塑性混凝土防渗墙技术在水库除险加固工程中的应用

2014-08-15宋玉芬汝州市小型水库管理中心

河南水利与南水北调 2014年6期

□宋玉芬（汝州市小型水库管理中心）

□宋玉芬（汝州市小型水库管理中心）

汝州市安沟水库除险加固工程防渗项目运用塑性混凝土防渗墙技术，采用以塑性混凝土防渗墙及帷幕灌浆为主，输水洞位置采用高喷灌浆为辅的处理方案，通过科学施工与严格管理，有效解决了建库以来历经数次加固未从根本上得到解决的渗漏问题。文章阐述了施工重点、质量控制要点以及对出现的难题进行分析论证和解决，为塑性混凝土防渗墙技术的应用积累了实践经验。

塑性混凝土防渗墙；除险加固；施工；控制

0 引言

汝州市安沟水库是一座以防洪、灌溉为主，兼顾水产养殖等综合利用的中型水库，属淮河流域沙颍河水系。该水库于1959年动工，1960年建成蓄水后发现渗漏，历经续建与灌浆处理，效果不太明显。经河南省水利厅批复，2009年10月至2011年该水库进行了除险加固工程，采用以塑性混凝土防渗墙及帷幕灌浆为主，输水洞位置采用高喷灌浆为辅的处理方案，使大坝形成一个完整封闭的防渗体系，有效解决了水库的渗漏问题。

1 成槽施工方法及控制重点

1.1 槽段划分

根据防渗墙轴线处地质条件、槽孔深度、预测成槽周期、导管布置和浇筑能力、冲击钻及抓斗成槽设备功效等进行槽孔划分。对于槽孔较浅的，在施工中根据实际情况适当调整，在地层较好、孔深较浅的地段，槽孔尽量长一点，以减少接头，加快施工进度。

1.2 成槽施工

1.2.1 成槽方法

充分利用抓斗造孔功效高的优势，基岩以上以抓斗施工为主，采用GB30德国宝峨液压抓斗机成槽，基岩以下采用CZ22山西水工冲击钻成槽。

防渗墙的轴线及高程，依据设计文件设置基准点加以控制。孔位偏差≤3cm；孔斜率≤4‰，特别是端孔孔斜率≤3‰；遇有含孤石、漂石的地层及基岩面倾斜度较大等特殊情况时，孔斜率控制在6‰以内。Ⅰ、Ⅱ期槽孔接头孔的两次孔位中心在任意深度的偏差值，不大于设计墙厚的1/3。在造孔过程中，造孔孔斜采用“重锤法”全程进行孔斜控制测量，加强孔斜测量频次，出现偏斜，及时采用回填块石、定向爆破等方法纠偏。

1.2.2 终孔验收

采用液压抓斗电子系统进行孔斜测量。终孔验收项目有孔位、孔深、孔宽、孔斜率、入岩深度。槽孔宽度和孔深不小于设计深度，孔斜率满足规范及设计要求。

1.2.3 换浆

本工程清孔采用“捞取法”。Ⅱ期槽孔清孔换浆结束前，对Ⅰ期槽孔接头孔分段刷洗，接头孔的刷洗采用具有一定重量的圆形钢丝刷壁器。在此过程中，将刷子钻头悬挂在25T吊车上，利用刷壁器自身重量使刷子钻头紧贴接头孔壁由孔底至孔口进行往返运动，从而达到对孔壁进行刷洗的目的。接头刷洗结束的标准是刷子钻头基本不带泥屑，并且孔底淤积不再增加。

1.2.4 “接头管法”墙段连接

因本工程施工强度高、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。本工程防渗墙设计深度达40m多，采用“接头管”法进行墙段连接，在国内外均属一项技术难题。在施工中重点控制了以下三点：一是建造足够强度的导墙，以满足拔管需要；二是采用专门的拔管机和接头管，以保证起拔力和导管本身刚度与强度；三是根据混凝土材料特性、浇筑上升速度等因素，合理确定起拔时间和起拔速度。

2 塑性混凝土防渗墙浇筑施工重点及质量控制

2.1 槽孔内预埋帷幕灌浆管

2.1.1 预埋灌浆管的孔口对接

预埋管的连接方式采用焊接连接：灌浆管底段先期入槽，并稳妥地架立于孔口，其余段利用吊车起吊，与底段进行逐段对接。灌浆管接口处利用电焊机牢靠地进行焊接连接，并在每一接口处竖向焊设2～3根钢筋加劲肋，以确保接口处强度。其优点是允许钢管有一定的变形，并且连接可靠，连接强度高。缺点是焊接时间长，耗费时间，会使槽孔底部的淤积增加，加大混凝土浇筑的难度。

2.1.2 预埋灌浆管的起吊、安装方案

预埋管钢桁架采用冲击钻机或吊车起吊。为避免起吊时桁架变形，选好起吊位置，在灌浆管部位加设槽钢、钢管等刚性体，以增加灌浆管桁架的整体起吊刚度。

当全部预埋管桁架对接完毕后，采用冲击钻机或吊车进行整体下设。下设时安全、平稳，安排专人指挥，遇到阻力时不强行下放，以免桁架变形，造成管体移位，影响下设精度。预埋灌浆管在槽口固定在导墙上。灌浆管间采用焊接连接，底口缠过滤网，防止混凝土进入管内。预埋管施工完毕后，管口采用圆形木塞封闭，防止异物落入管内，增加帷幕钻孔的难度。

2.2.混凝土浇筑

2.2.1 混凝土浇筑导管和下设

混凝土浇筑导管采用快速丝扣连接的Φ250的钢管，在每根导管的上部和底节管以上部位设置数节长度为0.30～1.00m的短管，导管接头有悬挂设施。导管使用前做调直检查、压水试验、圆度检验、磨损度检验和焊接检验。检验合格的导管做上醒目的标识。导管在孔口的支撑架用型钢制作，其承载力大于混凝土充满导管时总重量的2.50倍以上。

导管下设前进行配管和作配管图。导管按照配管图依次下设，每个槽段布设2～3套导管，导管安装满足如下要求：一期槽端距离导管≤1.50m，二期槽≤1.00m（特殊情况≤1.80m），导管之间间距≤4.00m，当孔底高差>25cm时，导管中心置放在该导管控制范围内的最深处。

2.2.2 混凝土开浇及入仓

混凝土输送泵输送混凝土至孔口储料槽，再分流到各溜槽进入导管。开浇时采用压球法开浇，每个导管均下入隔离塞球，先在导管内注入适量的水泥砂浆，并准备好足够数量的混凝土，以使隔离的球塞被挤出后，能将导管底端埋入混凝土内。混凝土连续浇筑，槽孔内混凝土上升速度为2～6m/h，并连续上升至墙顶有效高程。

2.2.3 浇筑过程的控制

导管埋入混凝土内的深度保持在1～6m之间，以免泥浆进入导管内；槽孔内混凝土面应均匀上升，其高差控制在0.50m以内。每30min测量一次混凝土面，每2h测定一次导管内混凝土面，根据每次测得的混凝土表面上升情况，填写浇筑记录和绘制浇筑指标图，核对浇筑方量，指导导管拆卸；严禁不合格的混凝土进入槽孔内；浇筑混凝土时，孔口设置盖板，防止混凝土散落槽孔内。槽孔底部高低不平时，从低处浇起。混凝土浇筑完毕后的顶面应高于设计要求的墙顶高程50cm；在浇筑过程中由专人巡视，发现坝体异常情况及时采取处理措施。

2.2.4 混凝土质量过程控制和检验

在每次进行混凝土浇筑前，仔细检查砂石骨料的粒径，确保砂石骨料的粒径与试验确定的配合比所要求的粒径一致。塑性混凝土拌和生产过程中，定时检查并控制膨润土或粘土浆液浓度，确保实际掺入量及水灰比与试验确定的配合比一致。在防渗墙墙体浇筑前制定浇筑方案时充分考虑混凝土的运输方式和入仓方式；每个槽段在混凝土浇筑前，根据骨料的含水情况进行混凝土试拌，检查拌制混凝土的坍落度和扩散度。运距较远时，适当增大出机口的坍落度和扩散度使其超过设计值，以满足设计及规范要求。在浇筑过程中，严禁直接向混凝土中加水。混凝土的坍落度损失快，为避免堵管事件，施工人员经常提动导管（特别是浇筑速度较慢时），混凝土的拌和、运输应保证浇筑能连续进行。对浇筑完成的混凝土防渗墙进行帷幕灌浆，特别注意控制灌浆压力，防止防渗墙被破坏。

3 施工中出现的问题及对策

2010年2月22 日塑性混凝土防渗墙正式成槽施工,因工程地质为强透水地质，与原地质勘测报告的弱微透水严重不符，施工过程中出现严重漏浆。2010年3月17日，防渗墙浇筑过程中发生塌方、冒浆现象，浇筑进槽孔内的混凝土持续消失于渗漏通道，并伴随有嗵嗵的响声，继而导墙坍塌，之后还有一部分水泥浆冒出，在上游坝面形成了两条纵向水泥带。施工方及时增大了塑性混凝土浓度和膨润土用量，以期堵住防渗墙下的渗漏通道，但效果不佳。3月19日，相关单位在安沟水库管理所召开专题会议，并提出两点意见：一是出现漏浆时，用膨润土堵漏，必要时整袋不掺水回填；二是聘请窄口水库或吴越水库的施工专家到现场进一步指导解决。第一方案运用后效果不太明显，启用了第二方案。2010年4月4日,正在窄口水库进行防渗墙施工的天津基础工程局专家智塨来工地现场，通过检查拌和系统、泵送系统、浇注系统、化浆池，审查了施工方根据漏浆实际施行的一期槽一抓一浇筑的施工建议，认为这种施工方法的优点是能够基本解决漏浆情况的发生，在不改变设计的前提下完成建设任务。缺点是增加了施工工艺流程的时间，增大了物料投入。施工方于是采用新的施工方法，稳妥解决了渗漏、冒浆问题。2010年5月19日塑性混凝土防渗墙全部完工。