水庫大壩混凝土防滲墻施工技術(shù)探究

鄭建安

(福建省南安巿眉山鄉(xiāng)政府，福建 南安 362314)

?

水庫大壩混凝土防滲墻施工技術(shù)探究

鄭建安

(福建省南安巿眉山鄉(xiāng)政府，福建 南安 362314)

近年來，我國水利事業(yè)在取得巨大的發(fā)展的同時(shí)，也暴露了不少的缺陷。其中以水庫大壩混凝土滲漏問題最為突出。一般來說，防滲墻必須要具備足夠的防滲性與耐久性，并且其彈性模量及各項(xiàng)強(qiáng)度指標(biāo)均應(yīng)能滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的需要，墻體與基巖、墻體與壩體及岸邊中的防滲沒施必須連接緊密、牢靠。因此在實(shí)際施工過程中，應(yīng)根據(jù)防滲墻的工程性質(zhì)、結(jié)構(gòu)型式、所承受水頭的大小等因素來選擇施工技術(shù)。文章結(jié)合具體工程實(shí)例，對(duì)水庫大壩混泥土防滲墻施工技術(shù)進(jìn)行了研究。

水庫大壩；混凝土防滲墻；施工技術(shù)；防滲措施

0　引　言

相比較其它垂直防滲措施，混凝土防滲墻具有適應(yīng)各種松散透水地基的復(fù)雜的水文地質(zhì)與工程地質(zhì)條件；施工進(jìn)度較快；成本較低；便于機(jī)械化施工及防身效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，尤其是便于搶工期的優(yōu)勢(shì)，使得該技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到我國的水利水電工程中。一般來說，防滲墻必須要具備足夠的防滲性與耐久性，并且其彈性模量及各項(xiàng)強(qiáng)度指標(biāo)均應(yīng)能滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的需要，墻體與基巖、墻體與壩體及岸邊中的防滲沒施必須連接緊密、牢靠。因此在實(shí)際施工過程中，應(yīng)根據(jù)防滲墻的工程性質(zhì)、結(jié)構(gòu)型式、所承受水頭的大小等因素來選擇施工技術(shù)。

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、澆筑泥漿下混凝土前準(zhǔn)備、澆筑泥漿下混凝土、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。造孔過程中，自始至終均需采用膨潤土或優(yōu)質(zhì)黏土制成的泥漿戽著孔壁。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)添加泥漿處理劑。

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。澆筑過程中，要求孔內(nèi)混凝土頂面的上升速度至少應(yīng)≥≥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)≥1m，最大≤6m[1]。

1.2造孔與清孔

1.2.1造孔工程量計(jì)算

造孔作業(yè)是靠單個(gè)鉆孔逐漸加深來完成的，因此，通常以單個(gè)鉆孔進(jìn)尺數(shù)的累計(jì)來表示造孔工程量。用計(jì)量單位來計(jì)算造孔工程量具有應(yīng)用范圍較廣；能準(zhǔn)確地反映出造孔作業(yè)的實(shí)際情況及形象畫貌，并便于分析與對(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：

(1)

式中：M為造孔總進(jìn)尺；F為墻的總截水面積；D為終孔鉆頭直徑，等于設(shè)計(jì)墻厚；B為槽孔套接時(shí)重復(fù)進(jìn)尺系數(shù)，當(dāng)槽子乙長度大多為10m左右時(shí)可釆用1.08，5m左右時(shí)可采用1.16，3m左右時(shí)可采用1.27。

應(yīng)當(dāng)說明的是，計(jì)算造孔進(jìn)尺數(shù)時(shí)，所使用的孔深均以孔口導(dǎo)墻頂部為零點(diǎn)。因此，計(jì)算出來的造孔進(jìn)尺包括了導(dǎo)墻高度范圍內(nèi)的進(jìn)尺，而這部分進(jìn)尺已經(jīng)在架設(shè)導(dǎo)墻時(shí)完成了。為了不干擾造孔過程中對(duì)孔深的準(zhǔn)確丈量，可將導(dǎo)墻部分的進(jìn)尺計(jì)入，但在二個(gè)檔孔的造孔作業(yè)完成后，應(yīng)當(dāng)分別統(tǒng)計(jì)出導(dǎo)墻部分進(jìn)尺數(shù)和實(shí)際完成的進(jìn)尺數(shù)，以便使槽孔的造孔工效、材料消耗。成本分析等能符合實(shí)際情況。

1.2.2槽孔長度的選擇與劃分

實(shí)踐證明，在保證造孔安全、成墻質(zhì)量的前提下，槽孔長度應(yīng)考慮3個(gè)主要因素：①工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件；②單個(gè)槽孔的造孔延續(xù)時(shí)間；③混凝土澆筑能力，即混凝土的拌和與運(yùn)輸能力等。

為了保證泥漿下澆筑混凝土的質(zhì)量，根據(jù)規(guī)定，孔內(nèi)混凝土頂而的上升速度應(yīng)>2 m/h。按此要求，最長的槽孔長度可用下式計(jì)算：

最長的槽孔長度=

(1)

一般情況下，常用一個(gè)工地的最大混凝土澆筑能力來控制槽孔長度；但由于工期、施工安排等特殊原因必須建造較長槽孔時(shí)，因而也有用最長槽孔長度來設(shè)計(jì)最大混凝土澆筑能力的。

需要著重指出的是，以往在考慮選擇槽孔長度時(shí)，往往忽略泥漿質(zhì)量這一因素。質(zhì)量較差的泥漿，形成的泥皮厚而疏松，極易從孔壁上脫落，從而增加了發(fā)生塌孔事故的可能性。當(dāng)受特殊條件的限制，無法找到質(zhì)量較好的泥漿時(shí)，則造孔延續(xù)時(shí)間應(yīng)盡可能縮短，槽孔長度也應(yīng)隨之縮短[2-3]。

2　泥漿配合比試驗(yàn)

對(duì)于混凝土防滲墻施工而言，泥漿性能指標(biāo)中首要的指標(biāo)是比重，因?yàn)槠浯笮∈欠窈线m，直接關(guān)系到成墻質(zhì)量的優(yōu)劣。因此，在進(jìn)行泥漿配合比試驗(yàn)時(shí)，首先要確定泥漿比重的大小。

實(shí)踐證明，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)的方法：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1100加入水灰比為0．51的濃水泥漿，不同時(shí)段后用漏斗黏度計(jì)測(cè)量其變化著的黏度值，并觀察泥漿中絮凝團(tuán)塊的出現(xiàn)情況，依此來判定泥漿的絮提程度。初步規(guī)定：60 min即發(fā)生整體絮凝而失去流動(dòng)性的，稱其為“嚴(yán)重絮凝”；60 min仍具有流動(dòng)性，120 min基本上整體絮凝而無法測(cè)定其黏度的，稱其為“中度絮凝”；8h層只是黏度略有增大，24h后仍具有流動(dòng)性，并且未出現(xiàn)絮疑團(tuán)塊的，稱其為“輕度絮凝”。 “輕度絮凝”的泥漿正常情況下能夠保證成墻質(zhì)量，不會(huì)對(duì)墻身、墻段間接縫、墻底與基巖結(jié)合的質(zhì)量造成不良影響。因此，發(fā)生“輕度絮凝”時(shí)的比重值，就是我們要選定的比重值。比重值被確定之后，單位體積泥漿中的加土量(kg/m3)也隨之可以確定下來。

3　混凝土澆注工藝

一個(gè)工地應(yīng)當(dāng)擁有的混凝土拌和與運(yùn)輸機(jī)械的數(shù)量，一般以能滿足該工地最長槽孔孔內(nèi)混凝土頂面每小時(shí)上升4．0m的方量來進(jìn)行計(jì)算，并要考慮備用機(jī)械。根據(jù)工期要求，有時(shí)也應(yīng)考慮滿足2～3個(gè)槽孔同時(shí)澆筑的需要?？卓诹吓_(tái)的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)既穩(wěn)固又簡(jiǎn)單，能夠方便地均勻分料給每一根導(dǎo)管；還應(yīng)當(dāng)力求在清孔驗(yàn)收合格后2h內(nèi)搭設(shè)完畢，最長也不應(yīng)長于3h。當(dāng)混凝土頂面距孔口5m左右時(shí)，為使?jié)仓鳂I(yè)順利進(jìn)行，需加快排除孔口泥漿，以減少漿柱對(duì)混凝土的壓力。

開澆階段完成后應(yīng)立即進(jìn)入連續(xù)澆筑階段。這一階段的關(guān)鍵是要保證防滲墻的墻身質(zhì)量。在此階段，若孔內(nèi)混凝土頂面最低上升速度大于2m/h，來料既連續(xù)且質(zhì)量又合格，各項(xiàng)操作正確無誤的情況下，澆筑作業(yè)可以持續(xù)順利地進(jìn)行，往往能做到既優(yōu)質(zhì)又高產(chǎn)。

終澆階段與連續(xù)澆筑階段之間沒有明顯的界限，一般認(rèn)為混凝土頂面距槽孔孔口5m左右時(shí)，即進(jìn)入終澆階段。其關(guān)鍵是要保證墻身上部的質(zhì)量。終澆階段孔內(nèi)泥漿的比重相對(duì)增大，而導(dǎo)管內(nèi)混凝土的沖力相對(duì)減小，使得澆筑作業(yè)往往不象連續(xù)澆筑階段那樣順暢。這時(shí)，一方面要格外注意來料的質(zhì)量與數(shù)量，使孔內(nèi)混凝土頂面上升速度持續(xù)>2m/h；另一方面在不影響槽孔孔口安全的前提下，可盡量降低孔內(nèi)泥漿液面，減少管外漿柱壓力，這樣，終澆階段即可順利通過并結(jié)束[4-6]。

4　實(shí)例分析——某水庫大壩混凝土防滲墻施工分析

4.1工程簡(jiǎn)介

我國南方某中型水庫，其主要功能是：作物灌溉、防洪、發(fā)電、城市供水等。水庫總?cè)萘繛? 587 m3，水工建筑及工程等別分別為3級(jí)和Ⅲ等。本次工程是對(duì)攔河大壩進(jìn)行加固，施工技術(shù)采用C8低彈?；炷练罎B墻，施工材料主要通過公路轉(zhuǎn)水庫進(jìn)庫運(yùn)輸運(yùn)至工地，并對(duì)原大壩壩頂進(jìn)行了加寬。本次混凝土防滲墻劃分38個(gè)單元槽段施工，墻體材料采用低彈?；炷羀7]。

4.2混凝土防滲墻施工方法研究

1)單元槽段的劃分。通過綜合考慮地質(zhì)、墻體深度等因素，發(fā)現(xiàn)施工中壩體填筑質(zhì)量較差、裂縫及壩頂平臺(tái)沉陷較為嚴(yán)重，因此本次施工修改了原計(jì)劃的38個(gè)槽段施工方法，將防滲墻改為44個(gè)槽段施工，投入施工鉆機(jī)14臺(tái)。

2)混凝土導(dǎo)向槽。為了滿足施工平臺(tái)寬度要求，降低了壩頂高度，然后制作導(dǎo)向槽，開挖了深1.2m，寬1.6的溝槽，導(dǎo)向槽工藝采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)板梁。

3)泥漿制備及輸送。本工程選用的造孔泥漿性能指標(biāo)見表1。

表1　選用造孔泥漿指標(biāo)表

泥漿主要通過造孔制漿和部分膨潤土漿進(jìn)行凈化回收，重復(fù)使用，凈化的泥漿通過壩頂下游邊沿的泥漿管，送到壩頂右岸的儲(chǔ)漿池，清孔或需補(bǔ)漿時(shí)，再打到槽孔。

4.3鉆機(jī)造孔

1)造孔機(jī)械的選擇。由于該工程地質(zhì)為心墻黏土地層，因此選用了鉆劈法進(jìn)行造孔。

2)沖擊鉆機(jī)造孔工藝：本工程采用鋼繩沖擊鉆和鉆劈法造孔成槽，槽段造孔先鉆進(jìn)主孔，后劈打副孔。在對(duì)基巖進(jìn)行造孔時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際選擇造孔方法，如：弱風(fēng)化巖層往往采用“重打沖擊”法，強(qiáng)風(fēng)化巖層則采用“輕打克取”法。

4.4泥漿下混凝土配合比

通過前期試驗(yàn)，最終確定了本次工程使用的低彈模混凝土配合比見表2。

表2　防滲墻低彈模混凝土配合比表

4.5工程效果

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

5　結(jié)　語

總的來說，水庫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，來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大壩的質(zhì)量。同時(shí)還要掌握好具體的工程質(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。

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

[2]徐雋.淺談茂化水庫混凝土防滲墻施工[J].廣西水利水電，2009( 03):82-84.

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

[4]王保申,孟凡會(huì).混凝土防滲墻在小仕陽水庫中的應(yīng)用[J].地下水，2012(03)：78-79.

[5]張曉東,郭瑞亮.淺談混凝土防滲墻施工技術(shù)[J].內(nèi)蒙古水利，2013(03)：87-90.

[6]陳培國.混凝土防滲墻施工質(zhì)量控制探究[J].內(nèi)蒙古水利，2012(01)：12-14.

[7]康文濤,張恒.基于水利工程混凝土防滲墻的發(fā)展與應(yīng)用[J].黑龍江水利科技，2012(02)：55-56.

1007-7596(2016)07-0020-03

2016-06-12

鄭建安(1978-)，男，福建南安人，助理工程師，從事水利工程施工管理工作。

TV543.8

B