塑性混凝土防渗墙在溪霞水库大坝加固中应用

李震宇 聂小军

1 工程概况

溪霞水库位于江西省新建县溪霞镇境内，距南昌市 25 km，总库容 4 936万 m3，是一座以灌溉为主，结合城镇供水、养殖、发电等综合利用的中型水库，枢纽建筑物有大坝、灌溉涵管、溢洪道等。

工程区属低山丘陵地貌，区内水文地质条件较复杂，坝址区出露有第四系全新统堆积层和震旦系下统上施组变质砂岩和石英岩。大坝为均质土坝，据多年的运行情况看，坝体质量较差，坝基存在严重的渗漏问题。

2 设计、施工情况

大坝加固由江西省水利规划设计研究院设计，采用塑性混凝土防渗墙垂直防渗。防渗墙布置于坝轴线上游 3.5m处，墙顶高程为 45.3m，主要设计指标和技术要求为:防渗墙设计厚度为0.6m，深入基岩 0.5m，渗透系数 K≤1.0×10-6cm/s，抗压强度R28≥2.0MPa。施工段桩号为 0+120～1+020，据施工资料统计，平均成墙深度 22.6m，最大墙深 31.7m。

3 塑性混凝土防渗墙施工工艺

1)施工平台的开挖:根据设计图纸，确定施工平台位置和高程，开挖平整施工场地。2)先导孔施工:在施工平台上用 300型地质钻机每隔 20m打一个先导孔，大致确定防渗墙轴线基岩高程。3)导墙施工:用经纬仪放样防渗墙轴线，根据防渗墙轴线施工混凝土导墙，导墙采用现浇钢筋混凝土结构，导墙内部尺寸宜做成比防渗墙的厚度宽 0.05 m～0.1m，导墙断面图见图 1。4)泥浆系统布置。泥浆池布置在施工平台的上游侧坝中间，设泥浆池和沉淀池，配高速泥浆搅拌机、泥浆泵、管线等共同组成。5)防渗墙孔段划分及施工次序:从防渗墙一端按顺序编排孔号，每孔长度 6m，长 900m划分为 150个槽孔。施工程序为:单号孔造孔→清孔换浆→浇筑塑性混凝土→下一个单号孔。当两个相邻单号孔混凝土达到一定强度后方可施工双号孔。

4 主要施工方法

1)槽孔开挖。槽孔采用泥浆护壁薄壁抓斗开挖，施工时一孔分成三段，先抓两头再抓中间，长度分别为 2.8m，2.8m，0.4m，全部完成后即成一个长为 6m槽孔，质量检查合格后即可清孔换浆。

2)泥浆护壁。抓斗开槽时，要不断向孔内补充新泥浆，使其充满整个槽孔段内，泥浆液面要保持在不致外溢的最高位，中途暂停施工时，浆面不应低于导墙顶面 30 cm～50 cm。在同一槽段遇到不同的地质条件时，要注意调整泥浆的性能和配合比，以适应不同的地质情况，防止塌孔。护壁泥浆配合比见表 1。

表1 每立方米泥浆各原材料用量 kg

3)清孔换浆。造孔完成后，将泥浆泵放入孔底，抽出孔底沉渣和孔内浮渣，同时在孔口注入新鲜泥浆以便置换孔内泥浆，直到孔内浆液中无明显粒状碎屑，换浆指标为:孔内浆液密度不大于 1.3g/cm3，粘度不大于 30 s，含砂率小于 10%，清孔换浆后应尽快安排混凝土浇灌，最长不宜超过 4 h。清孔换浆 1 h后，孔底淤积厚度增加应小于 10 cm。

4)塑性混凝土浇筑。接头管的布设:在一期孔混凝土浇筑前，为保证一期孔与二期槽孔混凝土有良好搭接，在一期孔两端设半圆形接头管(用 φ600mm半圆形钢管制成)。混凝土浇筑:混凝土浇筑采用“直升导管法”，浇筑导管必须先试压，避免不合格的导管入槽，管头法兰盘必须连接紧固，防止泥浆进入混凝土浇筑导管内，混凝土浇筑导管要下至距孔底 15 cm～25 cm，技术上按浇筑水下混凝土的要求进行。

5 施工过程质量控制

5.1 成槽质量控制

造孔质量检查指标主要有:中心偏差、孔斜率、孔宽、入岩深度、孔底淤积厚度及刷壁质量。

1)中心偏差、孔斜率及孔宽:采用经纬仪进行轴线定位后，编号确定每个槽孔的中心位置，并用桩标出，孔位允许偏差不大于3 cm。孔斜率不得大于 0.4%。施工前检查抓斗尺寸，要确保抓斗宽度不小于设计防渗墙的厚度。

2)入岩深度:根据设计及先导孔的地质复勘资料大致判别槽孔的岩面深度，当孔深接近预计的基岩面时，要检查抓斗出渣情况，并取样鉴别，确定岩面深度，经确认基岩面后再抓深 50 cm～80 cm为宜。

3)孔底淤积厚度及双号孔的刷壁质量:清孔换浆后应尽快浇灌混凝土，时间过长淤积厚度增加大于 10 cm时，应重新清孔。双号孔清孔换浆结束前，要用吊车配合特制的钢丝刷对单号孔侧的混凝土分段刷洗，合格的标准是刷洗过程中孔底淤积不再增加。

5.2 泥浆质量控制

施工过程中泥浆质量控制的指标有:泥浆密度、泥浆粘度、泥浆含砂率。泥浆质量应符合表 2的要求，对劣化泥浆应废弃处理。

表2 泥浆质量控制指标

5.3 混凝土浇筑质量控制

塑性混凝土的原材料按规范和技术要求进行抽样检验，质量合格后才允许进场使用。浇灌时根据配合比报告称量配制，坍落度控制在 18 cm～22 cm，扩散度控制在34 cm～40 cm。开浇后应保证混凝土的连续供应，且孔内混凝土面上升速度不得低于 2m/h。浇筑过程中要经常测量混凝土导管内外的混凝土面的高差，以控制导管埋入混凝土的深度在 1.0m～6m之间。随着混凝土上升接头管要适当活动并逐渐往上拔，起拔时机根据混凝土初凝时间确定，要防止铸管，但也不能起拔太早，否则将导致接头混凝土塌落，不能形成弧形接头。

6 施工质量检测结果

6.1 混凝土试块抗压和抗渗性能检测

每个槽孔浇筑过程中，在孔口随机取样，按每个槽孔分别取一组试件(即抗压 3块，抗渗 6块)，150个槽孔共计 150组抗压、抗渗试件，28 d龄期后对检测结果进行统计，根据统计结果知，抗压和抗渗性能均满足设计要求。

6.2 探坑开挖检查

在防渗墙上取 4号，54号，111号，145号孔探坑检查，探坑深度为 3.1m～3.4m，并从墙体中取芯进行抗压和抗渗指标检测。外观检查结果为:防渗墙外观平整，完整性、连续性好，混凝土密实，接头紧密无夹泥层，墙体厚度满足设计要求。4个探坑各取芯一组，检测结果为:抗压强度 2.0MPa～8.2MPa，抗渗系数 3.91×10-8cm/s～3.96×10-7cm/s，满足设计要求。

7 结语

1)塑性混凝土防渗墙施工技术在新建县溪霞水库大坝除险加固中得到了成功应用，它具有施工质量好，成墙厚度适中，速度较快，防渗效果好的特点，较适合用于中低土坝的坝基和坝体的防渗。

2)通过对加固后溪霞水库大坝坝基测压管、坝体测压管及渗流量观测资料分析，发现浸润线降低，渗流量减小，坝体、坝基渗流稳定，取得了预期的加固效果。

[1] 关志诚.土石坝基础混凝土防渗墙关键技术指标选择[J].水利水电技术，2009(5):31-34.

[2] SL 174-96，水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范[S].