舒德春

(湖北仙桃市水利水電建筑勘測設計院 仙桃 433021)

王 萍 聶軍洲

(湖北大禹水利水電建設有限責任公司 武漢 430061)

20世紀50年代初期，混凝土防滲墻技術起源于歐洲。而塑性混凝土防滲墻的技術則始于20世紀60年代末，當初主要在中、低水頭的防滲墻中應用。1959年，意大利的Santa Luce壩是世界上第一座應用塑性混凝土防滲墻的工程，其防滲墻最大墻深20m、墻厚1.2m、防滲墻長354m。

混凝土防滲墻技術在我國首次應用是1958年青島的月子口水庫。塑性混凝土的研究在20世紀80年代中期才開始。1996年，我國水利部首次將塑性混凝土列為防滲墻的墻體材料。它標志著我國的塑性混凝土防滲墻技術趨于成熟。本文運用前人的研究成果，把塑性混凝土防滲墻運用到梅川水庫主壩及2號副壩。

1 工程概況及水文地質(zhì)條件

1.1 工程概況

梅川水庫位于湖北省武穴市梅川鎮(zhèn)五里村北，橫崗山南麓，壩址位于華陽水系梅川河上游舒樣河與劉元興河交匯處。地理位置為東經(jīng)115°30'，北緯30°07'。

水庫承雨面積25km2，原設計總庫容3310萬m3，復核總庫容3950萬m3，是一座以灌溉為主、兼有防洪、發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖和城鎮(zhèn)供水等綜合利用的重點中型水庫。

水庫樞紐工程由大壩(一座主壩、兩座副壩)、溢洪道、灌溉發(fā)電管和壩后式電站等建筑物組成。

本工程基礎防滲墻工程為混凝土防滲墻，防滲墻軸線在壩軸線上，墻體厚度0.6m，墻底伸入基巖以下0.5m，主壩最大平均深度為28.6m，成墻面積工程量為15457m2。

1.2 水文地質(zhì)條件

工程區(qū)處于亞熱帶季風性濕潤氣候區(qū)，多年平均氣溫16.4℃，多年平均風速1.7m/s。梅川流域多年平均降雨量1330.6mm，其中5～7月為降雨集中期，約占全年降雨量的45%。5～10月為常水期;12～4月為枯水期。

水庫區(qū)地貌屬大別山南部低山區(qū)，壩址位于梅川河上游，地貌上呈山谷寬緩河谷特征。壩址段梅川河流向自北向西南，河道約寬300m。庫區(qū)橫崗山主峰高程為694m。壩址區(qū)為構造剝蝕丘陵地形，山頂呈渾圓狀，高程約50～100m。主壩右岸山體高程72.8～110m，地形坡度約15～20°。主壩背水側為魚池，地面高程約為20～51m。

2 塑性混凝土防滲墻施工

2.1 防滲墻設計要求及參數(shù)

主壩防滲墻技術要求:成墻厚度0.6m，墻體28天抗壓強度不小于2.6MPa，彈性模量小于500MPa，抗?jié)B等級W6，滲透系數(shù)K小于1×10－7cm/s，允許滲透坡降不小于80。深入基巖標準:塑性混凝土防滲墻擊穿覆蓋層伸入下伏基巖0.5m。

2.2 防滲墻施工工藝及主要設備

防滲墻施工主要的工序為:施工準備、施工平臺填筑、導向槽混凝土澆筑、造孔、清孔換漿、混凝土澆筑等。由于各個工程地基的工程地質(zhì)條件不一樣，所以防滲墻的設計要求也不一樣，因此，在施工過程中要使用合適的造孔機械設備。此處主要介紹防滲墻的施工工藝及設備等。防滲墻的施工工藝流程如圖1所示。

圖1 主壩防滲墻施工工藝流程

2.2.1 施工導向槽

導向槽的斷面為直角梯形，橫斷面頂寬45cm、底寬70cm，導向槽深1.2m，槽口寬度80cm。導向槽擬從地面下挖1.2m深，澆筑C15混凝土，底部各布3根φ18鋼筋。防滲墻中段，深度較深部分，約占全長的1/5，除了在導向槽底部布3根鋼筋外，在頂部各布2根φ18鋼筋。導向槽結構如圖2所示。

2.2.2 防滲墻槽段劃分

圖2 導向槽結構(單位:cm)

主壩混凝土防滲墻分兩期(即兩序)施工，每個單槽分主、副孔造槽。槽段的劃分除了考慮地層、澆筑能力等因素外，主要受灌漿管間距或接頭孔位置的制約。根據(jù)設計要求，防滲墻內(nèi)要預埋灌漿管，灌漿管的間距為2.0m。本工程防滲墻的槽段劃分，根據(jù)設計要求，每個槽段長度均為5m。具體方案為:一期槽段長度為5.0m，采取“三鉆兩抓”，主孔長0.6m，副孔長1.6m;二期墻段長度為5.0m，亦采取“三鉆兩抓”(含兩端接頭孔)，主孔長0.6m，副孔長1.6m。施工前期，先按方案進行生產(chǎn)性試驗，若地層和槽壁的穩(wěn)定性較好，經(jīng)設計與監(jiān)理同意可將單槽段長度適當加大，以減少槽段接縫、加快施工進度。

2.2.3 造孔

防滲墻造孔設備為 CZ—22型沖擊鉆機和SB650型液壓抓斗，本工程采用沖擊鉆與液壓抓斗結合的方法進行施工。沖擊鉆機與液壓抓斗相互結合，可以優(yōu)勢互補、提高工效，適合各種地層的成槽施工。按照槽孔劃分，先施工 Ⅰ期槽孔，再施工Ⅱ期槽孔。“三鉆兩抓”的施工工藝流程如圖3所示。

圖3 三鉆兩抓法成槽工藝流程圖

2.2.4 清孔換漿

采用泥漿凈化機來清孔，從遠離回漿管的一側清理至靠近回漿管的一側，槽內(nèi)的泥漿通過排漿管導入泥漿凈化機，經(jīng)過其處理后，泥漿返回到槽內(nèi)。

清孔換漿結束1h后，應達到下列清孔標準:孔底淤積厚度不大于10cm;當使用黏土泥漿時，孔內(nèi)泥漿密度密度不大于1.3g/cm3，黏度不大于30s，含砂量不大于10%;當使用膨潤土泥漿時，應通過試驗確定。

2.2.5 防滲墻混凝土澆筑

a.導管與安裝:防滲墻混凝土采用提升導管法進行泥漿下澆筑工藝。導管內(nèi)徑為203mm。根據(jù)槽段的長度，每個單槽澆筑時，設2或3套導管。導管采用汽車吊下放和提升。槽孔內(nèi)導管的間距不大于3.5m，一期槽段的導管距槽端的距離不大于1.0～1.5m，二期槽端的導管距槽端為1.0m，導管底口距槽底控制在15～25cm范圍內(nèi)。

b.混凝土澆筑:采取“壓球滿管法”進行澆筑，從低處澆起。即在開澆之前，把隔離塞球安放在導管上口，在導管口集料斗，注滿水泥砂漿，并在開澆時，用水泥砂漿將塞球壓入導管底，隨著筑入混凝土，提動導管，讓塞球與導管脫離，使得導管埋在混凝土內(nèi)。

c.墻體澆筑施工技術要求:導管埋入混凝土的深度不得小于1.0m，且不宜大于6.0m;混凝土面上升速度不應小于2m/h;混凝土面應均勻上升，各處高差應該控制在0.5m以內(nèi);隔30min，測量一次槽孔內(nèi)混凝土面深度，至少每隔2h測量一次導管混凝土面的深度，并填繪混凝土澆筑指示圖，核對澆筑方量;槽孔口應設置蓋板，避免混凝土散落槽孔內(nèi);不符合質(zhì)量要求的混凝土嚴禁澆入槽孔內(nèi)。

2.2.6 基巖頂面確定

對于嵌入基巖的防滲墻，孔底基巖鑒定十分重要，正確確定基巖頂面高程直接關系到防滲墻的防滲效果。

基巖頂面可按以下方法確定:

a.根據(jù)防滲墻中心線的地質(zhì)剖面圖，求出基巖面的預計深度，當孔深即將靠近此深度時，開始取樣，然后根據(jù)取樣的巖性確定基巖面。

b.對照鄰孔基巖面高程，并參考鉆進情況確定基巖面。

c.通過一期槽端孔的先導孔，校正和補充防滲墻中心線地質(zhì)剖面圖，為預計基巖面深度提供可靠的參考依據(jù)。

d.加強觀測，特別是在快達到預計的基巖面的時候，注意鋼絲繩鉆進的感覺，判斷是否達到基巖面。同時勤撈渣，并觀察泥漿中巖渣的性質(zhì)，如巖渣的顆粒大小、色澤及含量等，判斷槽底基巖的情況。

3 塑性混凝土防滲墻質(zhì)量控制

3.1 過程控制

嚴格遵循SL 174—96《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規(guī)范》的要求，控制塑性混凝土防滲墻的施工流程。參照規(guī)范里的項目檢測，結合本工程實際，指定出如下表所列的工程質(zhì)量檢測項目。

工程質(zhì)量檢測項目表

3.2 質(zhì)量檢查

為了能夠正確地反映出防滲墻墻體的質(zhì)量，應該在成墻后的28天進行墻體質(zhì)量檢查。主要檢查的內(nèi)容包括:墻體物理力學性能指標、墻段接縫和可能存在的缺陷。墻體檢查的方法包括:鉆孔取芯法、注水試驗法、無損檢測法，如超聲波法和彈性波透射層析成像法等。

4 結論及建議

a.工程嚴格按照《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規(guī)范》的要求進行施工質(zhì)量控制，使得導向槽混凝土澆筑、造孔、清孔換漿、混凝土澆筑等工序得到很好的控制，從而保證了塑性混凝土防滲墻的質(zhì)量。使得防滲墻的總體質(zhì)量達到設計要求。

b.塑性混凝土防滲墻是目前在水利工程中普遍采用的一種防滲措施，它在減少滲流、壩體穩(wěn)定等方面都發(fā)揮著重要作用。在一定意義上，防滲墻的工程質(zhì)量決定著整個壩體的工程安全。然而防滲墻的質(zhì)量既取決于設計和施工的合理，又取決于整個施工工藝流程中的質(zhì)量管理和監(jiān)督。因此，有效的管理和監(jiān)督機制再加上合理的設計和施工工藝，必定能鍛造出總體質(zhì)量優(yōu)良的塑性混凝土防滲墻。

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