大坝防渗加固工程塑性砼防渗墙施工方案

黄金水库大坝防渗加固工程塑性砼防渗墙施工概述马小毛（江西省水利水电建设总公司）摘要:介绍黄金水库大坝防渗加固工程性砼防渗墙设计质量标、施工方案、施工设备布置、施工方法、特殊情况处理和施工质量控制等。关键词塑性砼防渗墙；三钻两抓法造槽；大坝防渗加固1工程概况黄金水库位于丰城市荷湖乡境内，是清丰山溪丰水河上游一座以灌溉为主，结合防洪、发电、养鱼等综合利用的中型水利枢纽工程。水库坝址以上控制流域面积55.2km2，总库容5079万m3。大坝为均质土坝，最大坝高36.0m，坝轴线长446m。由于坝体填筑土中含有大土块并夹有风化石，且架空现象严重，因此坝体总体填筑质量很差。在大坝运行过程中棱体顶部出现渗水，桩号0+200处棱体以上2m出现一处集中渗流，为大坝留下严重的渗漏隐患。由于建坝时清基不彻底，河床部位未做截水槽，坝基渗漏严重。在下游坝基桩号0+200处出现面积约700m2的湿润和沼泽区，在坝脚出现几股渗水，坝后田中也有多处泡泉。2塑性砼防渗墙主要设计质量指标设计质量指标：塑性砼防渗板墙轴线位于坝轴线上游3.66m处。塑性砼防渗墙设计墙体厚度0.6m，全封闭式深墙结构，墙底伸入基岩面以下0.5m；设计槽孔孔斜率≤1/200；墙体渗透系数K≤1.0×10-6cm/s；抗压强度R28≥3.0MPa；渗透破坏比降大于80。3塑性砼防渗墙的施工3.1塑性砼防渗墙施工方案塑性砼防渗墙施工方案为：分三序孔施工，采用“三钻两抓”法造槽孔；配料机配料，强制式搅拌机拌砼，40型砼泵输送砼，水下直升导管法浇筑墙体砼。3.2设备布置防渗墙轴线上游距轴线0.85米为第一根钢轨，第二根钢轨与第一根钢轨距离为2.4米。冲击反循环钻机、液压抓槽机、浇筑机（自制）均在钢轨上行走，以保证防渗墙轴线不变。根据混凝土泵的最大输送距离随时调整拌和系统与施工槽孔之间的距离。施工设备布置见图1。85cm85cm240cmⅢⅣⅠⅡⅠ、Ⅳ为反循环冲击钻；Ⅱ为液压抓槽机；Ⅲ为浇筑机。图1施工设备布置施工工艺流程3.4槽孔划分防渗墙的施工分为三序（见图4），单号孔为一期槽孔，长度为5ｍ（见图3），这是由于冲击反循环钻机成孔直径为0.6ｍ，抓斗的最大张开度为2.2ｍ。即为2.2+2.2+0.3+0.3＝5ｍ，双号孔为二序槽孔。槽孔长度与一序孔相同。一二序槽孔接头（三序槽孔）采用双反弧钻头桩柱连接，长度为0.8ｍ。3.5成槽方法先用一台CJF－15型冲击反循环钻机施工单槽段的3个导向水电及交通等准备场地平整构筑施工平台构筑泥浆站槽孔放样 安装搅送浆设备安装设备泥浆贮存及静化冲击钻槽孔施工制备泥浆抓斗抓槽施工泥浆处理冲击钻入岩泥浆静化终孔验收泥浆回收清孔验收排除废浆贮备砂石、水泥、膨润土下设导管、漏斗拌制塑性混凝土浇筑混凝土形成I、Ⅱ期塑性砼防渗墙双反弧桩法连接段墙图2“三钻两抓”法造塑性混凝土防渗墙工艺流程图图3图4孔（中心方向距2.2ｍ）直至入岩50，，然后用HG600液压抓斗机先后抓取3个导孔间的土体，利用ZLC－50装载机配合出碴，形成弧顶间距为5.0ｍ的槽段。孔口随时补充固壁泥浆。另用一台CJF－15型冲击反循环钻机依次冲击抓斗部位的基岩，并在冲击反循环钻机出口处提取新鲜基岩，经现场监理、业主认可后方能清孔。一个槽段冲击6次。利用CJF－型冲击反循环钻机的反循环泵进行泵吸法清孔。性能良好的泥浆经导向槽送至孔内，并至孔内泥浆符合槽孔验收标准。3.6砼拌和与运输方法塑性砼的拌和采用一台TLD1200型配料机配料，一台JZ500型强制式搅拌机集中拌和混凝土。砼运输采用一台HBT－40型混凝土泵泵送运混凝土。3.7墙体砼浇筑方法墙体砼浇筑采用泥浆下直升导管法浇筑，浇筑导管内径为215mm。由于槽孔长度为5ｍ。根据规范要求应采用二根浇筑导管，二导管之间距离2.5米。导管必须连接密封可靠，导管底口距槽底的距离应控制在15～25cm范围内。开浇前，导管内应置入可浮起的隔离塞球。开浇时，应先注入水泥砂浆，随即浇入足够的混凝土，挤出塞球并埋住导管底端。导管埋入砼的深度不得小于1ｍ，不宜大于6ｍ。砼面应均匀上升，各处高差应控制在0.5米以内。3.8墙段连接方法两槽之间采用双反弧桩柱法连接，双反弧钻头的主要设计参数为：钻头重为2.7吨、长为0.8米、宽为0.6米、高为1.8米。3.9特殊情况处理措施⑴导墙严重变形或坍塌，采用以下处理方法：重新修筑导墙或采用其他安全施工措施，改善地基条件和槽内泥浆性能；⑵地层严重漏浆，应迅速填入堵漏材料，同时孔口备足粘土、锯末，必要时可回填槽孔；⑶混凝土浇筑过程中导管堵塞、拔脱或漏浆，需重新下设时，必须采用下列办法：将导管全部拔出、冲洗、并重新下设，抽净导管内泥浆继续浇筑；继续浇筑前必须核对混凝土面高程及导管长度，确认导管的安全插入深度。凿除已浇入槽孔内的混凝土后重新浇筑。3.10施工设备（主要施工设备表）4施工质量控制4.1施工过程控制⑴施工平台应碾压密实，以防止钻机下沉；钻机侧铺设的卧木，要求前高后低，有2%的坡度，为使卧木连成整体，横向纵向都用扒钉连接；倒渣平台应削成里高外低，有1/10的坡度；在倒渣平台下沿线开挖排水沟。塑性混凝土防渗墙主要施工设备表序号设备名称设备型号单位数量1冲击反循环钻机CJF-12000台22液压抓槽机HG600台13挖掘机PC200台14装载机ZL-50台25混凝土泵HBT40台16混凝土拌和机JZ500台17混凝土配料机TLD1200台18柴油发电机D200KW-TT台19潜水泵50m3/h台210制浆机ZJ-400台211空压机L-10/8台1⑵导向墙应平行于防渗墙中心线，其允许偏差为±1cm；导向墙顶面高程（整体）允许偏差±1cm；导向墙顶面高程（单幅）允许偏差0.5cm；导向墙间净距允许偏差0.5cm。⑶槽孔建造根据地质复勘资料编制槽孔轴线剖面图，划分槽段。根据类似工程经验，在防渗墙中心线部位进行生产性试验，以取得造孔、固壁泥浆、墙体浇筑等施工工艺和参数。设置地表水排水系统，防止地表水渗入槽内，以免影响泥浆性能和破坏孔壁稳定。造孔中，孔内泥浆面应保持在导墙顶面以下30cm～50cm。漏失地层，应采取预防措施，发现泥浆漏失，应立即堵漏补浆。保证槽孔平整垂直，孔位中心允许偏差不大于3cm、孔斜率不大于0.2%；遇有含孤石、漂石的地层及基岩面倾斜度较大等特殊情况时，其孔斜率应控制在0.6%以内。槽孔嵌入基岩的深度必须达到0.5m。基岩需按下列方法确定：依据防渗墙中心线地质先导孔剖面图，当孔深接近预计基岩面时，即开始取样，然后根据岩样的性质确定基岩面或对照邻孔基岩面高程，并参考钻进情况确定基岩面。造孔结束后，应对造孔质量进行全面检查。经检查合格后方可进行清孔换浆。造孔质量检查的项目和指标为：槽孔中心偏差≤±3cm；槽孔孔深偏差不得小于设计孔深；孔斜率≤0.2%；槽孔宽满足设计要求（包括接头搭接厚度）。槽孔钻进过程中，必须随时检查孔形，发现问题，及时修孔。同一孔钻进使用的抓斗规格必须一致，中途要勤补焊，且抓斗直径不得大于原来的抓斗厚度。坝基岩石钻进时，为防止产生孔斜和溜坡现象，应先轻轻地打出一个平台后再适当加大冲击力。基岩钻进时应勤抽砂，以保持孔底清洁。二期槽孔施工应在一期槽孔浇筑完后进行，槽孔接头钻进应在二期槽孔浇筑结束48小时后进行，特殊情况可适当调整。⑷清孔换浆造孔结束并经检查合格后方可进行清孔换浆工作。接头槽孔清孔换浆结束前，应使用带刷子的钻头，分段刷洗混凝土孔壁上的泥皮。刷洗的合格标准为刷子钻头上基本不带泥屑，孔底淤泥不再增加。清孔换浆结束1小时后，应达到下列清孔标准：孔底淤积厚度≤10cm；当使用粘土泥浆时，孔内泥浆密度密度≤1.3g/cm3，粘度≤30s，含砂量≤10%。循环使用的泥浆应经常检测其性能，当泥浆超过规定的指标时，作废浆处理；废浆应集中排放到监理人指定的地点。4.2原材料与砼配合比4.2.1砼配合比水水泥砂碎石膨润土235ｋｇ150ｋｇ913ｋｇ869ｋｇ75ｋｇ水灰比：1.57砂率：53%4.2.2原材料检次批次水泥12全部合格送检碎石19全部合格送检白砂19全部合格送检澎润土8全部合格送检4.3中间产品质量统计黄金水库塑性砼防渗墙机口取混凝土样88次，成型抗压试块76组，抗渗试块12组。检测结果如下:类别组数最大值最小值平均值拉压765.8MPａ3.1MPａ4.6MPａ抗渗12－－－4、总结语丰城市黄金水库加固工程防渗墙2004年6月27日开工，2005年4月6日完成，共完成13717.89m2,浇筑塑性混凝土约13990m3，平均月完成工程量为1444m2。槽孔深度最大达到48.37m,充盈系数达到1.7。2005年4月21日监理单位对防渗墙进行抽样检查共开挖三处，