塑性混凝土防滲墻在水庫防滲加固中的應(yīng)用

1、    塑性混凝土防滲墻在水庫防滲加固中的應(yīng)用    楊世君混凝土防滲墻是利用鉆孔、挖槽機械，在松散透水地基或壩體以泥漿固壁，挖掘槽型孔或連鎖樁住孔，在槽孔內(nèi)澆筑混凝土或回填其他防滲材料筑成的具有防滲功能的地下連續(xù)墻。此項技術(shù)已在水庫防滲加固工程中得到了推廣運用。1 工程概況某水庫集雨面積3.92km2，總庫容176萬m3，是一宗以防洪、灌溉、供水為一體的?。?）型水庫。水庫大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高20.5m，壩頂高程1819.50m，防浪墻高0.65m，防浪墻頂高程1820.15m，大壩壩頂寬6.5m，長150m。根據(jù)水庫大壩安全鑒定成果及現(xiàn)場勘察情況

2、，水庫現(xiàn)存主要問題為壩體及壩基滲漏。受建壩當(dāng)時條件所限，土壩壩體填筑、防滲等方面存在一定的缺陷，部分壩體滲透系數(shù)和填筑壓實度等指標達不到規(guī)范要求，對土壩滲流有不利影響。壩基為全風(fēng)化及強風(fēng)化砂巖，透水性強，壩基滲漏量大。下游左側(cè)壩腳反濾體失效，淘沙嚴重；下游右側(cè)消能工出口左邊墻底部有大量滲水。為了解決水庫在運行中出現(xiàn)的滲漏問題，使得水庫能夠正常安全地運行，發(fā)揮其應(yīng)有的經(jīng)濟效益，對水庫進行防滲加固是十分必要的。2 防滲墻設(shè)計本工程的主要任務(wù)是解決水庫在運行中出現(xiàn)的滲漏問題，使得水庫能夠正常安全地運行，發(fā)揮其應(yīng)有的經(jīng)濟效益。本次防滲加固采用壩體塑性砼防滲墻進行防滲處理。塑性砼防滲墻具有防滲效果好、施

3、工方法單一和施工質(zhì)量易于控制等優(yōu)點；帷幕灌漿具有機械設(shè)備簡單、施工技術(shù)成熟和防滲效果顯著等優(yōu)點。2.1 防滲墻布置根據(jù)地質(zhì)勘探資料及地形資料，按照大壩地質(zhì)縱剖面圖和結(jié)合大壩現(xiàn)狀滲漏情況，確定大壩防滲范圍樁號0+0000+180，防滲加固長度180m。水庫壩頂凈寬5.2米，滿足砼防滲墻施工成槽機械行走寬度要求，可作砼防滲墻成槽機械行走平臺。防滲墻布置在大壩迎水側(cè)，與壩軸線平行，其中心線距壩軸線5m。防滲墻中心線長180m，墻頂高程1818.00m。根據(jù)大壩水文地質(zhì)剖面圖，砼防滲墻底部至強風(fēng)化砂巖頂面。根據(jù)地質(zhì)鉆孔資料分析計算，防滲墻最大深度21.7m。2.2 防滲墻厚度確定參考塑性混凝土防滲墻，

4、根據(jù)防滲墻破壞時的水力梯度和安全系數(shù)來就算防滲墻的厚度b，即b=h/jp式中：h防滲墻承受的最大水頭，本工程為校核水位與下游河道底之差，為18.45m；jp防滲墻的允許水力梯度，我國已建大部分塑性混凝土防滲墻的允許水力梯度均小于60，參考水庫施工技術(shù)水平及本工程安全運行，本工程取60×70%=42。故b=h/jp=18.45/42=0.44m，則防滲墻厚度取為0.6m。2.3 防滲墻塑性混凝土主要設(shè)計指標本次設(shè)計配合比參數(shù)參考類似水庫塑性砼防滲墻配合比參數(shù)。塑性砼防滲墻砼的主要技術(shù)指標為：（1） 混凝土入孔坍落度（1822）cm，擴散度（3440）cm。坍落度保持在15cm以上的時間

5、不小于1.5h；（2） 初凝時間不小于6h，終凝時間不大于24h；（3） 抗壓強度r283mpa；（4） 滲透系數(shù)k201.0×10-6cm/s；（5） 粗骨料粒徑1030mm。3 防滲墻施工技術(shù)要點3.1 造孔成槽3.1.1布置施工平臺水庫壩頂凈寬5.2米，滿足砼防滲墻施工成槽機械行走4.5m寬度要求，可作砼防滲墻成槽機械行走平臺。3.1.2修筑導(dǎo)向槽導(dǎo)向槽是在地層表面沿地下連繼防滲墻軸線方向設(shè)置的臨時構(gòu)筑物。導(dǎo)向槽起著標定防滲墻位置、成槽導(dǎo)向、鎖固槽口；保持泥漿液面；槽孔上部孔壁保護、外部荷載支撐的作用。導(dǎo)向槽的穩(wěn)定是混凝土防滲墻安全施工的關(guān)鍵。本工程導(dǎo)向槽兩側(cè)墻體采用倒l型斷面

6、，現(xiàn)澆c10混凝土構(gòu)筑，槽內(nèi)凈寬80cm。3.1.3抓斗成槽土石壩防滲墻開槽施工工藝主要鋸槽法和挖掘法。鋸槽法主要有往履射流式開槽、鏈斗式開槽、液壓式開槽；挖掘法主要有沖擊鉆法、抓斗法、沖抓結(jié)合法。根據(jù)本工程地質(zhì)條件及生產(chǎn)性試驗確定采用挖掘法中抓斗法，并制定了“三抓法”的施工方案，即采用液壓抓斗機先抓取槽段的主孔再抓取中間的副孔成槽。（1）槽段劃分槽段劃分為、序槽段，根據(jù)設(shè)備及地質(zhì)條件確定、序槽段開挖長度同為7.5m，每個槽段分為兩個主孔及一個副孔，先施工序槽段，后施工序槽段。 本工程滲墻軸線長180m，共劃分為24個槽段。（2）槽段成槽槽段成槽采用“三抓法”，在導(dǎo)向槽上放樣標識孔位，將抓斗對

7、正孔位后進行垂直造孔。首先施工槽段兩端2.8m的主孔，主孔完成后再抓中部1.9m的副孔。主、副孔完工即該施工槽段成槽完工，經(jīng)監(jiān)理確定巖層巖性，并最終確定該施工槽段成槽深度。3.2 護壁泥漿泥漿在造孔成槽過程中起固壁、懸浮、攜渣、冷卻鉆具和潤滑的作用，成墻后還可增加墻體的抗?jié)B性能，本工程泥漿采用膨潤土拌制，泥漿配合比為：水1000kg、膨潤土50kg 、na2co31 kg；固壁泥漿性能指標：密度25s、含砂量<3%。新制泥漿經(jīng)過24h膨化后，利用供漿管輸送至槽孔內(nèi)使用，成槽及槽段澆筑過程中回收的泥漿，經(jīng)凈化后可重復(fù)使用。槽孔孔口泥漿面在成槽過程中保持在導(dǎo)向槽頂面以下3050cm范圍內(nèi)。3

8、.3 防滲墻體灌筑塑性混凝土防滲墻是在泥漿下灌筑塑性混凝土，本工程是采用剛性導(dǎo)管法進行墻壁體灌注，塑性混凝土豎向順導(dǎo)管下落，利用導(dǎo)管隔離泥漿，使其不與塑性混凝土接觸，導(dǎo)管內(nèi)塑性混凝土依靠自重壓擠下部管口的混凝土，并在已灌入的塑性混凝土體內(nèi)流動、擴散上升，最終置換出泥漿，保證塑性混凝土的整體性。endprint3.3.1清孔換漿槽段終孔驗收合格后進行清孔，清孔采用抓斗抓取淤泥，利用下設(shè)潛水排污泵抽漿，并及時用新鮮泥漿補充。清孔換漿結(jié)束1h后，達到下列標準： 孔底淤積厚度不大于10cm； 泥漿參數(shù)為：槽內(nèi)泥漿比重不大于1.1g/cm3，粘度不大于35s，含砂量不大于3%。清孔換漿工作可以結(jié)束。槽段

9、清孔換漿結(jié)束前將鋼絲刷子安裝在抓斗斗體上，緊貼一、二期混凝土結(jié)合面，分段上下反復(fù)提動，達到刷子上不帶泥屑，孔底淤積不再增加，即接頭面清洗合格。3.3.2槽段塑性混凝土灌注（1）清孔換漿結(jié)束后，下設(shè)塑性混凝土灌注導(dǎo)管，導(dǎo)管內(nèi)徑為200mm。一期槽段長度為7.5m，下設(shè)三套導(dǎo)管，兩側(cè)導(dǎo)管距槽端11.5m；二期槽段由于套抓接頭，槽段長度為8.2m，下設(shè)三套導(dǎo)管，兩側(cè)導(dǎo)管距孔端1.0m；同時，槽段內(nèi)導(dǎo)管間距不大于3.5m。導(dǎo)管底部距槽孔底板不大于25cm，當(dāng)槽底高差大于25cm時將導(dǎo)管置于控制范圍的最低處。（2）灌注前導(dǎo)管內(nèi)置入可浮起的隔離塞球，灌注時先注入水泥砂漿，隨即注入足夠的塑性混凝土，擠出塞球

10、并埋住導(dǎo)管底端，避免塑性混凝土與泥漿混合?；炷撩嫔仙闆r，決定導(dǎo)管的提升長度。導(dǎo)管在混凝土內(nèi)的埋深最小不得小于1.0m，最大不得大于6.0m，在保證埋深的前提下，隨著混凝土面的上升，用吊車提升導(dǎo)管，并將頂部的部分導(dǎo)管拆除。（4）槽孔內(nèi)混凝土面上升至槽口時，采用泥漿泵抽出濃漿，并提升導(dǎo)管，減小埋深，增加混凝土的沖擊力，直至混凝土頂面超出設(shè)計墻頂標高0.5m，即可停止?jié)仓?，拔出?dǎo)管。3.4槽段接頭處理相鄰槽段的銜接部分即為接頭，本工程采用鉆鑿法進行接頭連接，即一期槽段澆筑完畢后12小時后，視混凝土強度進行二期槽段造孔時，將一期槽段混凝土套抓35cm，以保證接頭質(zhì)量。4 塑性混凝土防滲墻成墻技術(shù)應(yīng)

11、用常出現(xiàn)的問題4.1 坍塌、漏漿槽段在成槽過中會出現(xiàn)局部坍塌和大面積坍塌，當(dāng)出現(xiàn)局部坍塌時加大泥漿密度，出現(xiàn)大面積塌孔時用優(yōu)質(zhì)粘土（摻入20%水泥）回填到坍塌處以上12m，待沉積密實后再進行施工，同時在相應(yīng)地段減小了槽段開挖長度。槽段成槽開挖過程中，有時會出現(xiàn)的漏漿現(xiàn)象，出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象常采用處理措施有（1）平拋粘土，加大泥漿比重或拋入鋸末進行堵漏；（2）松散地層，造孔應(yīng)循序漸進，預(yù)防在先，穩(wěn)中求快；（3）證泥漿供應(yīng)強度和質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)漏漿及時補充；（4）對漏失嚴重的地層用速凝水泥等特殊材料處理，必要時還應(yīng)對槽孔進行回填。4.2 導(dǎo)管堵塞成墻灌注塑性混凝土過程中有時會出導(dǎo)管堵塞，針對導(dǎo)管堵塞采用搗、頓

12、方法疏通，如果無效將導(dǎo)管全部拔出、沖洗、并重新下設(shè)，用泥漿泵抽凈導(dǎo)管內(nèi)泥漿后繼續(xù)澆筑，同時還要核對混凝土面高程及導(dǎo)管長度，確認導(dǎo)管的埋入深度。5 塑性混凝土防滲墻成墻技術(shù)應(yīng)用應(yīng)注意的問題5.1 控制好抓接頭的時間抓接頭時間太短塑性混凝土沒有凝固，時間太長混凝土強度太高，抓接頭適宜的時間為墻體澆筑后12小時，最遲不超過24小時，抓斗抓取時斗體一側(cè)為混凝土另一側(cè)為土，斗體受力分布不均勻，容易造成槽孔沿軸線方向偏移，導(dǎo)致接頭質(zhì)量無法保證，同時嚴重影響造孔成槽進度，撐握好抓接頭的時間是成槽進度快慢的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。5.2 吊裝設(shè)備的配置和保養(yǎng)本工程的混凝土運輸采用3臺1m3自卸汽車運輸混凝土，1臺12t吊車吊臥罐的較為經(jīng)濟的設(shè)備組合。吊車配置偏少，在施工中吊車一旦出現(xiàn)機械故障，短時間內(nèi)如無法修好將造