石门水库大坝混凝土防渗墙加固与检测

贺芳丁，董延朋，王艳春

(1.山东省水利科学研究院，山东 济南 250013；2.枣庄市水利勘测设计院，山东 枣庄 277800)

石门水库位于诸城市林家村镇石门村南，潍河水系芦河上游，控制流域面积22km2。水库总库容1002万m3,兴利库容 604万m3,兴利水位129.80m，死库容66万m3，死水位122.44m。是一座以防洪、农业灌溉为主，兼有水产养殖等综合利用的中型水库。水库枢纽工程由大坝、溢洪道（闸）、放水洞等部分组成。

因水库始建标准低，施工质量差，加之多年运行维修养护不足，致使水库存在严重安全问题，2007年经安全鉴定为险库。大坝工程主要存在以下病险问题：大坝填筑质量差，坝顶宽度不足，上游坝坡沉陷变形严重。下游坝坡抗震不稳定，上游砂壳与坝基砂层相对密度低，存在地震液化可能。大坝护坡与排水体质量差。大坝高程132.00m以上为含砾砂土层，渗透系数偏大。部分坝段心墙高程131.67m以下渗透系数不符合规范要求。阶地坝段未清基，下伏砂层；桩号0+207～0+536截水槽下砂层未清除，坝后渗漏严重，存在渗透变形可能。

1 加固设计

石门水库除险加固内容主要包括大坝、溢洪道、放水洞工程等。根据大坝存在的安全问题，坝体加固设计为：坝顶加宽至7.5m，上游侧设防浪墙，下游培厚。放缓上游坝坡，上下游设压重平台。大坝桩号0+220～0+710段设砼防渗墙截渗，对桩号0+000～0+365、0+556～0+670段坝基进行帷幕灌浆。防渗墙要求采用不大于C5塑性砼，墙厚0.3m，墙顶高程132.0m，墙底入岩1.0m。砼防渗墙的技术要求如下：

1）混凝土防渗墙槽段长度、成墙厚度、套节厚度控制要求：槽段按两个期序划分，长度应结合地质条件、施工部位、造孔方法、导管布置、浇筑能力等因素确定,槽孔长度控制在5.0～9.0m之间。成墙厚度应符合设计文件及图纸的要求。2）槽孔中心线和垂直度控制要求:严格按规范要求对混凝土防渗墙槽孔定位,孔位允许偏差不大于±3%,孔斜率不大于0.4%,孔位中心在任一深度处偏差值不大于设计墙厚的1/3。3）清孔换浆控制要求:清孔换浆合格后,孔底沉渣厚度≤10cm,孔内泥浆比重≤1.05g/cm3。粘度≤30s，含砂量≤10%。二期槽孔清孔应采用刷子钻头清除套接孔壁上的泥皮，以刷子钻头上不带泥屑、孔底淤积满足设计要求为合格标准。清孔合格后，应在4h内浇筑墙体材料。如因故延长时间，应经监理工程师批准，并采取其他防止淤积的措施，但待浇时间最长不得超过8h，否则应重新清孔。4）墙体材料物理力学控制指标：墙体材料入孔时的坍落度为18～22cm，保持15cm以上的时间应不小于1.0h；扩散度为34～38cm。

塑性砼的各项指标达到:抗压强度:R28=3～5MPa（保证率 80%）；弹性模量：E28=700～1000MPa；渗透系数：K≤1×10-7cm/s。

2 混凝土防渗墙成墙质量检验方法

薄防渗墙成墙质量检验一般采取现场检查和取样室内试验检测等方法。

主要有4种检测方法。1）原材料检测：依据国家或行业相关规程规范中的相同项目内容的有关规定执行。2）钻孔检测：在成墙28d后，沿防渗墙轴线布设钻孔检查点进行钻孔检查,进行墙体质量的整体性分析;利用钻孔做压水试验检测防渗墙的渗透系数。3）机口取样检测:在混凝土搅拌机口或浇筑槽口留取试样，做室内试验以检测其抗压强度、渗透系数、弹性模量。4）地质雷达检测：对墙体进行整体均质检查。

3 混凝土防渗墙成墙质量检验结果

3.1 原材料检测结果

防渗墙工程所用水泥为山东隆泰水泥有限公司生产的P.C32.5复合硅酸盐水泥，共抽检2组，检测结果 （详见表1），水泥试验结果符合GB175—2007《通用硅酸盐水泥》的标准要求。

砂子共抽检2组，检测结果（详见表2）均满足设计和规范要求。

石子共抽检2组，各项指标（详见表3）均符合《评定标准（一）》附录一的有关规定。

3.2 防渗墙槽孔及泥浆检测结果

槽孔及泥浆检测项目7项：孔位偏差、终孔深度、最大孔斜、泥浆比重、粘度、含砂量及沉渣厚度。共抽检105点次，合格105点次，合格率100%。检测成果见表4。

3.3 混凝土抽样检测

塑性混凝土检测项目包括抗压强度、弹性模量、渗透系数。

塑性混凝土抗压试块抽检6组，抗渗试块抽检3组，弹模抽检3组。

防渗墙墙体的物理力学性能试验，试验结果见表5：防渗墙墙体物理力学指标满足设计要求。

3.4 探地雷达检测结果

现场共检测防渗墙长度为490m，根据标准对探地雷达图像进行分析解释，处理图像中横向距离代表天线的行程。

防渗墙体探地雷达检测图像中所标注的干扰异常，根据现场记录系停靠在附近的挖掘机所造成的影响；图像上部不规则的反射异常波形是由于墙体上部清理面不规则所导致的。在深度10m以下所出现的孤立的弧形反射也被认为是干扰异常。

通过对异常的识别，剔除外界干扰因素的影响，可看到雷达图像色谱是均匀的，分析认为防渗墙混凝土内部密实性较好，墙体连续，不存在断墙、矮墙或墙体中断。图像下部墙体底部界面不明显，分析认为防渗墙体与底部介质接触效果较好；在深度约16m处隐约可以看到雷达波反射界面，分析认为可能是底部灌浆的变化层面。

表1 水泥检测结果表

表2 砂子检测结果表

表3 石子检测结果表

通过对资料的分析与处理，得出以下结论：防渗墙整体连续性较好，未发现有断墙、矮墙或墙体中断等现象；墙体密实性较好，未发现墙体混凝土离析、孔隙、蜂窝等不密实现象；雷达图像显示墙体底部界面不明显，分析认为混凝土墙体与下部介质接触较好。

3.5 砼防渗墙钻孔、注水试验结果

大坝混凝土防渗墙钻孔取芯检测，共抽检3孔，孔位桩号分别为0+420、0+510、0+600。钻孔取芯采用液压150型钻机，73mm钻头。

现场注水试验成果：在桩号0+420、0+510、0+600处布置了3个检查孔，钻孔深度均为13.0m，经现场注水试验测得防渗墙的渗透系数分别为7.5×10-8cm/s、8.0×10-8cm/s、7.2×10-8cm/s; 均满足设计要求 (K≤1×10-7cm/s)。

表4 砼防渗墙槽孔检测结果表

表5 砼防渗墙物理力学性能试验表

4 结论

综上所述,石门水库除险加固大坝防渗墙工程施工质量抽检指标均符合设计和规范要求。防渗墙工程所抽检原材料质量符合国家规定的质量标准；中间产品质量合格；受检部位防渗墙砼质量整体密实性和连续性良好，未发现混凝土有离析现象；未发现断墙、夹泥、架空和蜂窝现象；注水试验测得防渗墙渗透系数均满足设计要求。原材料检测、防渗墙槽孔及泥浆检测、混凝土抽样检测、探地雷达检测及砼防渗墙钻孔注水试验等为工程安全保证提供重要的基础资料。