燕霄水库塑性混凝土防渗墙施工

2011-08-15彭荷花

湖南水利水电 2011年5期

彭荷花

（娄底市水利水电工程建设有限责任公司娄底市 417000）

1 施工概况

燕霄水库位于娄底市双峰县测水一级支流金田河上游，是一座以灌溉为主，结合防洪、养鱼、季节性发电及季节性供水等综合利用的中型水利工程。大坝原设计为粘土心墙坝，最大坝高44.2 m，坝顶轴长208 m，坝顶宽度5.0 m。大坝运行40余年，坝体、坝基渗漏严重，左、右坝肩均存在不同程度的绕坝渗漏等，险情、隐患不断，本次大坝加固设计为塑性混凝土防渗墙与帷幕灌浆相结合的综合防渗。塑性混凝土防渗墙总面积6 339 m2，墙厚0.60 m，最大深度约45.0 m。

2 防渗墙施工

2.1 施工准备

（1）首先完成坝顶施工平台、导墙、泥浆系统、混凝土系统、交通、水、电等工作。

（2）主要施工机具的选择。根据安全评价阶段钻探成果和土工试验资料统计显示燕霄水库大坝是均质坝，以粘土为主，坝体填筑土料以砾质粘土、砾质粉质粘土、砾质砂质粘土为主，局部为粉砾，整体砾碎石含量大，土料质量差，碾压密实性与均匀性均较差。根据公司的设备技术力量，本工程采用钻劈法施工可以满足施工质量要求，故拟选用的主要施工机具为：CZ系列冲击钻机；ZX-200泥浆净化装置；JS500型强制式混凝土搅拌机；GJ-1500型泥浆搅拌机；HBT30A混凝土泵及3PN泥浆泵；双反弧钻头。

（3）塑性混凝土配合比设计。

因本工程规模不是很大，而且不具备较好的试验条件，故采用了工程类比法设计塑性混凝土的配合比，以节省配合比的设计工程量。根据本防渗墙工程的基本情况，包括工程性质（永久工程）、工程规模（坝高、墙高、作用水头、围土类型），防渗墙的作用水头和渗流比降、原材料供应及物理特性，以及设计图纸提出的塑性混凝土抗压强度、渗透系数等，参考类似工程的配合比初选了3个配合比，并做了进一步的试验研究加以确定。施工期间根据现场试验对初选参考配合比以水泥量、粘土用量、砂率和水胶比进行调整、优化。最终确定的配合比见附表。

附表混凝土施工配合比 kg/m3

2.2 槽段划分

原设计槽段划分一、二序槽孔长度皆为6.6 m，每个槽孔由4个主孔和3个副孔组成，主孔长0.6 m，副孔长1.4 m。施工过程中发现大坝上部多为松散的块石、砾石土堆积体，坍塌严重，为确保孔壁安全及工程进度与质量要求，同时由于改用双反弧法连接，鉴于此原因一、二序槽孔长度均调整为5.4 m，每个槽孔主孔长不变，副孔长改为1 m长，且个别孔段根据实际情况有所调整。

2.3 护壁

根据本工程的特点，护壁采用的是膨润土泥浆护壁。制浆设备系统为：泥浆池容量为40 m3，泥浆拌和机2台，容量分别为0.3 m3和0.4 m3。泥浆配合比为每m3泥浆：水为1 000 kg，膨润土为100 kg，Na2CO3为3 kg。采用泥浆比重秤，粘度计、马氏漏斗进行泥浆三项指标的检测。根据不同地质条件及时调整泥浆配合比，泥浆比重为（1.1～1.2）g/cm3。

2.4 成槽工艺

采用钻劈法施工，即冲击钻机钻主孔，然后劈副孔，扫小墙最终成槽。每两台钻机为一个施工机组，共同完成一个槽孔，考虑本工程必须在汛期来临前完成塑性混凝土防渗墙的施工任务，施工强度高、工期紧。在保证质量的前提下，确保工期已成为本工程施工的关键，故共投入8台冲击钻机即4个施工机组同时进行施工。

设计防渗墙下端深入基岩0.5 m，当冲击钻机钻进距设计墙底基岩面高程（0.5～1.0）m左右时，为正确确定基岩面位置，机组至少每（40～50）cm取样一次，自设计基岩面高程起每（10～20）cm取样一次。取样方法为冲击钻机抽筒取样，每次取样用清水冲洗干净，装入岩样袋，填写岩样标签，标明槽号、孔号、取样深度、取样人等，按顺序放入岩样箱。

2.5 终孔及清孔验收

（1）终孔检查与验收。防渗墙成槽以后，槽孔质量检测项目包括槽孔孔位偏差、槽宽、孔深、孔斜率。实测孔斜率为 0～0.2%。

（2）清孔检查与验收。终孔验收合格后进行清孔换浆，清孔结束1 h后进行检查验收，实测各单孔的孔底淤积厚度为（0～5）cm，同时用泥浆取样器采取距离孔底1 m处泥浆样品，然后由试验人员检测粘度、密度、含砂量三项指标。实测槽内泥浆密度为（1.04～1.08）g/cm3，马氏漏斗粘度（18～22）s，含砂量为 1%～5%。清孔检验合格后4 h内开始浇筑混凝土，进入浇筑混凝土工序。

2.6 墙段连接

（1）墙段连接方案选择。因为成槽工艺的变化，同时因为接头管法需要有专门的拔管设备，施工工艺较为复杂，故在不增加钻凿工程量的情况下改用双反弧接头法。双反弧接头法是一种适用于冲击钻机造孔的墙段连接技术。它与接头管法相比，操作简单易行，风险小，且与浇筑施工没有干扰；与钻凿法相比，不用重复钻凿接头孔，省工时，省材料，且墙段连接质量好。双反弧接头法墙段连接的布置形式如附图所示。

附图双反弧墙段连接布置形式

（2）双反弧接头法施工。在按一般要求完成常规墙段槽孔，相邻的两个常规槽孔间留下一个接头孔（直径为主孔直径或略大于主孔直径）的位置，然后进行接头孔的施工。造孔施工一般分三步进行。第一步是用圆形冲击钻头打中心导孔，导孔的直径等于或略大于设计墙厚。第二步是用特制的双反弧冲击钻头扩孔〔扩孔钻进事先必须严格孔斜率（不得超过0.2%），孔径不得过大或过小〕，同时形成左右两侧的反弧面。第三步是用带活动弧板的液压双反弧钻具将附着在混凝土端面上的泥皮和残土清理干净。

2.7 灌浆管的预埋

预埋灌浆管采用Ф110mm钢管，每2.5m一根灌浆管，采用定位架作导向固定，定位架在垂直方向的间距为8 m，底部距槽底（2～3）m，灌浆管在槽口固定在导墙上。灌浆管下设时采用丝扣连接，灌浆管底口缠过滤网防止混凝土进入管内，槽孔的不同断面、不同深度不允许出现明显扭曲。下设时对准槽孔徐徐下放，禁止猛蹾猛放。下设完毕后，将灌浆管上口固定在槽口导墙上。

2.8 混凝土浇筑

混凝土浇筑前拟定浇筑方案，其内容主要有：绘制槽孔纵剖面图；计划浇筑方量、供应强度、浇筑高程；导管等浇筑机具及埋设间的布置与组合；浇筑方法、开浇顺序与主要技术措施等。根据方案检查拌和站储备的材料是否足够使用，配备好浇筑器具、配制导管等；膨润土用湿掺法掺入混凝土，拌和用强制式搅拌机，搅拌时观察和检测熟料的稠度、均匀性和和易性，合格后才放入储料斗。

混凝土浇筑采用泥浆下直升导管法。导管下设及导管起拔均按设计要求控制。压球法开浇，以减小开浇时混凝土快速下落与泥浆的絮凝反应。浇筑过程连续进行，混凝土面上升速度不低于2 m/h。施工过程中导管埋深不小于2 m，不大于6 m。槽孔内混凝土面高差不大于（0.3～0.5）m。

2.9 施工特殊情况及处理

由于工程地质和坝体填筑料的特殊性，在施工过程中遇到导墙严重变形，地层严重漏浆，槽孔塌方，孔位倾斜，混凝土浇筑过程堵管、拔脱等问题，严重影响工程施工安全。这些问题采取的处理方法如下：

（1）导墙地基变形或底部坍塌问题的处理办法。对导墙进行对撑加固，改善导槽内固壁泥浆的性能，并对变形槽孔进行分段施工。

（2）由于大坝原夯填土密实度不够，土质松散，土层间存在着较多的渗透通道和洞穴造成泥浆漏浆和土方塌方的处理办法。当漏浆量较小时，采用加大泥浆浓度，并不断补充槽孔内流失泥浆和强行进行下挖，最终成槽浇筑；当漏浆量较大时，立即停止下挖，回填粘土捣实堵漏，待泥浆面不再下沉后继续施工。

（3）大坝土体不均匀造成孔位倾斜的处理办法。造槽机施工中通过电子对中仪器调整孔位偏差。当偏差过大无法靠机械自身调偏时，立即停止施工，并往孔内回填粘土或水泥土捣实，之后再从上部慢慢调整。

（4）由于混凝土浇筑时间间隔较长等原因造成堵管的处理办法。混凝土浇筑过程中堵管时可上下反复抽动导管，或在导管埋深允许的高度内抽动导管，利用混凝土自重压力，使混凝土流出；当此种方法无效时，可重新布设一套导管，导管底口插入混凝土内，为防止泥浆混入混凝土，用小抽筒抽吸导管内的泥浆直至抽出混凝土为止，此时泥浆已抽吸干净，重新浇筑混凝土，然后把堵管的导管抽离槽孔。