塑性混凝土防滲墻施工技術(shù)在拉西瓦水電站中的應(yīng)用

1、塑性混凝土防滲墻施工技術(shù)在拉西瓦水電站中的應(yīng)用張衛(wèi)軍 褚 云（中國(guó)水利水電第四工程局拉西瓦施工局，青海貴德，811700）關(guān)鍵詞：塑性混凝土 防滲墻 導(dǎo)流洞 拉西瓦水電站1、 前言拉西瓦水電站導(dǎo)流洞全長(zhǎng)1523米，由進(jìn)口段、有壓洞身段、閘室及漸變段、無(wú)壓段及出口明渠組成，出口明渠末端設(shè)置臨時(shí)圍堰。臨時(shí)圍堰工程主要承擔(dān)導(dǎo)流隧洞出口段及主洞施工期間的擋水任務(wù)，臨時(shí)圍堰采用塑性砼防滲心墻土石圍堰，堰體由鋼筋籠護(hù)角、沙礫石、塊石護(hù)坡、塑性混凝土防滲墻組成。圍堰防滲墻施工難度大。防滲墻施工質(zhì)量、進(jìn)度對(duì)導(dǎo)流洞工程及后續(xù)標(biāo)段工程施工都會(huì)產(chǎn)生很大影響；圍堰處地質(zhì)條件較差為圍巖，并有一較大斷層（F3斷層）穿過(guò)圍

2、堰基礎(chǔ)。圍堰基礎(chǔ)水下部分為河床堆積物及人工回填鋼筋籠，河床堆積物中存在大量直徑大于50cm的漂石，河床堆積物因水流沖刷作用，估計(jì)漂石、卵石中充填物較少，顆粒架空，結(jié)構(gòu)松散，孔隙率較大，滲透性強(qiáng)，易于漏漿塌孔，加之基巖F3斷層存在，圍堰滲漏問(wèn)題較難解決。2 圍堰塑性混凝土防滲墻設(shè)計(jì)方案的選定由于導(dǎo)流洞出口臨時(shí)圍堰處地質(zhì)資料缺乏，基巖深度、防滲墻兩端頭基巖出露高程等均無(wú)詳細(xì)資料可查，在最初圍堰防滲方案選取時(shí)考慮了高壓旋噴、砼防滲墻等方案，考慮到河床堆積體卵石、漂石較多，顆粒架空、結(jié)構(gòu)松散等原因，認(rèn)為高壓旋噴方案不適合，加之堰體砂礫石填筑在冬季，由于水位漲幅較大填筑料結(jié)冰，碾壓強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，春

3、季消融后堰體變形較大，為更好的適應(yīng)堰體的變形，徹底解決圍堰滲漏問(wèn)題，最終選定該導(dǎo)流洞圍堰防滲采用塑性混凝土防滲墻方案。在臨時(shí)圍堰施工時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)明渠開(kāi)挖情況等。對(duì)原防滲墻設(shè)計(jì)軸線進(jìn)行了修改，并在施工過(guò)程中上游端頭基巖出露較低，及時(shí)改變防滲墻軸線方向以保證上游端頭嵌入基巖。3 塑性混凝土防滲墻3.1 設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)根據(jù)導(dǎo)流洞出口圍堰運(yùn)行期黃河最大洪水設(shè)計(jì)流量為1300m3/s，在導(dǎo)流洞出口圍堰處相應(yīng)水位為EL2236.9m，圍堰內(nèi)明渠開(kāi)挖設(shè)計(jì)高程為EL2215m高程，圍堰內(nèi)外水頭差較大。由此計(jì)算得出安全、經(jīng)濟(jì)的防滲墻墻厚：防滲墻厚度依據(jù)=H/Jp計(jì)算： =H/Jp Jp-經(jīng)驗(yàn)值為5060=22

4、47;50=0.44m H-水頭差安全考慮厚度取為60cm，入巖50cm。該臨時(shí)圍堰防滲墻全長(zhǎng)108m，墻厚0.6m，水頭差22米，塑性砼抗壓強(qiáng)度25Mpa，抗?jié)BW8，共27個(gè)槽段（原設(shè)計(jì)19個(gè)），防滲墻入巖深度>50cm，施工成墻面積為1933.6m2，共完成造孔進(jìn)尺3222.67m，成墻面積1933.66m2，澆筑塑砼總量為1598m3。3.2 泥漿材料、配合比及性能3.2.1 原材料粘土為拉西瓦當(dāng)?shù)氐挠操|(zhì)粘土，經(jīng)破碎篩分而成，其主要性能指標(biāo)粘粒含量56，塑性指數(shù)Ip=37，含砂量4.1，密度2.61g/cm3。膨潤(rùn)土選用II級(jí)鉆井液用鈣基膨潤(rùn)土作為主要制漿材料。其主要性能指標(biāo)為：造

5、漿率14.7m3/T，濾失量21.8mL，動(dòng)切力<1.5塑性粘度值，濕度7.0，濕篩分析（200目篩余）2.2。外加劑為工業(yè)碳酸鈉（NaCO3），降失水增粘劑為CMC。3.2.2 泥漿配比及性能在施工前作了幾組泥漿實(shí)驗(yàn)，對(duì)幾組泥漿進(jìn)行對(duì)比選出泥漿最優(yōu)配合比，粘土泥漿采用配比為每方泥漿水：粘土：NaCO3為3308602.00；膨潤(rùn)土泥漿每方水：膨潤(rùn)土：NaCO3為1509303.00。粘土、膨潤(rùn)土泥漿性能如下表：粘土、膨潤(rùn)土泥漿性能試驗(yàn)結(jié)果單 位粘土泥漿膨潤(rùn)土泥漿漏斗粘度s21.334.9失 水 量ml/30min29.018.4濃 度%-16.1含 砂 量%3.01.1比 重g/cm3

6、1.201.09膠 體 率%97.1-穩(wěn) 定 性0.02-靜 切 力N/m2 1min4.6-N/m210min6.56.4泥 皮 厚mm3.8-pH 值8.410.73.3 混凝土配合比及性能3.3.1 原材料水泥采用普硅32.5MPa水泥，骨料采用拉西瓦料場(chǎng)生產(chǎn)的天然骨料，經(jīng)沖洗篩分而成，骨料顆粒形狀圓滑，清潔堅(jiān)硬，雜質(zhì)含量少。滿足規(guī)范要求。3.3.2 外加劑外加劑采用四川宜賓化工廠提供的木鈣減水劑，該減水劑為陰離子型高分子表面活性劑。木鈣減水率較小，能有效減少混凝土的泌水和離析，推遲混凝土溫升峰值出現(xiàn)，使混凝土的初凝及終凝時(shí)間延長(zhǎng)，提高混凝土的抗?jié)B性，使混凝土的極限拉伸略有增加。木鈣減水

7、劑性能試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)項(xiàng)目減水率（）含氣量（）泌水率（）凝結(jié)時(shí)間差（min）抗壓強(qiáng)度比（）初凝終凝3天7天28天試驗(yàn)值9.33.121.5105+145124115112從試驗(yàn)結(jié)果及木鈣的性能來(lái)看，木鈣的摻量確定為水泥重量的0.35。木鈣適合摻用在粘土塑性混凝土中。3.3.3 粘土塑性混凝土配合比設(shè)計(jì)粘土塑性混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度為2Mpa，為使粘土塑性混凝土滿足設(shè)計(jì)要求及施工需要，即具有一定的強(qiáng)度、抗?jié)B性能、較大的極限應(yīng)變值和較小的彈性模量及較大的變形性能，有效的和堰體變形相吻合，并且有合適的坍落度、擴(kuò)散度、凝結(jié)時(shí)間。進(jìn)行了多組配合比實(shí)驗(yàn)，最終選用如下配比：粘土塑性混凝土施工配合比水灰比用水量（kg/

8、m3）砂率（）木鈣摻量（）單位材料用量（kg/m3）容重（kg/m3）木鈣粘土水泥砂子小石0.49230450.350.5952971706768262200該配比的粘土塑性混凝土其坍落度為22.3cm，擴(kuò)散度為39.3cm，初凝時(shí)間 ，終凝時(shí)間23h，泌水率1.8%。該粘土塑性混凝土的抗壓等其他性能如下：粘土塑性混凝土性能指標(biāo)檢測(cè)項(xiàng)目單位數(shù)值備注抗壓強(qiáng)度Mpa3.328天強(qiáng)度抗壓彈模Mpa654滲透系數(shù)cm/s2.53×10-9抗?jié)B標(biāo)號(hào)W83.4 塑性混凝土防滲墻施工3.4.1 施工平臺(tái)搭設(shè)導(dǎo)向墻構(gòu)筑考慮到圍堰原河床堆積體中含孤較大、較多，加之圍堰砂礫石填筑在冬季進(jìn)行，圍堰處水位漲

9、幅較大，填筑沙礫石結(jié)冰，沙礫石碾壓無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，因而導(dǎo)墻采用適用于承載力較低地基的L型鋼筋混凝土導(dǎo)墻，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C15，導(dǎo)墻高1.5m，導(dǎo)墻內(nèi)分布筋、水平筋均采用18螺紋鋼。在實(shí)際施工中由于漂石及前期回填鋼筋籠的存在，鉆鑿工期較長(zhǎng)，槽孔塌孔嚴(yán)重，導(dǎo)墻個(gè)別部位懸空并出現(xiàn)裂縫，十分危險(xiǎn)，但未出現(xiàn)導(dǎo)墻坍塌等事故，可見(jiàn)前期對(duì)導(dǎo)墻形式、尺寸及強(qiáng)度等偏安全的考慮是對(duì)的。泥漿池的布設(shè)在圍堰上布設(shè)了3個(gè)20方左右的泥漿池和一個(gè)沉渣池，對(duì)泥漿進(jìn)行循環(huán)利用。3.4.2 造孔造孔采用CZ22型沖擊鉆機(jī)，“鉆劈”法成槽，槽段間連接采用“復(fù)打法”。初期槽段劃分為：I期6m，II期6.4m。施工時(shí)由于塌孔嚴(yán)重，

10、根據(jù)各槽孔實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。槽孔分為主副孔，主孔直徑為0.6m，副孔直徑為0.9m，個(gè)別槽段副孔直徑達(dá)1.2m。3.4.3 清孔換漿槽孔完成后即進(jìn)行清孔換漿，清孔采用傳統(tǒng)的抽筒出渣法，清孔后泥漿密度<1.1g/cm3，含砂量<4%，粘度在1525s，經(jīng)檢查合格后即進(jìn)行混凝土澆筑。3.4.4 混凝土澆筑防滲墻混凝土澆筑采用水下直升導(dǎo)管法，導(dǎo)管為200mm鋼管，長(zhǎng)度有1.5m 、0.8m、0.5m三種，根據(jù)槽孔深度調(diào)節(jié)使用。導(dǎo)管下設(shè)依據(jù)規(guī)范間距不大于3.5m進(jìn)行控制，視槽段寬度下設(shè)13套導(dǎo)管。澆筑前導(dǎo)管距孔底10cm，開(kāi)始澆筑時(shí)使用足球作為管塞，使最初進(jìn)入導(dǎo)管的混凝土和泥漿隔離開(kāi)，在澆

11、筑時(shí)當(dāng)混凝土充滿整個(gè)導(dǎo)管并在儲(chǔ)料斗中有大于3m3的混凝土?xí)r，將導(dǎo)管拔起20cm左右，使足球跑出導(dǎo)管，即開(kāi)始澆筑。在澆筑過(guò)程中，每30分鐘測(cè)量一次混凝土面高度，當(dāng)導(dǎo)管埋深至3m左右，提升導(dǎo)管1.5m，拆卸一根導(dǎo)管，直至設(shè)計(jì)高程，澆筑時(shí)混凝土供料強(qiáng)度較大，混凝土上升速度在3-4m/h，保證了混凝土防滲墻的質(zhì)量。3.5 特殊問(wèn)題處理3.5.1 大孤石、漂石的處理由于原河床堆積體在圍堰填筑時(shí)未進(jìn)行置換處理，在防滲墻鉆進(jìn)過(guò)程中遇到較多的大孤石，個(gè)別槽孔孔深在56m左右就出現(xiàn)了大孤石，對(duì)這種較淺部位孤石，進(jìn)行水下爆破將影響導(dǎo)墻安全，在施工中采用了“十字鉆頭”、重錘、地質(zhì)鉆機(jī)等進(jìn)行鉆鑿處理，效果較好，但功效較低。對(duì)槽孔中較深部位出現(xiàn)的大孤石，進(jìn)行了水下聚能爆破。爆