永新縣繁榮水庫(kù)壩體防滲加固技術(shù)研究

陳 浩，葉鑫鵬

(江西省星光建設(shè)工程有限公司，江西 南昌 330000)

塑性混凝土利用膨脹土與粘土，取代了傳統(tǒng)混凝土中的大部分水泥材料，使自身具備更為顯著的優(yōu)勢(shì)，有效提升混凝土抗?jié)B性，增大混凝土的極限性，使本身彈性模量更低。因此出現(xiàn)了塑性混凝土防滲墻施工技術(shù)，該施工技術(shù)與傳統(tǒng)旋噴樁施工技術(shù)比較，造價(jià)成本低，防滲性能好。以永新縣繁榮水庫(kù)為例，對(duì)塑性混凝土防滲墻施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討分析。

1 工程概況

繁榮水庫(kù)位于永新縣蘆溪鄉(xiāng)境內(nèi)，距永新縣城40 km，座落于贛江水系支流蘆溪水上，總庫(kù)容為10.80×106m3，是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的中型水利工程。樞紐建筑物主要有大壩、灌溉涵管和溢洪道。

壩體主要采用了水庫(kù)區(qū)灘地的礫石土壤建筑而成，在壩體的背水面，采用了草皮式護(hù)坡，在迎水面，采用混凝土連鎖塊護(hù)坡。經(jīng)水庫(kù)大壩安全鑒定發(fā)現(xiàn)，大壩壩體、壩肩和壩基出現(xiàn)多處滲漏,工程存在較嚴(yán)重的安全隱患,長(zhǎng)此下去會(huì)危及大壩安全運(yùn)行。

2 壩體防滲技術(shù)方案比選

繁榮水庫(kù)的壩體防滲主要有三種方案，下面對(duì)方案進(jìn)行分析。

2.1 高壓旋噴樁防滲方案

防滲墻頂高程129.8 m，壩頂高程130.8 m，防滲墻軸線距壩軸線3 m，軸線長(zhǎng)200 m，完成施工后的防滲墻深入右壩肩3 m，防滲墻最大的深度為17 m，其中包含有1 m的強(qiáng)風(fēng)化基巖。通過(guò)在壩體的內(nèi)部，形成一道連續(xù)的防滲幕墻，可促使壩體的浸潤(rùn)線得到有效的降低，從而最終實(shí)現(xiàn)壩體防滲的目的。

高壓旋噴樁施工工序簡(jiǎn)單，工期短，具有良好的防滲性能。

2.2 復(fù)合土工膜斜鋪防滲方案

沿壩頂高程向下斜鋪土工膜，直到壩角，邊坡比為1∶2.63，在平鋪至壩角后，向前延伸10 m，土工膜與壩前的混凝土防滲墻組合在一起，形成一個(gè)完整的水庫(kù)壩體防滲體系，土工膜采用的是復(fù)合土工膜，在進(jìn)行土工膜鋪設(shè)前，需要攤鋪一層厚砂墊層，砂墊層厚度控制在15 cm。施工時(shí)，混凝土防滲墻工程量較少，所需材料較少，可節(jié)約施工成本，相較于高壓旋噴樁施工，復(fù)合土工膜斜鋪防滲對(duì)施工質(zhì)量也有著較高的要求，各項(xiàng)施工環(huán)節(jié)銜接緊密。特別是在進(jìn)行砂墊層鋪設(shè)時(shí)，嚴(yán)禁出現(xiàn)大顆粒砂土，鋪設(shè)接縫需要搭接嚴(yán)密，一旦形成滲漏通道，將會(huì)對(duì)防滲施工質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響。而本工程壩體由礫石土建筑而成，采用該方案，需要承擔(dān)較大的施工風(fēng)險(xiǎn)[1]。

2.3 塑性混凝土防滲墻方案

防滲墻頂設(shè)計(jì)高程129.8 m，防滲墻軸線距壩軸線3 m，軸線長(zhǎng)233 m，沿軸線進(jìn)行塑性防滲墻施工，注意防滲墻深入強(qiáng)風(fēng)化基巖，深度控制在1 m。墻身厚度為30 cm，通過(guò)在壩體的內(nèi)部，形成一道連續(xù)的防滲幕墻，通過(guò)降低壩體浸潤(rùn)線，實(shí)現(xiàn)壩體防滲。相較于高壓防滲墻施工，塑性混凝土防滲墻施工防滲性能更好，并且整體施工工序簡(jiǎn)單，工期較短，工藝較成熟。

通過(guò)對(duì)上述三種施工方案進(jìn)行對(duì)比分析，最終選擇塑性混凝土防滲墻方案作為本次壩體防滲施工方案。

3 壩體防滲加固技術(shù)的實(shí)施

3.1 平臺(tái)填筑施工

結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，考慮到需要進(jìn)行混凝土澆筑、大型施工機(jī)械設(shè)備遷移等工作，計(jì)劃沿著防滲墻軸線進(jìn)行作業(yè)平臺(tái)修筑。在防滲墻軸線上游側(cè)，為抓斗施工平臺(tái)，平臺(tái)寬度應(yīng)在10 m以上。在防滲墻軸線下游側(cè)，設(shè)置為混凝土運(yùn)輸及澆筑施工作業(yè)平臺(tái)，平臺(tái)寬度也應(yīng)在10 m以上。兩側(cè)施工平臺(tái)修筑采用碎石鋪筑方式，通過(guò)振動(dòng)碾壓壓實(shí)處理。防滲導(dǎo)墻采用了凝土結(jié)構(gòu)，混凝土材料強(qiáng)度等級(jí)為C25，整體呈L型斷面。導(dǎo)墻截面尺寸為：厚30 cm，高200 cm，為保障導(dǎo)墻具有較高的承載力，施工時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行鋼筋配置，見(jiàn)圖1。

圖1 塑性混凝土防滲墻施工平臺(tái)布置圖（尺寸單位：cm）

3.2 防滲導(dǎo)墻施工

借助經(jīng)緯儀等測(cè)量工具，完成防滲導(dǎo)墻中心線放線測(cè)量工作，在放出的中心線兩側(cè)，利用灰線撒出導(dǎo)槽坡頂線與坡腳線，挖掘機(jī)以此為依據(jù)，完成基槽開(kāi)挖?；坶_(kāi)挖完成后進(jìn)行刷坡，該施工可采用挖掘機(jī)與人工結(jié)合方式，先由挖掘機(jī)粗整，再由人工精整，坡度比為1∶1.5。然后開(kāi)展導(dǎo)墻混凝土澆筑工作，待混凝土固結(jié)達(dá)到一定強(qiáng)度后，進(jìn)行回填土處理，采取分層回填方式，即每回填30 cm,進(jìn)行一次夯實(shí)，確保壓實(shí)度滿足施工要求。

3.3 槽段劃分與施工成槽工作

槽段劃分時(shí)，劃分的長(zhǎng)度應(yīng)盡量長(zhǎng)一些，可有效減少槽段接頭數(shù)量，更加有利于墻體形成一個(gè)整體。結(jié)合工程實(shí)際與以往施工經(jīng)驗(yàn)，將全長(zhǎng)233 m的防滲墻劃分為了兩期槽段，槽段數(shù)量為29個(gè)，每個(gè)槽段長(zhǎng)度為8 m，先進(jìn)行一期槽段施工，再進(jìn)行二期槽段施工。成槽施工選擇由沖擊鉆與液壓斗相結(jié)合的“兩鉆三抓”方式。

固壁泥漿與清孔換漿施工。固壁泥漿主要作用是冷卻鉆頭、潤(rùn)滑鉆具，并降低鉆孔泥屑對(duì)鉆進(jìn)過(guò)程的干擾，同時(shí)要求泥漿要具備一定的抗剪強(qiáng)度，發(fā)揮出支撐槽壁的作用?；谏鲜鲆?，需要做好固壁泥漿材料配比，見(jiàn)表1。膨脹土泥泥漿具有良好的觸變性、高造漿率、低含砂量、高護(hù)壁性等優(yōu)點(diǎn)。因此可以作為一種理想的護(hù)壁制漿材料。除此之外，還需要采用分散劑（工業(yè)碳酸鈉，Na2CO3）、增粘劑（為中粘類羧甲基纖維素鈉，CMC）。完成固壁漿配制后，需要先存放24 h，在經(jīng)過(guò)充分的水化溶脹后再使用[2]。

表1 固壁泥漿配比表

3.4 防滲墻澆筑與槽段連接

塑性混凝土澆筑采用泥漿下直升導(dǎo)管法，采用沖擊鉆進(jìn)行輔助導(dǎo)管安裝。針對(duì)一期槽端導(dǎo)管，距離孔端或接頭管之間的間距為1 m～1.5 m，二期則控制在3.5 m以內(nèi)，在每一個(gè)槽孔之中，均設(shè)置有3套導(dǎo)管。在進(jìn)行混凝土澆筑過(guò)程中，先由混凝土輸送泵將塑性混凝土送至槽口大儲(chǔ)料斗，儲(chǔ)料斗下方經(jīng)溜槽連接各導(dǎo)管料斗，導(dǎo)管料斗在裝滿混凝土料后，通過(guò)提出隔板，完成混凝土澆筑。結(jié)合槽段的長(zhǎng)度，進(jìn)行第一次混凝土澆筑時(shí)，澆筑量應(yīng)在6 m3以上，注意塑性混凝土拌和澆筑應(yīng)保持連續(xù)性，導(dǎo)管插入混凝土深度控制在1 m～6 m，結(jié)合混凝土上升速度，及時(shí)拔出導(dǎo)管，保障不同導(dǎo)管下料均勻性[3]。

槽段連接時(shí)，一是接頭管法，該方法具體實(shí)施如下，在槽孔進(jìn)行澆筑前，可在槽孔的兩端，進(jìn)行鋼制接頭管設(shè)置，在澆筑的混凝土完成初凝后，再將鋼制接頭管直接拔起，注意控制好上拔速度，確保其適應(yīng)于混凝土澆筑增長(zhǎng)速度。在完成混凝土澆筑后，等待8 h，可將接頭管從混凝土內(nèi)拔出，最終形成混凝土接頭孔。這種方法具有良好實(shí)效性，但缺點(diǎn)也比較明顯，上拔導(dǎo)管過(guò)程中，較為困難，并且還需要準(zhǔn)確把握混凝土初凝時(shí)間節(jié)點(diǎn)，過(guò)早過(guò)晚拔出都有可能造成堵管或混凝土塌落問(wèn)題。二是套打一鉆法。該施工方法能夠有效糾正槽孔的導(dǎo)向孔，并且不受混凝土凝結(jié)時(shí)間影響，自身具有良好的靈活性。因此，采用套打一鉆接頭方法。

4 總結(jié)

綜上，繁榮水庫(kù)壩體防滲加固是一項(xiàng)非常復(fù)雜系統(tǒng)的工程，在實(shí)際選擇壩體防滲加固技術(shù)時(shí)，應(yīng)做好不同方案比選，選擇最為適合的防滲加固技術(shù)。在工程方案中，繁榮水庫(kù)壩體防滲選擇了塑性混凝土防滲加固技術(shù)。實(shí)踐證明，該防滲施工技術(shù)非常適合本工程壩體防滲施工，起到了良好的防滲效果，有著非?？捎^的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。