凈。澆注過(guò)程中，要求孔內(nèi)混凝土頂面的上升速度至少應(yīng)大于或等于2m／h，且應(yīng)均勻上升；導(dǎo)管底口應(yīng)始終埋入混凝土中，埋入深度最小應(yīng)大于或等于1m，最大不宜超過(guò)6m［1］。

1.2 造孔與清孔

a.造孔工程量計(jì)算。造孔作業(yè)是靠單個(gè)鉆孔逐漸加深來(lái)完成的，因此，通常以單個(gè)鉆孔進(jìn)尺數(shù)的累計(jì)來(lái)表示造孔工程量。用計(jì)量單位來(lái)計(jì)算造孔工程量應(yīng)用范圍較廣，能準(zhǔn)確地反映出造孔作業(yè)的實(shí)際情況及形象面貌，具有便于分析與對(duì)比主、副孔工效，簡(jiǎn)便實(shí)用，易于理解和掌握等優(yōu)點(diǎn)。

在具體劃分槽孔之前，可用下式粗略計(jì)算一整道墻板型混凝土防滲墻的造孔工程量：

式中 M——造孔總進(jìn)尺；

F——墻的總截水面積；

D——終孔鉆頭直徑，等于設(shè)計(jì)墻厚；

B——槽孔套接時(shí)重復(fù)進(jìn)尺系數(shù)，當(dāng)槽孔長(zhǎng)度

大多為10m左右時(shí)可采用1.08，5m左右時(shí)可采用1.16，3m左右時(shí)可采用1.27。

b.槽孔長(zhǎng)度的選擇與劃分。實(shí)踐證明：在保證造孔安全、成墻質(zhì)量的前提下，槽孔長(zhǎng)度應(yīng)考慮三個(gè)主要因素：?工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件；?單個(gè)槽孔的造孔延續(xù)時(shí)間；?混凝土澆注能力，即混凝土的拌和與運(yùn)輸能力等。

為保證泥漿下澆注混凝土的質(zhì)量，孔內(nèi)混凝土頂面的上升速度應(yīng)大于2m／h。按此要求，最長(zhǎng)的槽孔長(zhǎng)度可用下式計(jì)算［2］：

2 泥漿配合比試驗(yàn)

確定泥漿比重的最好方法是進(jìn)行泥漿—水泥漿絮凝試驗(yàn)。試驗(yàn)方法：拌制5種或5種以上不同比重的不摻加任何泥漿處理劑的黏土原漿5L，按水泥漿與泥漿的體積比1∶100加入水灰比為0.5∶1的濃水泥漿，用漏斗黏度計(jì)測(cè)量其不同時(shí)段的黏度值，并觀察泥漿中絮凝團(tuán)塊的出現(xiàn)情況，依此來(lái)判定泥漿的絮凝程度［3］。

3 實(shí)例分析

3.1 工程簡(jiǎn)介

福建省南安市后橋水庫(kù)庫(kù)容2587萬(wàn)m3，水工建筑及工程等別分別為3級(jí)和Ⅲ等。因地質(zhì)等方面原因，將左岸段防滲墻軸線加長(zhǎng)、右岸段防滲墻軸線縮短，軸線長(zhǎng)172.75m。上游墻和下游墻間中心距由12m調(diào)整為14m，墻厚仍為1.20m。上游墻頂設(shè)計(jì)高程670m，墻上部埋設(shè)鋼筋籠，與心墻間采用插入式連接，墻下設(shè)雙排灌漿帷幕，帷幕灌漿1710m。下游墻頂設(shè)計(jì)高程667m，下游墻與心墻采用廊道式連接，廊道底高程673m，墻下設(shè)雙排灌漿帷幕。在上下游防滲墻內(nèi)埋設(shè)3組儀器。

3.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

通過(guò)總結(jié)防滲墻試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)大壩混凝土防滲墻工程施工技術(shù)反復(fù)進(jìn)行研究，最終總結(jié)了施工技術(shù)要點(diǎn)：首先增強(qiáng)導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)，加大導(dǎo)墻 （高度達(dá)2m），增加導(dǎo)墻主筋數(shù)量，滿足拔管施工對(duì)地基承載力的要求；其次選擇優(yōu)質(zhì)造孔泥漿，使用高黏度膨潤(rùn)土泥漿作為造孔泥漿，加大泥漿比重和黏度，根據(jù)實(shí)際情況添加增黏劑或堵漏劑；最后及時(shí)處理槽孔漏漿和坍塌，造孔中架空地層漏漿，除回填常規(guī)堵漏材料外，還向槽孔內(nèi)灌注水泥濃漿。若防滲墻施工平臺(tái)較大范圍坍塌，沿防滲墻軸線上下游一定范圍內(nèi)或在二期槽內(nèi)預(yù)灌濃漿，此外，還要控制好槽孔施工各項(xiàng)指標(biāo)?？孜恢行脑试S偏差不大于3cm，槽孔孔斜率不大于0.40%；孤石、漂石及基巖面陡坡等，孔斜率不大于0.60%；一期、二期槽孔接頭要確保防滲墻的搭接厚度為墻厚的90%。

3.3 混凝土性能指標(biāo)

防滲墻體混凝土設(shè)計(jì)性能指標(biāo)見(jiàn)下頁(yè)表。對(duì)于混凝土原材料，水泥強(qiáng)度等級(jí)不低于P.O 42.5，粉煤灰不低于二級(jí)；骨料最大粒徑小于40mm且不大于鋼筋間距的1／4；混凝土坍落度18～22cm，擴(kuò)散度34～40cm，坍落度保持15cm以上的時(shí)間不小于1h；混凝土初凝時(shí)間不小于6h，終凝時(shí)間不宜大于24h，密度不宜小于2100kg／m3；膠凝材料不小于350kg／m3，水膠比不宜大于0.55；砂率不宜小于40%；粉煤灰摻量不宜大于30%。防滲墻墻頂澆注高程672m。導(dǎo)管埋深控制在2～6m內(nèi)，不得小于lm。槽內(nèi)混凝土面上升速度控制在3～7m／h。

防滲墻墻體混凝土設(shè)計(jì)性能指標(biāo)表

3.4 先導(dǎo)孔施工

壩址地層相當(dāng)復(fù)雜，盡管增加了復(fù)勘孔，還很難完全掌握地層的巖性、分布情況及透水性。因此，按照規(guī)范及合同要求，沿防滲墻軸線每隔50m布置一個(gè)先導(dǎo)孔，位置按施工詳圖或監(jiān)理工程師指示布置。

先導(dǎo)孔采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆進(jìn)，巖樣取芯進(jìn)行地質(zhì)編錄，同時(shí)，繪制出地質(zhì)剖面圖，用以指導(dǎo)防滲墻施工及防止槽孔漏漿處理。

根據(jù)防滲墻試驗(yàn)和大壩左壩肩防滲墻經(jīng)驗(yàn)，在漂、孤石含量大的地層中，先導(dǎo)孔施工中經(jīng)常卡鉆，成孔困難、工效低，難以指導(dǎo)防滲墻施工，因此，將先導(dǎo)孔改在槽孔內(nèi)鉆進(jìn)，用巖芯鉆機(jī)取樣，達(dá)到鑒定基巖的目的。

3.5 防滲墻施工

根據(jù)大壩防滲墻特點(diǎn)和試驗(yàn)結(jié)果，確定單元槽段長(zhǎng)度為7～7.40m。大部分槽段采用“三主兩副”劃分，副孔長(zhǎng)1.70～1.90m。其中一期槽長(zhǎng)7～7.20m，二期槽長(zhǎng)7.20m左右。在特殊地段，例如：下游防滲墻軸線上河床最深處布置1個(gè)一期槽，槽段深度超過(guò)10m，槽長(zhǎng)4.45m，采用“兩主一副”劃分。槽孔劃分見(jiàn)圖1和圖2。

圖1 “三主兩副”典型槽孔劃分示意圖

圖2 深槽段 “兩主一副”槽孔劃分示意圖

這種布置方式便于2～3臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)施工一個(gè)槽的主孔或副孔，適合副孔劈打與鉆鑿。槽段劃分時(shí)，為減小造孔中沖擊振動(dòng)對(duì)地層的影響，將上下游雙墻錯(cuò)位布置，即上游墻的一期、二期槽與下游墻的一期、二期槽錯(cuò)位布置 （見(jiàn)圖3）。

圖3 一期、二期錯(cuò)位位置示意圖

副孔施工時(shí)，盡量采取上劈下鉆、多劈少鉆方式，劈打同時(shí)在副孔兩邊用接砂斗接渣。副孔施工盡量少放炮。防滲墻地層上部極為松散，孤石、塊石較多，主、副孔施工工序突破常規(guī)，在主孔未終孔前提前施工副孔。主孔造孔鉆具選用平底鉆、十字鉆或空心鉆，副孔造孔一般采用十字鉆。

最后在大壩防滲墻槽孔內(nèi)下設(shè)的設(shè)施包括鋼筋籠、預(yù)埋灌漿管、混凝土澆注導(dǎo)管、埋設(shè)在墻內(nèi)的儀器，一期槽端頭內(nèi)還要下設(shè)接頭管。這些設(shè)施的下設(shè)工序都十分復(fù)雜。一般情況60m左右深的一期槽，從清孔結(jié)束到開(kāi)始澆注混凝土需10h左右，二期槽需7h左右。因此，槽孔的清孔要求很高，一般采用泵吸反循環(huán)法清孔較合適。但由于槽孔深度大，在孔底淤積較厚時(shí)，泵吸反循環(huán)法清孔需配專人用鉆頭攪動(dòng)，既費(fèi)時(shí)又不便操作。因此，除DX-22采用泵吸反循環(huán)法清孔外，深孔的清孔采取常規(guī)抽筒換漿法。每次槽孔驗(yàn)收后，回填2～3m3黏土，靜置3h左右，再用鉆頭在孔底攪動(dòng)，然后，用抽筒清孔換漿。

3.6 混凝土配合比

使用P.O 42.5級(jí)硅酸鹽水泥和P.LH 42.5級(jí)特制低熱普通硅酸鹽水泥配制混凝土，兩種混凝土的強(qiáng)度發(fā)展過(guò)程見(jiàn)圖4。

圖4 兩種混凝土的強(qiáng)度發(fā)展過(guò)程

大壩防滲墻混凝土配合比的確定經(jīng)歷了3個(gè)階段：?醞釀階段，參建各方希望采用 “高強(qiáng)低彈”混凝土配合比；?試驗(yàn)研究階段，采用不同的原材料和摻量，試驗(yàn)研究各種配合比混凝土，提出初期施工用配合比；?優(yōu)化完善階段，對(duì)膠凝材料用量、粉煤灰品種及摻量和外加劑等進(jìn)行調(diào)整，最終確定配合比。

3.7 混凝土澆注

澆注中控制各導(dǎo)管均勻下料，使槽內(nèi)混凝土面高差在0.50m以內(nèi)?；炷撩嫔仙俣炔恍∮?m／h。起拔時(shí)確保導(dǎo)管始終埋在混凝土內(nèi)1～6m之間?；炷翝沧㈨斆娓哂诜罎B墻設(shè)計(jì)頂高程2m。

3.8 工程效果

通過(guò)水利水電工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站檢驗(yàn)，此次工程混凝土質(zhì)地均勻、密實(shí)性較好，槽段間無(wú)夾泥層?；鶐r保持著良好的完整性，沒(méi)有沉渣出現(xiàn)，完全符合設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié) 語(yǔ)

水庫(kù)大壩混凝土防滲墻施工不僅要結(jié)合防滲墻的特點(diǎn)，還要結(jié)合具體的施工技術(shù)影響因素，選擇具體的混凝土防滲墻施工技術(shù)，只有這樣才能確保水庫(kù)大壩的質(zhì)量。同時(shí)，還要明確具體的工程質(zhì)量控制和技術(shù)的熟練程度，并指導(dǎo)工程施工，以保證防滲墻的質(zhì)量和安全?！?/p>

［1］ 張寅虎.水電站大壩施工實(shí)踐及其技術(shù)探討［J］.中國(guó)水運(yùn)，2011，11（10）：182-183.

［2］ 徐雋.淺談茂化水庫(kù)混凝土防滲墻施工［J］.廣西水利水電，2009（3）：82-84.

［3］ 王立彬，燕喬，畢明亮.病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固中混凝土防滲墻新型接頭的研究［J］.長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2009，20（S1）：66-68.

Research on reservoir dam concrete cut-off wall construction technology

TAN Jinxuan
（Fujian Huacheng Water Conservancy and Hydropower Engineering Co.，Ltd.，Quanzhou 362000，China）

In recent years，Chinamade a huge progress in water conservancy career.Meanwhile，many problems are also disclosed，and the reservoir dam concrete seepage problem is the most prominent in them.In the paper，specific project example is combined for analyzing and studying reservoir dam plastic concrete cut-offwall construction technology.

reservoir dam；concrete cut-offwall；research

TV543＋.82

A

1673-8241（2015）08-0018-04

10.16617／j.cnki.11-5543／TK.2015.08.009