希尼尔水库除险加固工程铣削搅拌水泥土防渗墙末端处理浅谈
2021-05-28刘玉杰乔时延肖伟华
刘玉杰,乔时延,肖伟华
(1.新疆维吾尔自治区塔里木河流域管理局,新疆 库尔勒 841000;2.中国水电基础局有限公司,天津 301700)
1 概述
希尼尔水库位于新疆维吾尔自治区库尔勒市西尼尔镇[1],于2019年对该水库进行除险加固处理,目前仍在施工中。希尼尔水库坝基处在多孔隙介质岩石上,水库原坝基采用垂直铺塑、搅拌桩及塑性混凝土防渗墙进行坝基防渗[2],经本次除险加固后,主坝段防渗处理铣销搅拌水泥土防渗墙已到末端6+700处,此处原坝基采用塑膜防渗,末端水泥土防渗墙与原防渗塑膜“软硬”连接处理难度大,本文就此问题展开讨论,寻求科学合理施工方案,促使完成除险加固任务。
2 末端防渗体系连接施工工艺
2.1 原墙体软硬粘接锚固
末端水泥土防渗墙与原防渗塑膜“软硬”粘接锚固,采用原防渗塑膜用新塑膜焊接延展至铣销搅拌水泥土防渗墙处,使用KS胶粘接在铣销搅拌水泥土防渗墙墙身,为防止胶粘因老化和后期回填覆盖料不均匀受力产生撕拉脱离,采用镀锌膨胀螺丝压角钢锚固。此施工工艺要求铣销搅拌水泥土防渗墙强度满足钻孔锚固强度,采取在试验段采用岩芯钻机在试验段铣销搅拌水泥土防渗墙墙体中心部位钻取注水试验孔,孔径φ75 mm,对取出芯样制作水泥土试件进行抗压试验[3],检测不同铣销搅拌水泥土防渗墙及相同墙体上、中、下三段的铣销搅拌水泥土抗压强度结果见表1。
表1 试件抗压强度结果统计表
经检测15%水泥参量的铣销搅拌水泥土防渗墙在希尼尔水库不同地质条件下28 d平均抗压强度为3.18 MPa[4],抗压强度较低不满足锚固强度,并且采用KS胶粘强度不满足设计要求[5],故此施工工艺不可取。
2.2 纵向钢筋混凝土连接墙介质软硬连接
2.2.1 施工工艺简介
由于末端采用同样的铣销搅拌水泥土防渗墙与横向防渗墙呈“T”分部,其结果与将原防渗膜直接连接在铣销搅拌水泥土防渗墙效果一样,无法达到防渗效果,故改变连接墙的材质,采用钢筋混凝土墙,墙体布置见图1、图2。
图1 连接墙平面布置图
图2 连接墙处坝体横断面图
但同时存在施工问题,在浇筑纵向连接墙时要四面开挖[6],支模板浇筑墙体时,横向铣销搅拌水泥土防渗墙的平均抗压强度为3.18 MPa左右,大开挖时此墙体侧向土压力经计算不满足抗滑稳定和抗倾稳定要求,因此不能采用传统施工工艺进行末端连接墙施工处理。
经反复思考,在希尼尔水库除险加固工程项目中,由于水库库区地质复杂,在多孔隙介质岩土地层上做铣销搅拌水泥土防渗墙时采用了液压槽孔抓斗先进行地层松散处理,液压铣销机在成墙时工效大大提高,此施工工艺在本工程上得到成功应用。经反复论证,在不能大开挖的前提下,采用液压槽孔机槽孔,将预先绑扎好的钢筋笼吊装至槽孔内,经校正,浇筑混凝土[7]。连接墙(标注绿色墙体)见图3。
图3 纵向连接墙立体图
2.2.2 连接墙稳定性判定
根据设计要求,连接墙高度为10 m,宽度为10 m,厚度为0.8 m,槽孔成墙后待28天后开挖铣销搅拌水泥土防渗墙对面,开挖底高程控制在原防渗膜处,经现场开挖情况,开挖深度距墙顶6 m左右原防渗体系暴露,现根据此情况计算墙体稳定性[8]。
图4 连接墙受力图
表2 自重和集中力清单
经过计算,混凝土槽孔连接墙在28 d龄期到后,可进行单边开挖施工,墙体抗滑稳定性满足安全要求。
表3 分布力清单
表4 合力
表5 抗滑稳定性计算
2.3 软硬连接
开挖至原防渗膜暴露后,可进行旧防渗膜与新防渗膜、新防渗膜与连接墙的连接施工,该过程包括旧膜开挖、清理→连接墙下游侧开挖料回填夯实→新复合土工膜铺设→新旧土工膜焊接、焊缝检测→连接墙新复合土工膜粘接、锚固→膜上黏土松填、检查验收等。
2.3.1 新旧防渗膜连接
人工进行前坝脚阻滑墙处旧复合土工膜开挖,开挖宽度不小于50 cm;将旧膜上表面30 cm范围的无纺布揭除,将土工膜表面的泥浆污物清洗干净,晾干后即可进行新旧土工膜的热熔焊接作业。
原防渗膜(旧复合土工膜)与新防渗膜连接采用技术成熟且质量双重保证的双缝热合焊,双缝热合焊机能一次完成一组双焊缝,并形成一个可充气检漏的空腔,可以使焊缝的检漏方法由真空法改进成充气法,极大地提高了工作效率。在施工中要严格按照规范进行焊接,并随时观察焊接质量,根据环境温度的变化调整焊接温度和行走速度,但是,调整后的调整焊接温度和行走速度要在试焊确定的参数变化的范围之内,一般温度调到150℃~300℃,速度1 m/min~5 m/min。
2.3.2 新防渗膜与连接墙连接
新防渗膜(打三折)粘接后锚固在混凝土槽孔连接墙墙身,粘接涂胶前应将混凝土连接墙粘接范围的泥皮浮尘刷洗干净,方可进行新膜与混凝土连接墙粘接锚固作业。锚固连接结构设计从下至上依次为:复合土工膜(新防渗膜)、Φ10橡胶棒、75 mm×50 mm×5 mm不等边角钢和M12×150 mm镀锌膨胀螺栓锚固。在施工中KS粘剂成品现场加热成液体状,温度以150℃~180℃为宜[9],现场控制以液面翻泡但不冒烟为准。温度过高,会造成热降解,影响胶粘剂的性能。温度过低,则胶粘剂无法充分热熔,达不到粘接最优效果。复合土工膜的粘接面上用辊子均匀涂抹温度稍高的胶粘剂,涂胶应用力,使胶粘剂渗入到膜面,然后立即粘贴在一起。粘接后,迅速用橡皮锤敲击粘接面,使两粘接面充分结合紧密[10]。涂胶长度超过40 cm时,应分次涂胶粘接。膜身粘接完成后,继续在粘接面上涂刷KS胶,将土工布粘接为一体。
3 结语
希尼尔水库除险加固坝基防渗处理是新疆首例在多孔隙砂岩坝基采用铣削搅拌水泥土防渗墙工艺,在施工当中遇到许多突发技术难题,如水泥土防水墙末端与原防渗体系连接等问题,在无可依据采纳的施工解决办法情况下,根据现有掌握的施工技术,积极探索,开展了多项试验工作,最终总结出科学合理的施工方案,解决施工技术难题。本文所总结出的铣销搅拌水泥土防渗墙末端处理在不同质地不同部位多种连接方法已在希尼尔水库除险加固工程成功应用,为今后的此类施工提供借鉴。