永新县繁荣水库坝体防渗加固技术研究

2019-10-25叶鑫鹏

陕西水利 2019年9期

陈浩，叶鑫鹏

(江西省星光建设工程有限公司，江西南昌 330000)

塑性混凝土利用膨胀土与粘土，取代了传统混凝土中的大部分水泥材料，使自身具备更为显著的优势，有效提升混凝土抗渗性，增大混凝土的极限性，使本身弹性模量更低。因此出现了塑性混凝土防渗墙施工技术，该施工技术与传统旋喷桩施工技术比较，造价成本低，防渗性能好。以永新县繁荣水库为例，对塑性混凝土防渗墙施工技术的应用进行探讨分析。

1 工程概况

繁荣水库位于永新县芦溪乡境内，距永新县城40 km，座落于赣江水系支流芦溪水上，总库容为10.80×106m3，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合利用的中型水利工程。枢纽建筑物主要有大坝、灌溉涵管和溢洪道。

坝体主要采用了水库区滩地的砾石土壤建筑而成，在坝体的背水面，采用了草皮式护坡，在迎水面，采用混凝土连锁块护坡。经水库大坝安全鉴定发现，大坝坝体、坝肩和坝基出现多处渗漏,工程存在较严重的安全隐患,长此下去会危及大坝安全运行。

2 坝体防渗技术方案比选

繁荣水库的坝体防渗主要有三种方案，下面对方案进行分析。

2.1 高压旋喷桩防渗方案

防渗墙顶高程129.8 m，坝顶高程130.8 m，防渗墙轴线距坝轴线3 m，轴线长200 m，完成施工后的防渗墙深入右坝肩3 m，防渗墙最大的深度为17 m，其中包含有1 m的强风化基岩。通过在坝体的内部，形成一道连续的防渗幕墙，可促使坝体的浸润线得到有效的降低，从而最终实现坝体防渗的目的。

高压旋喷桩施工工序简单，工期短，具有良好的防渗性能。

2.2 复合土工膜斜铺防渗方案

沿坝顶高程向下斜铺土工膜，直到坝角，边坡比为1∶2.63，在平铺至坝角后，向前延伸10 m，土工膜与坝前的混凝土防渗墙组合在一起，形成一个完整的水库坝体防渗体系，土工膜采用的是复合土工膜，在进行土工膜铺设前，需要摊铺一层厚砂垫层，砂垫层厚度控制在15 cm。施工时，混凝土防渗墙工程量较少，所需材料较少，可节约施工成本，相较于高压旋喷桩施工，复合土工膜斜铺防渗对施工质量也有着较高的要求，各项施工环节衔接紧密。特别是在进行砂垫层铺设时，严禁出现大颗粒砂土，铺设接缝需要搭接严密，一旦形成渗漏通道，将会对防渗施工质量造成严重的影响。而本工程坝体由砾石土建筑而成，采用该方案，需要承担较大的施工风险[1]。

2.3 塑性混凝土防渗墙方案

防渗墙顶设计高程129.8 m，防渗墙轴线距坝轴线3 m，轴线长233 m，沿轴线进行塑性防渗墙施工，注意防渗墙深入强风化基岩，深度控制在1 m。墙身厚度为30 cm，通过在坝体的内部，形成一道连续的防渗幕墙，通过降低坝体浸润线，实现坝体防渗。相较于高压防渗墙施工，塑性混凝土防渗墙施工防渗性能更好，并且整体施工工序简单，工期较短，工艺较成熟。

通过对上述三种施工方案进行对比分析，最终选择塑性混凝土防渗墙方案作为本次坝体防渗施工方案。

3 坝体防渗加固技术的实施

3.1 平台填筑施工

结合施工现场实际情况，考虑到需要进行混凝土浇筑、大型施工机械设备迁移等工作，计划沿着防渗墙轴线进行作业平台修筑。在防渗墙轴线上游侧，为抓斗施工平台，平台宽度应在10 m以上。在防渗墙轴线下游侧，设置为混凝土运输及浇筑施工作业平台，平台宽度也应在10 m以上。两侧施工平台修筑采用碎石铺筑方式，通过振动碾压压实处理。防渗导墙采用了凝土结构，混凝土材料强度等级为C25，整体呈L型断面。导墙截面尺寸为：厚30 cm，高200 cm，为保障导墙具有较高的承载力，施工时严格按照设计要求进行钢筋配置，见图1。

图1 塑性混凝土防渗墙施工平台布置图（尺寸单位：cm）

3.2 防渗导墙施工

借助经纬仪等测量工具，完成防渗导墙中心线放线测量工作，在放出的中心线两侧，利用灰线撒出导槽坡顶线与坡脚线，挖掘机以此为依据，完成基槽开挖。基槽开挖完成后进行刷坡，该施工可采用挖掘机与人工结合方式，先由挖掘机粗整，再由人工精整，坡度比为1∶1.5。然后开展导墙混凝土浇筑工作，待混凝土固结达到一定强度后，进行回填土处理，采取分层回填方式，即每回填30 cm,进行一次夯实，确保压实度满足施工要求。

3.3 槽段划分与施工成槽工作

槽段划分时，划分的长度应尽量长一些，可有效减少槽段接头数量，更加有利于墙体形成一个整体。结合工程实际与以往施工经验，将全长233 m的防渗墙划分为了两期槽段，槽段数量为29个，每个槽段长度为8 m，先进行一期槽段施工，再进行二期槽段施工。成槽施工选择由冲击钻与液压斗相结合的“两钻三抓”方式。

固壁泥浆与清孔换浆施工。固壁泥浆主要作用是冷却钻头、润滑钻具，并降低钻孔泥屑对钻进过程的干扰，同时要求泥浆要具备一定的抗剪强度，发挥出支撑槽壁的作用。基于上述要求，需要做好固壁泥浆材料配比，见表1。膨胀土泥泥浆具有良好的触变性、高造浆率、低含砂量、高护壁性等优点。因此可以作为一种理想的护壁制浆材料。除此之外，还需要采用分散剂（工业碳酸钠，Na2CO3）、增粘剂（为中粘类羧甲基纤维素钠，CMC）。完成固壁浆配制后，需要先存放24 h，在经过充分的水化溶胀后再使用[2]。

表1 固壁泥浆配比表

3.4 防渗墙浇筑与槽段连接

塑性混凝土浇筑采用泥浆下直升导管法，采用冲击钻进行辅助导管安装。针对一期槽端导管，距离孔端或接头管之间的间距为1 m～1.5 m，二期则控制在3.5 m以内，在每一个槽孔之中，均设置有3套导管。在进行混凝土浇筑过程中，先由混凝土输送泵将塑性混凝土送至槽口大储料斗，储料斗下方经溜槽连接各导管料斗，导管料斗在装满混凝土料后，通过提出隔板，完成混凝土浇筑。结合槽段的长度，进行第一次混凝土浇筑时，浇筑量应在6 m3以上，注意塑性混凝土拌和浇筑应保持连续性，导管插入混凝土深度控制在1 m～6 m，结合混凝土上升速度，及时拔出导管，保障不同导管下料均匀性[3]。

槽段连接时，一是接头管法，该方法具体实施如下，在槽孔进行浇筑前，可在槽孔的两端，进行钢制接头管设置，在浇筑的混凝土完成初凝后，再将钢制接头管直接拔起，注意控制好上拔速度，确保其适应于混凝土浇筑增长速度。在完成混凝土浇筑后，等待8 h，可将接头管从混凝土内拔出，最终形成混凝土接头孔。这种方法具有良好实效性，但缺点也比较明显，上拔导管过程中，较为困难，并且还需要准确把握混凝土初凝时间节点，过早过晚拔出都有可能造成堵管或混凝土塌落问题。二是套打一钻法。该施工方法能够有效纠正槽孔的导向孔，并且不受混凝土凝结时间影响，自身具有良好的灵活性。因此，采用套打一钻接头方法。