劉玉才，滕忠雪，張 曉

（1.興安水文勘測局，內(nèi)蒙古烏蘭浩特137400；2.察爾森水庫管理局，內(nèi)蒙古烏蘭浩特137400；3.興安盟水務(wù)投資集團(tuán)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古烏蘭浩特137400）

1 概述

察爾森水庫大壩是典型的壤土心墻壩，壩基巖土層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，它的綜合防滲體系由心墻壤土截水槽、補救前后的混凝土防滲墻、壩基帷幕灌漿和作為天然鋪蓋的壩基冰磧層組成，空間分布厚度差別較大，防滲體系不完整。由于建設(shè)時受施工設(shè)備、施工條件限制及運行年限之久，大壩壩基滲漏嚴(yán)重。此次除險加固中在樁號0+150.00～0+815.00 m（長665.00 m）和樁號1+222.00～1+470.00 m（長248.00 m）采用C20 混凝土防滲墻，在壩軸線下游側(cè)1.00 m 處布設(shè)防滲墻中心線，設(shè)計厚度為0.60 m，防滲墻頂高程為340.00 m，其上回填塑性混凝土至高程370.00 m，壩頂高程為371.50 m。防滲墻底部深入弱風(fēng)化巖0.50 m，根據(jù)工程地質(zhì)情況，防滲墻最大設(shè)計深度為27.00 m。

2 防滲墻總體施工措施及施工流程

塑性混凝土作為一種抗?jié)B性能好、適應(yīng)軟基變形能力強(qiáng)、工程造價低、施工簡單，在大中型水利工程及病險水庫加固作為防滲材料應(yīng)用廣泛。塑性混凝土防滲墻造孔采用液壓抓斗“三抓成槽法”，優(yōu)質(zhì)膨潤土泥漿護(hù)壁，抽桶法清洗換漿，一、二期槽孔接頭采用“接頭管法”處理，泥漿下導(dǎo)管澆筑塑性混凝土。混凝土防滲墻施工流程圖見圖1。

圖1 混凝土防滲墻施工流程圖

3 施工中防滲墻質(zhì)量控制

3.1 成槽質(zhì)量控制

3.1.1 導(dǎo)向槽的修建

混凝土導(dǎo)向槽作為一種臨時建筑物，沿防滲墻軸線布設(shè)在槽孔上方，用于支撐上部孔壁[1]。導(dǎo)向槽的凈寬為0.70 m，略大于防滲墻成槽寬度（0.60 m），高1.00 m、寬0.80 m，長度為防滲墻施工的長度。主要承重力為拔管機(jī)的重力及施工時的壓力。

3.1.2 成槽質(zhì)量控制

成槽施工時，砂礫石層、粘土層、粘土質(zhì)礫層及全風(fēng)化層采用徐工XG450D 成槽機(jī)“三抓成槽法”的施工工藝；強(qiáng)風(fēng)化層和弱風(fēng)化層基巖采用CZ-8 沖擊鉆進(jìn)?！叭コ刹鄯ā奔丛?.80 m 的槽段施工中，為保證抓斗兩側(cè)受力均衡先抓取左右兩側(cè)2.80 m 的主孔，再抓取中間1.20 m 的副孔。在造孔過程中，為確保成槽質(zhì)量防止孔壁坍塌，采用新鮮膨潤土泥漿固壁措施。

成槽中質(zhì)量控制要點：

1）在成槽機(jī)就位后，抓斗靠自身重力自行下放導(dǎo)墻內(nèi)，禁止強(qiáng)推造成導(dǎo)墻破壞、槽孔不滿足精度要求。

2）抓斗挖土過程中，在導(dǎo)墻附近時要上下均勻緩慢進(jìn)出，防止由于泥漿的波動沖刷導(dǎo)向基礎(chǔ)砂礫石層，造成孔壁坍塌。

3）在成槽過程中，為避免槽底淤積及保證混凝土質(zhì)量要持續(xù)補充新鮮泥漿，同時保證泥漿液面控制在地下水位0.50 m 以下，且不低于導(dǎo)墻頂高程0.30 m。

4）成槽機(jī)施工時，懸掛抓斗吊繩控制垂直張緊狀態(tài)，槽孔中心偏差保證在3 cm 內(nèi)，孔斜率保證在0.4%內(nèi)[8]。

3.2 防滲墻混凝土澆筑質(zhì)量控制

槽孔內(nèi)塑性混凝土澆筑直接影響防滲墻成墻連續(xù)性及槽段接頭質(zhì)量的好壞，因而施工中要嚴(yán)格控制塑性混凝土澆筑質(zhì)量?；炷翝仓捎霉捃囘\輸至壩頂澆筑口，澆筑時每槽段安設(shè)2 套導(dǎo)管連接1.50 m3的進(jìn)料斗，料斗與導(dǎo)管接口處用1塊鋼板封住，導(dǎo)管底端埋入混凝土內(nèi)。混凝土運輸車將熟料倒入2個斗后，同時將封口鋼板打開，混凝土沿導(dǎo)管下到底部托著泥漿上行，從而形成防滲墻。

塑性混凝土澆筑質(zhì)量控制要點：

1）混凝土澆筑保證必須連續(xù)性，控制中斷時間在40 min 以內(nèi)，保證混凝土澆筑速度不小于2 m/h，以免因為澆筑時間過長引起塌落度損失及堵管事故[2]。

2）為避免混凝土出現(xiàn)冷縫，水平夾泥層導(dǎo)管埋深控制在2.00～6.00 m 范圍內(nèi)。

3）為控制終澆高程混凝土質(zhì)量，澆筑時應(yīng)保證終澆高程高于設(shè)計高程0.5 m 以上，再將高出部分混有泥渣的不合格混凝土鑿除[3-5]。

3.3 防滲墻接頭處理

防滲墻接頭采用“接頭管法”，在一期槽孔清孔驗收合格后混凝土澆筑前，利用吊車把接頭管下到槽孔兩端，做好固定后澆筑混凝土，待混凝土達(dá)到初凝后利用拔管機(jī)拔出，從而在槽段之間混凝土防滲墻形成U型連接口，繼而保證混凝土防滲墻澆筑后形成統(tǒng)一的整體[6]?！敖宇^管法”優(yōu)點是形成的U型連接口不僅能延長滲徑提高墻體抗?jié)B性能，而且免去重復(fù)鉆孔工作量，在提高施工進(jìn)度的同時節(jié)約混凝土材料用量，從而節(jié)約工程資金[7]。

4 施工時特殊情況處理

在現(xiàn)場成墻實驗中，上部砂礫石層注漿后漿液滲漏嚴(yán)重，無法達(dá)到護(hù)壁效果，砂礫石層出現(xiàn)塌坡，使混凝土導(dǎo)向槽呈簡支梁狀態(tài)，承載能力降低，不僅影響后期拔管機(jī)施工，延后施工進(jìn)度，同時滲漿量較大影響回填壩坡的穩(wěn)定性，對工程安全造成嚴(yán)重隱患。

4.1 造孔中坍塌原因分析

1）砂礫石層較松散，細(xì)顆粒含量較低，防滲效果較差。

2）成槽機(jī)造孔時，頻繁經(jīng)過頂部砂礫石層對孔壁造成沖刷，且砂礫石層密實度較低。

3）施工時，由于受導(dǎo)墻高度的限制，抓斗反復(fù)升降，容易引起泥漿上下波動，造成對導(dǎo)墻基礎(chǔ)的沖刷。

4.2 處理措施

1）增加木屑和黏土。注漿后，在槽孔處人工添加木屑、機(jī)械添加粘土，然后用成槽機(jī)攪拌。

2）提高泥漿黏度。在原設(shè)計膨潤土泥漿性能指標(biāo)基礎(chǔ)上，增加膨潤土摻量，提高黏度。

3）防滲墻成槽期間，為減少震動對槽壁的影響，重型機(jī)械不允許在槽孔范圍內(nèi)施工，對容易產(chǎn)生塌孔的粘土心墻上部的砂礫石層，抓斗施工時慢提與慢放，防止抓斗過快提升及泥漿波動對槽壁的影響[8]。

4）綜合考慮大壩安全、工程量及工期，推倒現(xiàn)有導(dǎo)墻深挖重建不現(xiàn)實，所以采用花管預(yù)灌漿固壁的方法處理，灌漿深度為6.00 m。

5 混凝土防滲墻質(zhì)量控制實施效果

5.1 成墻后質(zhì)量檢測

防滲墻成墻28 d 后，委托相關(guān)單位采用無損檢測法對察爾森水庫新建混凝土防滲墻進(jìn)行質(zhì)量檢測。

5.1.1 防滲墻混凝土密實度、連續(xù)性、強(qiáng)度檢測方法

1）地震映像法能檢測墻體密實度的變化、是否存在斷墻及厚度內(nèi)縮等缺陷。如果墻體澆筑的密實度不均勻，地震波的形態(tài)會發(fā)生改變；如果厚度內(nèi)縮，會有反射波同相軸出現(xiàn)。此方法能發(fā)現(xiàn)密實度細(xì)微的變化，但不能檢測出墻體的連續(xù)性。

2）高密度電法，可以用來判斷防滲墻墻體是否連續(xù)。此方法根據(jù)電阻率的等值斷面圖反應(yīng)的電阻率是否連續(xù)，從而判斷墻體是否連續(xù)。

3）面波勘探，此方法是用測量墻體的縱波波速來判斷混凝土的強(qiáng)度。一般縱波波速越高表明混凝土強(qiáng)度越高。

5.1.2 物探質(zhì)量檢測結(jié)論分析

地震映像成果圖上部有不連續(xù)較窄的散射波速，是由于塑性混凝土之上的土層不均性導(dǎo)致地震波變異，墻體深部未發(fā)現(xiàn)異常較寬波速，證明防滲墻密實度均勻性較好。電阻率的等值線圖在防滲墻范圍內(nèi)電阻率值沒有低阻區(qū)，說明墻體連續(xù)性較好。墻體縱波波速圖上下部波速分別為1.5~1.7，2.5~2.9 km/s，均為正常混凝土波速，判斷墻體強(qiáng)度達(dá)到要求。由此可判斷新建混凝土防滲墻墻體不存在缺陷，墻體連續(xù)、強(qiáng)度正常。

5.2 施工前后防滲效果分析

因為加固后，2017 年庫水位平均在349.93 m，因此選取與加固后庫水位相近的2003，2007，2008，2011，2015年加固前防滲墻后馬道處的測壓管水位進(jìn)行分析，選取斷面分別為樁號0+274 m的3斷面、樁號0+390 m的4斷面、樁號0+705 m的6斷面、樁號1+242 m的9斷面、樁號1+474 m 的10斷面，馬道處壩基承壓水加固前后消減率見表1。

1+474 m（10斷面）馬道處基礎(chǔ)測壓管水位加固前后都很低，加固前后平均分別為334.6，335.23 m，地面高程約335.67 m，均在壩體基礎(chǔ)沙礫層內(nèi)，說明該部位壩基無承壓水。

從表1 可看出，基礎(chǔ)加固后防滲體系起到一定的防滲消減作用，防滲效果較好。

表1 馬道處壩基承壓水加固前后對比表

6 結(jié)語

混凝土防滲墻是水庫大壩除險加固工程一種主要的防滲加固措施，在施工中要嚴(yán)格按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程規(guī)范控制施工質(zhì)量，從而達(dá)到良好的施工效果。察爾森水庫除險加固工程防滲墻施工具體工程案例，說明防滲墻施工要取得良好防滲效果不僅需要先進(jìn)的施工技術(shù)，而且需要嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，才能更好地發(fā)揮水庫大壩工程效益，同時此實際工程案例也可為以后同類施工提供參考。