城头水库除险加固工程低弹模混凝土防渗墙施工质量控制与检测

范国平,陈文亮

(1.兰溪市城头水库管理处,浙江 兰溪 321100;2.浙江省水利河口研究院,浙江 杭州 310020)

混凝土防渗墙一般可分为普通混凝土防渗墙、塑性混凝土防渗墙、黏土混凝土防渗墙等。浙江省在水库除险加固工程实践中,为满足坝体变形,同时又有较高的耐久性的要求,采用弹模与强度稍高于塑性混凝土的低弹模混凝土防渗墙(其弹模＜10000 MPa,抗压强度＜10 MPa)[1]。低弹模混凝土防渗墙由于比普通混凝土防渗墙具有较低的弹性模量,更能适应不均匀受力及相应的变形,使墙体的应力状态得到较大的改善,同时又节省投资,已成为浙江省土石坝病险水库坝体防渗处理最主要的措施之一。

防渗墙工程是重要的隐蔽工程,为确保施工质量,需要进行严谨的施工和有效的质量监控。为此,该文结合城头水库除险加固工程低弹模混凝土防渗墙的施工,阐述了低弹模混凝土防渗墙成墙前施工质量控制、检测以及成墙后质量检测等内容。

1 工程概况

城头水库位于兰溪市境内钱塘江水系兰江支流梅溪上游,坝址位于横溪镇,距兰溪市45 km。坝址以上控制集雨面积21.75 km2(其中引水面积3.75 km2)。城头水库是一座以灌溉为主,结合防洪、发电和供水等综合利用的中型水库。

城头水库除险加固工程建设的任务是通过对大坝等建筑物的除险加固,消除水库安全隐患,确保工程安全,恢复工程原有设计功能。除险加固工程建设主要有:拦河坝除险加固、溢洪道改建、输水隧洞改建、新建放水支洞、新建改建上坝公路等。

拦河坝防渗加固采用低弹模混凝土防渗墙,其轴线位于坝轴线上游0.4m处,防渗墙顶高程215.00 m,墙底高程最低为175.5 m,最大墙深40 m,墙厚0.8 m。设计控制指标为:抗压强度 R28≥9.0 MPa,弹性模量 E≤6000 MPa,渗透系数K≤1×10-7cm/s,极限水力坡降 Jmax≥150,抗拉强度 σ28≥0.8MPa。

2 防渗墙成墙施工质量控制

混凝土防渗墙施工质量主要与造孔工艺、孔斜、导管间距及埋深、导管底高差、施工用泥浆、原材料及混凝土拌和物、混凝土与泥浆的密度差、混凝土浇筑速度、孔底淤积厚度等因素有关,每个因素若不满足要求或检测不准确,都会影响防渗墙的施工质量。

SL 174—96《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》对防渗墙造孔质量控制、清孔质量控制、混凝土浇筑质量控制有明确的规定。城头水库坝体低弹模混凝土防渗墙施工过程中严格按规范有关规定及设计要求进行质量控制,施工过程质量控制措施如下:

2.1 槽孔建造质量控制

防渗墙的槽孔开挖是防渗墙施工关键工序。施工中随时对造孔的孔形及孔斜质量进行检查:①孔位:实地测量检查孔位,钻孔中心偏差不得大于3 cm;②孔深:利用测钎逐一检测,其结果不得小于设计孔深;③孔斜:利用十字井法逐一检测,其孔斜率不得大于0.4;④槽孔宽度:可用量测终孔钻头直径判定。

2.2 嵌岩深度质量控制

基岩面深度的准确鉴定,是保证整个防渗墙嵌岩深度的关键。施工过程中,由地质工程师对每个槽段的岩样进行鉴定,确定是否深入基岩,要求防渗墙墙底基础深入弱风化基岩深度1.0 m以上。

2.3 清孔质量控制

槽孔施工完成后,在浇筑混凝土之前的关键工序是清孔换浆,其目的是将槽孔中携带的钻渣和已经被污染的泥浆用新鲜的泥浆转换出来。清孔质量的好坏直接影响墙体质量,清孔不彻底,槽底的落淤物不能被彻底掏出,会造成基岩与防渗墙体分离,形成透水带;泥浆未被完全置换出来,大量钻渣或离析的泥浆在浇筑混凝土过程中发生大量钻渣进入混凝土防渗墙中,造成泥沙进入墙体,影响墙体质量。施工过程中的检查方法为:①利用测钎、测饼逐一检测,其孔底淤积应≤10 cm;②利用泥浆比重秤检查,清孔后泥浆密度≤1.20 g/cm3;③测定清孔后泥浆含砂量,其含砂量不得＞10%;④利用泥浆粘度计测定,其清孔后泥浆黏度不得＞30 s;⑤接头孔壁刷洗,检查刷子钻头基本不带泥屑为合格。

2.4 混凝土浇筑质量控制

按要求进行各种原材料的检验,保证配料准确,配置足够排量的混凝土泵送设备,确保浇筑的上升速度;浇筑前对拟用的导管进行密封压水,检查导管是否漏水,防止导管在浇筑过程中发生漏浆、混浆现象;混凝土浇筑过程中,严格控制混凝土面的高差。施工过程中现场检查措施主要有:①砂石料含水率测定,随时调整施工配合比;②每班次测定混凝土坍落度,要求控制在180～220 mm;③导管定期进行密封承压试验,以防漏水,影响浇筑质量。

通过质量控制,各槽段入岩深度、孔位偏差、孔斜、孔底淤积厚度等指标均满足规范和设计要求,成墙施工质量控制检测成果见表1。

表1 城头水库坝体混凝土防渗墙成墙前施工质量控制成果表

3 低弹模混凝土防渗墙配合比试验

浇筑防渗墙的混凝土和普通混凝土的设计控制指标不完全相同,必须通过试验进行配合比的优选,以保证工程质量。通过对不同的水胶比、砂率和不同的膨润土、外加剂掺量下的防渗墙混凝土进行性能试验,推荐施工配合比见表2。推荐的配合比抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量等均满足设计指标要求。

表2 城头水库坝体低弹模混凝土防渗墙施工配合比表

4 防渗墙工程质量检测

该工程施工过程中,施工单位按照 《浙江省水利水电工程质量检测实施办法》中相关要求进行原材料、中间产品检测,监理单位在施工自检的基础上做好平行检测工作,施工单位及监理单位对原材料及中间产品均委托具有资质的试验单位进行检测,业主委托浙江省水利水电工程质量监督检验站进行第三方检测。

4.1 原材料质量检测

水泥:主要检测指标:细度、安定性(雷氏法)、标准稠度用水量、凝结时间、抗折强度、抗压强度等。

粗骨料:主要检测指标:松散堆积密度、表观密度、含泥量、针片状颗粒含量、压碎值、超逊径等。

细骨料:主要检测指标:松散堆积密度、表观密度、细度模数、饱和面干吸水率、黏土淤泥及细屑含量、有机质含量等。

膨润土:主要检测指标:过筛率、含水率、膨胀指数等。

城头水库坝体低弹模混凝土防渗墙原材料质量经第三方检测均合格。

4.2 低弹模混凝土物理力学性能检测

低弹模防渗墙混凝土物理力学性能检测是对设计提出的抗压强度、弹性模量、渗透系数、水力坡降、抗拉强度等指标进行检测。施工单位自检的数量要求如下:抗压强度试件每100 m3成型1组,每个墙段至少成型1组;抗渗性能试件每3个墙段成型1组;弹性模量试件每10个墙段成型1组;抗拉强度试件每5个槽孔成型1组。监理和业主委托的第三方检测单位进行了抽检,经各方的自检和抽检,城头水库坝体低弹模防渗墙混凝土物理力学性能均满足设计要求。

4.3 成墙后质量检测

检查墙身质量在成墙1个月后进行。检查内容为墙体的均匀性、可能存在的缺陷和墙段接缝。检查采用钻孔取芯和无损检测等方法。

钻孔取芯法检查一方面检查混凝土芯样材料均匀、完整情况以及有无孔洞、夹泥和混浆等质量问题,另一方面通过芯样检测芯样抗压强度、抗拉强度、弹性模量、抗渗等级或渗透系数等物理力学性能指标。

无损检测法采用超声波法。采用双孔的一发一收法和单孔的一发双收法,测量超声波脉冲在混凝土中传播的速度、首波幅度和接受信号主频等声学参数,并根据这些参数及其相对变化,判定影响混凝土连续性和完整性的缺陷,缺陷诸如不密实区、空洞、裂缝和夹杂泥沙杂物等。

坝体防渗墙混凝土钻孔取芯检测表明防渗墙混凝土物理力学性能指标基本满足设计要求,其中弹模受龄期影响略有超标,超声波检测表明防渗墙墙体均质性、密实性好,检测成果见表3。

表3 城头水库坝体低弹模混凝土防渗墙成墙后检测成果表

续表3

6 结 语

兰溪市城头水库除险加固工程坝体低弹模混凝土防渗墙施工质量控制和检测按SL 174—96《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》执行。施工过程中严格控制施工质量,质量控制与检测满足规范与设计要求。混凝土原材料及中间产品质量检测分施工单位自检、监理平行检测、第三方抽检三个层次进行。混凝土配合比合理,原材料检测合格,混凝土物理力学性能经机口取样和钻孔取芯检测均满足设计要求,超声波检测表明防渗墙墙体均质性、密实性好。

[1]华伟南.坝体低弹模混凝土防渗墙质量安全控制研究[J].浙江水利科技,2010(1):54-58.

[2]中国水利水电基础工程局.SL 174—96水利水电工程混凝防渗墙施工技术规范[S].北京:中国水利水电出版社,1996.

[3]中国水利水电基础工程局.DL/T 5199—2004水电水利工程混凝防渗墙施工规范[S].北京:中国电力出版社,2005.