1、浅谈塑性混凝土防渗墙技术在水库除险加固工程中的应用 摘要 :文章对塑性混凝土防渗墙技术在水库除险加固工程中的应用进行了分析， 对特殊情况的处理进行了说明。 关键词 : 成槽塑性混凝土防渗墙 水库除险加固 某水库是一座以灌溉为主的中型水库。坝址范围出露的地层岩性自上而下可大致分为：人工填土层 (5 46)m 砂卵砾石层 (3 4 )m 及基岩层。基岩层的上部为全风化和强风化层厚度 ( 3 6 )m 不等， 水库大坝为均质土坝，坝顶高程 302.6m， 坝顶长 276m,顶宽 8 m ， 最大坝高 46m多年运行后水库大坝存在坝身、坝基渗漏 ( 渗透系数 K1x10-4cm/S 坝体位移及坝坡不稳
2、定等问题 严重威胁坝体运行安全和正常效益的发挥， 被列为三类病险水库。 此次除险加固方案采用塑性混凝土防渗墙进行坝 身、坝基防渗处理。塑性混凝土防渗墙设计要求；防渗墙轴线位于坝轴线上游 0.5 m 处， 范围 0 + 000 0 + 276 桩号， 全长 276 m ， 墙体设计厚度为 0.4 m ， 嵌入基岩1.0 m ， 墙顶标高为 302.6m ， 塑性混凝土防渗墙深 ( 6 48 )m 不等， 混凝土选用抗压强度小于 5 M Pa 抗渗标号 W6 的塑性混凝土。防渗墙设计物理力学指标为：渗透系数 K(1 -9.0)X10-8cm/S 抗压强度R28.d2.5mpa ， 弹性模量 ( 8
3、00 1000 )MPa ， 允许渗透比降 J 80。 1 塑性混凝土防渗墙施工工艺 1.1 工艺流程 施工准备 造孔 成槽 清槽 混凝土导管下设 混凝土浇筑。 1.2 施工方法 1.2.1 施工准备 ( 1 ) 施工导墙：根据大坝自身特点 ,在不破坏坝体的前提条件下，只能在 8 m 宽的坝顶布置满足钻机施工所需施工平台。在坝轴线上游侧 O.5m 修建矩形断面钢筋混凝土导向槽，导墙混凝土强度为 C20，断面尺寸为 0.3 mx1.2 m ，布置 6 根中 的钢筋两导墙间距 0.6 m 。 ( 2 ) 先导孔施工：在塑性混凝土防渗墙施工前需进行地质补勘工作 沿塑性混凝土防渗墙轴线每隔 20m 左
4、右布设一个先导孔：钻孔机械选用重探生产的 XY 一 2 型地质钻机， 金刚石钻头钻进；根据钻孔取芯要求， 先导孔径范围为 ( 7 6 一 110)m m ： 混凝土防渗墙先导孔深度超过混凝土防渗墙设计深度 5.0 m 当超深 5.0 m 仍未达到混凝土防渗墙体要求伸人的地层条件时， 须继续钻进 5.0m ， 此时仍达不到要求时， 根据现场监理的指示处置；在地下水位以上的软土地层， 采用干法钻进；在饱和地层中钻进时， 采用膨润 土泥浆护壁；对芯样进行编录， 详细分析混凝土防渗墙槽位的地质条件， 查明槽段地层分布特征、建基面高程、砂卵层粒径和地层渗漏情况等。 1.2.2 槽段开 ( 1 ) 槽孔划
5、分：采用冲击钻钻劈槽孔分两期进行施工先施工 I 期槽孔 后施工 期槽孔，钻凿法墙段连接。钻劈法施工，主孔长度为 0.40m ，副孔长度为 0.6m ， 每个槽孔由 5 个主孔和 4 个副孔组成， 单个槽孔长度为 O.8 m ；每个槽段长 4 m 。在施工过程中，可根据工程实际地质情况进行适当调整。槽孔布置见附图。 附图混凝土防渗 墙槽段划分图 (2)槽段开挖：成槽采用 “ 钻劈法 ” 的施工工艺，即用冲击钻机钻进槽段主孔至终孔，主孔完成后，槽段副孔用冲击钻机钻凿副孔中心，每钻进(3 5)m 即对小墙进行劈打。基岩采用 “ 平打法 ” ，即每钻进一段，即对小墙进行劈打。 1.2.3 泥浆护壁 主
6、孔施工以粘土浆为主。副孔施工以膨润土浆液为主、清孔换浆采用新鲜的膨润土泥浆，确保浇筑质量，清孔确保浇筑前孔内沉渣达标。 泥浆在造孔成槽过程中起到固壁、悬浮、携渣、冷却钻具和润滑的作用，成墙后还可增加墙体的抗渗性能，本工程 泥浆采用膨润土拌制。固壁泥浆性能指标为：密度 35s、含沙量 3。新制泥浆经过 24 h充分水化溶膨后，利用供浆管输送至槽孔内使用，成槽及槽段浇筑过程中回收的泥浆经净化后重复使用。槽孔孔口泥浆面在成槽过程中保持在导向槽顶面以下 (3050)cm 范围内。 1.2.4 清孔换浆 槽孔终孔并经孔形验收合格后，即开始组织进行清孔换浆工作 期槽终孔后还需进行接头孔的刷洗。清孔采用抽筒
7、出渣的方法。槽段终孔验收合格后进行清孔，采用抓斗抓取淤泥，利用下设潜水排污泵抽浆，并及时用新鲜泥浆补充。清孔换浆结束 1 h 后，达到下列标准： (1)孔底沉渣厚度不大于 10 cm； (2)泥浆参数为：槽内泥浆比重不大于 1.1 g/cm3 ，马氏漏斗黏度不大于 35S， 膨润土泥浆含砂量 5。 1 2 5 接头处理 接头孔的刷洗采用具有一定重量的圆形钢丝刷子，通过调整钢丝绳位置的方法使刷子对接头孔孔壁进行施压，在此过程中利用钻机带动刷子自上而下分段刷洗，从而达到对孔壁进行清洗的目的。结束的标准是刷子钻头基本不带泥屑，并且孔底沉渣不再增加。 1 2 6 水下混凝土浇筑 混凝土入槽采用水下直升
8、导管法浇筑。导管开浇顺序为自低处至高处。导管距孔底 (1525)cm 左右。采用压球法开浇。 (1)下设混凝土浇筑导管：清孔换浆结束后，下设混凝土浇筑导管，导管内径为 200 mm。 I、 II 期槽段长度都为 6.5 m，都下设 3 套导管，两侧导管距槽端 (1 1 5)m；同时，槽段内导管间距不大于 3.5 m。导管底部距槽孔底板不大于 25cm，当槽底高差大于 25cm 时将导管置于控制范围的最低处。浇筑前导管内置入可浮起的隔离塞球，灌注时先注入水泥砂浆，随即注入足够的混凝土，挤出塞球并埋住导 管底端，避免混凝土与泥浆混合。 (2)浇筑混凝土施工记录：浇筑过程中每 30 min测量一次混
9、凝土面，每 2 h 测量一次导管内混凝土面，根据混凝土面上升情况，决定导管的提升长度。导管在混凝土内的埋深不得小于 1.0 m，不得大于 6 0 m，在保证埋深的前提下，随着混凝土面的上升用吊车提升导管，并将顶部的部分导管拆除。槽孔内混凝土面上升至槽口时，采用泥浆泵抽出浓浆，并提升导管，减小埋深，增加混凝土的冲击力，直至混凝土顶面超出设计墙顶标高 O 5，即可停止浇筑，拔出导管。 1 2 7 墙段连接 钻凿法的优点是它可以有效地纠正二期槽孔导向孔，不受混凝土浇筑时间的控制和槽孔深度的控制。本工程采用钻凿法进行接头连接，即一期槽段浇筑完毕 12h后，视混凝土强度进行二期槽段造孔时，将一期槽段混凝
10、土套抓 35em，以保证接头质量。 2 防渗墙施工特殊情况处理 2 1 漏浆、塌孔处理 (1)造孔过程中，如遇少量漏浆，则采用增大泥浆黏度，掺加堵漏剂等处理，如遇大量漏浆，单孔采用回填粘土钻进处理，槽孔采用投锯末、水泥、稻草或高水速凝材料等进行堵漏处理，并改冲击反循环钻进为冲击钻挤实 钻进，确保孔壁槽壁安全。或在造孔前，对架空地段进行预注浆处理。 (2)根据工程施工经验，危险性管涌土，会加剧地层渗漏通道的渗漏，钻进时，要加强泥浆损失测估，改变钻进工艺，准备好足够的堵漏材料及时处理好渗漏，尤其是槽孔的副孔钻劈时，要小心提防。 (3)塌孔处理：由于覆盖层级配不均，结构松散，造孔中可能出现塌孔。发现
11、有塌孔迹象，首先提起施工机具，根据塌孔程度采取回填粘土、柔性材料或低标号混凝土等处理；如孔口塌孔，采取布置插筋、拉筋和架设钢木梁等措施，保证槽口的稳定。 2.2 孔斜 的处理 造成防渗墙发生孔斜的原因有很多，其中地层原因是最主要的。当槽孔施工发生孔斜时，将使墙体的有效厚度减少以及影响墙体的连续性，因此，孔斜的控制尤为重要，拟采取下列措施： (1)改变钻头规格、形状。 冲击钻机施工中要勤测量，及时掌握孔形情况，如发现偏斜，可在钻头上加焊一圈钢筋，扩大钻头直径，扩孔改变孔斜；或在孔斜的相反方向加焊耐磨块进行修孔。 (2)回填石料修孔。 冲击钻机造孔中如果发生孔斜，可用 (10 25)cm 石料回填
12、至偏斜段顶部。重新进行该段造孔， 并加大造孔过程中的测斜密度，严加控制进行修孔。 (3)定位、定向聚能爆破处理探头石。 造孔过程中遇到探头石易发生孔斜，可采用定位、定向聚能爆破炸掉探头石后继续钻进 2 3 混凝土浇筑堵管的处理 混凝土的浇筑质量是防渗墙施工成败的关键环节防渗墙的浇筑应严格按照规范的规定执行。有效地控制混凝土的搅拌质量及按规定掌握导管的埋深是避免发生堵管的关键措施。 一旦发生堵管可利用吊车上下反复提升导管进行抖动，疏通导管，如果无效，可在导管埋深允许的高度下提升导管，利用 混凝土的压力差，降低混凝土的流出阻力，达到疏通导管的目的。 2 4 墙体质量事故的处理 如混凝土防渗墙在浇筑
13、过程中发生中断或发生事故而影响质量时，可根据事故的具体情况采取以下措施进行补救： (1)凿除已浇筑的混凝土，重新清孔换浆进行浇筑； (2)在防渗墙上游侧补贴一段新墙并保证与旧墙和两端槽孔混凝土连接完整，达到防渗标准； (3)在发生事故的部位上游侧进行钻孔灌浆，形成一段帷幕对事故部位进行补救，达到防渗标准： (4)在发生事故的部位上游侧进行高 喷灌浆，形成一段高喷防渗墙对事故部位进行补救保护达到防渗标准。 2 5 提脱 当发现导管内混凝土面过低突然大幅度下降或有泥浆由管底进入管内应立即下放导管，增加埋深，直到管内情况正常。当发现导管提脱后，如管内进入较多泥浆而混凝土无严重混浆现象，可下入导管，用
14、小抽筒抽出管内泥浆，再继续浇筑。如导管反复提脱，确认槽内混凝土大范围混浆，应停止浇筑按断桩处理 3 塑性防渗墙施工质量检查 (1)现场取样检查。 经检测结果表明：混凝土试样表面光滑完整，混凝土均匀密实， 无蜂窝，麻面、混浆等现象。混凝土抗压强度分别为 ，渗透系数分别为 允许渗透坡降都大于 (2)现场开挖检查。 经现场开挖检查，露出的墙体接缝密实，接缝无夹泥、脱开现象，墙面平整光滑，墙厚满足要求，墙体整体性强。 4 塑性混凝土防渗墙施工效果分析 从目前现场开挖检查、检测结果分析，塑性混凝土防渗墙无论外观质量还是物理力学指标都满足设计要求；从大坝下游排水凌体导渗沟流出的水量看，基本上看不到明显的流水：所有的检查参数和现场情况证明塑性混凝土防渗墙施工达到了预期的防渗效果。 参考文献 刁东辉 ,水库除险加固防渗墙施工工艺及质量控制 J;中国水运 (下半月 );2010 年 03 期 注：文章内所有公式及图表请以 PDF 形式查看。
