泵送法封堵水库底涵的施工实践

顾东海

摘要:在水库除险加固工程施工中,底涵封堵得好坏是防渗墙顺利施工的关健。如何阻止防渗墙造孔泥浆从底涵渗漏是问题的主要因素。本文介绍用泵送砂浆充盈底涵、回填水泥浆充填底涵周围土体、防渗墙单孔回填砼是解决防渗墙穿过底涵的处理方法的施工实践。

关健词:泵送法;封堵水库底涵;施工实践

1 工程概况

嵊州市前岩水库除险加固工程的主坝是一座粘土均质坝,因大坝背水坡脚有大量渗水点及坝体填筑材料渗透系数较小,分析大坝可能出现了集中渗流现象,因此大坝坝体的渗透稳定性较差。根据对坝体的填筑材料的击实试验,其压实系数为0.75~0.87之间,小于压实系数0.96的要求,主坝的原有土方的碾压质量不是很理想。为确保本工程加固质量,设计采用C10W6砼防渗墙来处理大坝的渗透稳定,同时在防渗墙轴线上设计有一排帷幕灌浆来处理坝底、坝肩的渗漏问题。

在主坝0+323m(41#槽8#孔)、高程58.6m处防渗墙施工地段有一只从坝底穿越的底涵(底高程57.6m)。据业主提供的资料及现场勘测,该涵洞进口为0.3m直径的瓦管,长度20m,其余地段为高0.6m,宽0.4m,长40m的干砌石拱涵,而41#槽设计底高程在52.54m～53.27m之间,砼防渗墙施工须穿过底涵造孔至设计高程,因此,在41#槽砼防渗墙造孔施工前,须对底涵进行封堵。封堵作用主要体现在以下两方面:

1.1 在施工阶段确保施工机械的安全和坝体的安全

防渗墙施工过程中,各防渗墙槽段在造孔、清孔、浇筑时都有大量泥浆存在,对槽段起到了固壁、防渗的作用。如果封堵效果不理想,致使泥浆从底涵大量流失,使槽段的泥浆面下降,施工机械的自重和施工期间的振动会使坝体临空面造成坍塌,坝体因此会受到了破坏。

1.2 使坝体、砼防渗墙的防渗效果进一步改善

根据设计地质报告,底涵的存在,对坝体会造成一定的渗漏。底涵封堵得好,可以进一步改进坝体的防渗功能,同时可以改进砼防渗墙施工质量,因为底涵有渗漏存在,在砼浇筑时会造成防渗墙砼的水泥浆流失,使砼防渗墙的施工质量降低。

2 底涵封堵设计施工方案选择

本工程施工图上最初设计的方案为灌纯水泥浆,要求对老涵管进水口水平开挖5米后,埋设好灌浆管并在底涵涵管内用砼封堵2m,完成后坝体回填压实,在砼防渗墙局线以外5m的涵管内封堵2m砼并埋设灌浆管,待砼强度达到标准后,进行回填灌浆施工。

按此方案施工,可以减少因灌浆压力过高造成对坝体破坏,同时回填灌浆进行多次复灌后也能达到良好封堵效果。

但从施工角度来说,具有一定的施工困难,主要有以下几方面:

2.1 须对迎水坡大方脚基础进行较大面积的开挖,否则回填土的压实质量很难达到标准,同老坝体与新填土结合部位易产生搭接缝,回填土的沉降量也与老坝体不一样,易产生开裂,上述因素对坝体稳定不利。预计将产生开挖土方150m3,回填150m3。

2.2 防渗墙局线以外5 m处的老涵管位置在穿过坝体的公路上,须对公路进行封道处理,增加了政策处理的难度,预计开挖土方100m3,回填100m3。

2.3 对工程进度来说,当时正值防渗墙施工高峰期,增加灌浆设备在施工中会造成一定的交叉作业。

因此须考虑另一种能符合施工实际情况施工方案来处理涵洞的封堵。

在本工程防渗墙施工期间,为满足施工需要,现场配备相应的拌和机和砼输送泵,考虑到该砼输送泵水平泵送距离可达300m,对底涵封堵具有一定的优势。为确保原涵洞封堵严密,结合以往施工经验,我们在做预案时采取3次封堵的办法,以确保封堵成功:

为了阻挡泵送管的回弹以及使水泥砂浆在泵送时不从进水口溢出,从而最大程度上保证砂浆向出水口输出,在底涵进水口砌1m厚M10浆砌块石(内埋砼泵送管)挡墙,在浆砌块石强度达到70%后,采用M10水泥砂浆通过泵送管从进水口对原涵洞进行第1次封堵。

进水口封堵完成后,如果输送泵泵送的水泥砂浆不能到达出水口,则按上述进水口处理的方法,对出水口原涵洞进行第2次封堵,使整个涵洞内砂浆充填密实。如果第一次封堵时水泥砂浆已从出水口流出,则从出水口用高浓度水泥浆进行回填灌实。

封堵砂浆、水泥浆强度达到70%后,在坝顶底涵位置进行单孔造孔,造孔至原涵洞底板以下1m时,停止造孔,立即采用防渗墙C10W6砼浇筑到原涵洞上口3 m(高程61.60m)位置处。

经现场各参建单位的论证,设计单位同意,将泵送水泥砂浆方案作为封堵底涵的实施方案。

3 施工过程

在进水口浆砌石挡墙强度达到70%后,从进水口实施泵送砂浆施工,底涵计算容积为11m3,在实际施工中泵送入砂浆10m3后,出水口就有水泥砂浆流出,泵送入15m3水泥砂浆(按拌和机出料量计)后,泵送出的水泥砂浆基本充满了出水口整个洞口,据现场估算,大约有1m3砂浆从出水口溢出,因此有将近3m3砂浆进入干砌石拱涵四周的土体内。考虑到砂浆已充盈出水口,决定停止泵入砂浆,对出水口进行必要的封口和浆砌石挡墙砌筑。

为保证封堵质量,在出水口浆砌挡墙达到70%后,再次实施输送泵砼泵送作业,因第一次泵送作业已基本使底涵充满砂浆,在第二次泵送作业时采用泵送水泥浆,其水灰比为1:2(水:水泥)施工,主要目的是泵送入的水泥浆体进一步充盈底涵、干砌石体周围用高浓度水泥浆进行回填灌实。当出水口周围土体出现水泥浆大量渗出后停止施工。

在回填砂浆后7天,在防渗墙轴线与底涵相交位置进行单孔造孔,并在造孔槽段备5T水泥和膨润土,以备漏浆时回填之用。造孔进入底涵位置时,造孔进尺只有0.2m/h,在施工过程中槽段泥浆面并无明显下降,说明底涵砂浆回填相当密实,按造孔进尺的速度来说,与基岩造孔的速度差不多。考虑到底涵底的孔深达11米,在完成造孔深度12米后,按预先方案要求,回填防渗墙砼到61.60m高程,24小时后再对该孔重新造孔,使底涵位置处有一个较好二衬砼面来保证整个41#槽段成槽。

4 效果评价

41#槽段于2008年11月15日施工,12月1日完成槽段的浇筑任务,在41#槽段成槽过程中,没有出现造孔泥浆、清孔泥浆的流失,从施工质量上讲,对底涵的封堵是符合预期目标的。

从投资角度上来讲,泵送砂浆封堵底涵的施工方案主要工程量有15m3泵送砂浆和2T水泥的水泥浆、10m3浆砌石,总投资只有8000元左右。如果采用灌水泥浆的方案,土方开挖、回填工程量达500m3,泵入水泥浆将达到20T水泥,封口砼5m3,投资达3万元以上。采用泵送砂浆的方案将节约2.2万元,同时对坝体无大的损伤。

结束语

从总体效果评价上来说,本施工方案的施工工序比较简单,施工工期也较水泥灌浆方案短,底涵封堵的施工质量从造孔时效果来看也较好,造价也比用水泥灌浆方案也有所降低,是各参建单位运用创新思维,利用现场设备成功处理底涵封堵的施工实践。