第４９卷第７期 甘肃水利水电技术 Ｖｏ１．４９，Ｎｏ．７ ２０１３年７月 ＧＡＮＳＵ ＷＡＴＥＲ ＲＥＳＯＵＲＣＦ￣ＡＮＯ ＨＹＩ）ＲＯＰＯＷＥＲ ＴＥＣＩｔＮＯＬＯＧＹ Ｊｕ１．，２０１３ ・施工技术・ 某水库大坝塑性混凝土防渗墙施工及效果分析 刘 钢 （江西水利水电开发有限公司，江西南昌 ３３０００６） 摘要：塑性混凝土防渗墙作为一项防渗处理施工新工艺，在中小型水库大坝除险加固工程领域得到广泛推广应用。 某水库属于存在较严重渗流破坏的三类坝，需要采取相应的除险加固措施，设计拟定塑性混凝土防渗墙加固方案。 文章从施工准备、造孔成槽、泥浆固壁、槽孔验收、混凝土浇筑、质量检查等多方面，叙述了加固方案的实施过程和质 量控制措施。加固方案实施后观测结果表明，塑性混凝土防渗墙技术在中小型水库除险加固中的应用是可行的。 关键词：水库大坝；塑性混凝土；防渗墙；施工 中图分类号：ＴＶ５４３＋．８ 文献标志码：Ｂ 文章编号：２ｏ９５一ｏ１４４（２ｏ１３）０７—００６２—０２ １ 前言 防浪墙顶高程为１ ０３２．９ ｍ，坝顶长度为８６３ ｍ，坝顶 塑性混凝土是采用黏土和膨润土代替常规混凝 宽为１０ ｍ。经过近４Ｏ年的运行，加上当时建设技术 土中的绝大部分水泥，形成的一种柔性工程材料。 条件和设计理念等因素的制约，水库大坝两端与坝 塑性混凝土成墙后。与常规混凝土相比．具有墙体柔 肩接触带坡度较陡．其左端部下游存在阴湿、沼泽、 性较大、弹性模量较低（可以控制在１ ０００ ＭＰａ以 渗水、塌陷等问题，右端部存在坝体裂缝、沉陷等问 下）、极限应变性能较大、不易开裂、能适应较大变 题，坝基存在渗漏等问题，尤其在汛期高水位，大坝 形、综合抗渗性能优越、造价偏低、施工机械化程度 下游坝坡极易产生渗水、管涌等险情，且呈现加重趋 较高等优点，在国内外工程领域中被广泛用作防渗 势。直接威胁到大坝的日常安全稳定运行。根据水 墙墙体材料［】］。随着混凝土防渗墙施工机械化和工 利部《水库大坝安全鉴定办法》相关规定［２］，鉴定该 艺技术的进一步发展完善，塑性混凝土防渗墙施工 坝属于存在较严重渗流破坏的三类坝，需要采取相 技术在水库大坝防渗工程中得到广泛推广应用．尤 应的除险加固措施，确保水库的安全运行。 其在中小型水库大坝除险加固工程中取得了好的防 ３大坝塑性混凝土防渗墙方案 渗效果。 根据大坝现状渗漏特征及大坝坝基地质条件， ２工程概况 设计坝体采用垂直塑性混凝土防渗墙进行防渗处 某水库修建于２０世纪７０年代中期。其坝址以 理，防渗墙布置范围为左岸０—００５．２～０＋０６４．８，长 上控制流域面积为５１ ｋｍ２．坝址上游约３．８ ｋｍ处发 ７０ ｍ：右岸０＋２３９．０—０＋３３０．０．长９１ ｍ。防渗墙墙顶 育２０眼泉，全年清水流量约５９万Ｉｎ，。该水库总库 高程为１ ０３１．２ ｍ，比坝顶低０．５ ｍ。两岸的混凝土 容为５７２万ｍ３，是一座以防洪为主，并兼顾农业灌 防渗墙底深入基岩１．０ ｍ，防渗墙墙厚０．８ ｍ，塑性 溉、城市供水等功能的小型水库。该水库主要为库 混凝土防渗墙轴线与大坝坝轴线相重合。主要设计 区下游３个乡镇、２２个村庄、３９家企业、４３所中小 指标为抗渗等级大于Ｗ６（Ｓ６）；２８ ｄ抗压强度１．０— 学校提供防洪安全保证．并为城镇７．１６万人口，近 ２．５ ＭＰａ；弹性模量小于５００ ＭＰａ；相对渗透系数小 １Ｏ万牲畜提供饮用水和８０５ ｈｍ２耕地提供灌溉用 于ｌｘｌＯ ｃｍ／ｓ。 水。该水库枢纽工程主要由大坝、泄洪排沙洞、溢洪 ４大坝塑性混凝土防渗墙施工 道、泄洪输水洞、以及坝后式电站等五部分共同组 ４．１施工准备 成，其中泄水及输水建筑物均分布在大坝左岸。水 导向槽沿防渗墙轴线设在在槽孔上方．由上下 库挡水建筑物大坝为均质土坝，原设计采用水中倒 两排钢筋混凝土导墙组成．其槽口宽度为９０～９５ 土施工技术，后结合工程实际情况采用水力冲填施 ｅｍ，略大于防渗墙设计厚，导墙深度为１．５ ｍ。施工 工技术，最大坝高为３３．６ ｍ，坝顶高程为１ ０３１．７ ｍ。 平台主要由钻机工作平台、倒浆平台、排浆沟等单元 收稿日期：２０１３—０７—１６ 作者简介：刘钢（１９８０一），汀西南昌人，助理工程师，学士，主要从事水利水电工程施工及施工管理。 ・６２・ 第７期 刘钢：某水库大坝塑性混凝土防渗墙施工及效果分析 第４９卷 组成，其中倒浆平台布设在防渗墙下游侧。其坡度为 ２％～３％，采用Ｃ２０混凝土进行现场浇筑。倒浆平台 宽为１．８ ｍ，厚度为２０ ｃｌｎ，且向排浆沟形成一定坡 面，坡比设置为１：５。在倒浆平台下游沿防渗墙轴线 方向布设一纵向排浆沟，排浆沟采用人工开挖沟槽、 砂浆抹面的施工方法，其沟宽为０．６ ｍ，深０．４ ｍ，坡 度为１％。在防渗墙上游侧沿防渗墙轴线布设钻机行 走轨道平台，其宽为８．５ ｍ，采用枕木铺设道轨．即沿 防渗墙轴线方向平行敷设３道卧木，在轨道上安装 钻机平台车。另外，泥浆系统、混凝土搅拌系统、供 水系统等，均布设在大坝混凝土防渗墙施工现场，且 将泥浆系统和供水系统布设在地势较高的地方。以 便利用重力自流降低施工成本。 ４．２造孔成槽 在充分考虑水库的地质条件、开挖深度、开挖宽 度、钻机类型等因素的基础上，决定采用“两钻一劈” 造孔工艺，钻孔设备选用Ｃｚ一３Ｏ型钢丝绳冲击钻 机。该水库大坝塑性混凝土防渗墙全长１５８ ｍ。槽孔 间距按照８１１３．进行划分，共需造２０个孔。主孔宽为 ０．８ ｍ，￣ｔＪ：ｆＬ宽为１．２ ｍ。造孔顺序按“先打主孑Ｌ再劈 副孑Ｌ”，即按Ｉ期槽和ＩＩ期槽分段施工。造孔施工过 程中，孔内泥浆面应保持在距导向墙顶面３Ｏ～５０ ｃｍ 范围内。开挖区固壁泥浆直接在槽孔内制浆．填筑 区固壁泥浆则采用膨润土和黏土混合制浆。施工中 要求槽孔应保持平整垂直，孔位允许偏差应控制在 ３ ｃｍ以下，两端主孔孔斜率应控制在３％０以内，其余 槽孔孔斜率应控制在４％０以内；Ｉ期槽和ＩＩ期槽孔接 头套接孔的两次孔位允许偏差应控制在３０ ｃＩｎ以 内：槽孔进入基岩的嵌入深度须不小于１．０ ｍ。 ４．３泥浆固壁 泥浆在大坝塑性混凝土防渗墙施工工艺中，具 有浮渣、固壁护壁、冷却钻头等功能，其泥浆制浆质 量对槽孔施工质量具有非常重要的作用。按照ＤＬ，ｒ ５１２５—２００１《水电水利岩土工程施工及岩体测试造 孑Ｌ规程》规范要求，该水库大坝塑性混凝土防渗墙的 泥浆质量控制指标为泥浆密度１．１～１．２ ｇ／ｃｍ。，黏度 １８～２５ Ｓ，含砂量小于５％。造孑Ｌ全过程中孔内泥浆面 始终保持在距导向墙顶面３Ｏ～５０ ｅｍ范围内，以防出 现塌孔等质量问题。 ４．４槽孔验收 槽孔造孔按照相关技术规范及设计要求完成 后，应立即进行槽孔验收，主要检查槽孔孔深、孔斜、 墙厚、接头孔套接度等是否满足相关技术指标要求， 其中：在现场采用测绳实测法探测孔深；采用重锤法 测量槽孑Ｌ是否存在孑Ｌ斜；对于存在偏差的槽孑Ｌ，应采 用钻机钻头下至孔底，每２ ｍ测钻头携带的钢丝绳距 孔口的偏差度，进而统计出槽孔孔底偏差及孔斜率。 ４．５泥浆置换及清孔 槽孑Ｌ终孔验收合格后，应立即进行泥浆置换清 孑Ｌ施工。清孔过程中应采用抽筒抽渣和抽浓浆，且 应不断向孔内补充清水，以确保槽孔内水面高度满 足相关规范技术要求。清孑Ｌ合格指标为：①孔底淤 积厚度应控制在１０ ｅｍ以内：②泥浆比重应控制在 １．１～１．２ ｇ／ｃｍ３范围内；③泥浆黏度应控制在１８～２５ ｓ 范围内；④含砂量应控制在５％范围内。泥浆指标检 测应从距孔底５０—１００ ｃｍ范围内进行取样，并采用 抽渣筒进行有效抽取。当槽孔清孔指标到达设计指 标标准后．即在清孔合格后４ ｈ内必须进行混凝土 浇筑施工。如超过４ ｈ则应重新进行清孔并待检测 验收合格后方能进行混凝土浇筑施工。 ４．６混凝土浇筑 （１）导管下设：导管使用前必须进行密闭性能 检验，待检测合格后导管方能使用。导管下设过程中 应采用冲击机进行吊装，即将导管先下设到槽￣Ｌ：ｆＬ 底．然后再提升约１５ ２５ ｃｍ．固定导管并将皮球放置 在导管内部。待导管安装完毕，装设好混凝土料斗， 并采用竹道板盖好槽孔口。以放置混凝土在浇筑过 程中从槽孑Ｌ内进入到槽内。确保混凝土浇筑具有较 高施工质量水平，同时也保证了现场的施工安全［３］。 （２）混凝土浇筑：混凝土采用直升导管法进行 浇筑。在混凝土浇筑前，先将导管内置入可浮起的 隔离塞球．以确保混凝土浇筑质量。整个混凝土浇 筑应连续作业，待导管满管后，将导管轻提２０—３０ ｅｍ．把隔水球有效挤出到导管外．并立即将导管放 至原深度。继续灌浇混凝土。在进行同一槽孔内混 凝土浇筑时，混凝土面应保持均匀上升，且各控制点 高差应有效控制在０．５ ｍ范围内，导管上升速度也 应控制在２ ｍ／ｈ内。 ５质量检查 该水库大坝塑性混凝土防渗墙质量检查，共分 为中间产品动态检查和墙体施工质量检查两部分。 其中。混凝土试块抗压强度共检测３２组，检测结果 为１．３～２．３ ＭＰａ；抗渗共检查８组，抗渗系数为０．２３ｘ １０－６－０．８７ｘ１０ ｅｎｄｓ；弹性模量共检测８组，弹模值为 ３７０～４６０ ＭＰａ．均满足设计指标要求。墙体在成墙后 ２８ ｄ进行了６个试验段（左右岸各选取端部和中部 ３处）的钻孔注水试验，渗透系数试验结果为０．５１Ｘ １０－６＿０．６３ｘ１０－６ ｅｍ／ｓ。均符合设计要求。 ６结语 塑性混凝土防渗墙在该水库大坝（下转封三） ・６３・ 第７期 杨建启：聚丙烯纤维混凝土在巴家咀水库溢洪道工程中的应用 第４９卷 粗骨料１ ６６３ ｋｇ；粉煤灰４５ ｋｇ；减水剂２．４ ｋｇ；引气 表６混凝土抗压强度检测结果 剂０．０１８ ｋｇ；聚丙烯纤维０．８ ｋｇ；水１０６ ｋｇ；水胶比 浇筑部位 坍落度和易性 ０．３５；坍落度７０～９０ ｍｍ。在混凝土浇筑前，根据原材 ／ｒａｍ料检验情况．及时准确地将理论配合比调整为施工 溢流堰面不掺Ｃ３０ ７１－８３ 好 ２８ ３０．２￣３４．８ 挑流鼻坎掺加 ６３～７６ ３１．０—３４．９ 配合比。 ３聚丙烯纤维混凝土施工 ３．１ 施工流程 施工流程为：原材料储备、检验＿＋仓面清理 测 量放样＿＋钢筋绑扎焊接 模板安装 开仓验收＿÷拌 和系统检查 混凝土制备、运输、入仓 温度、坍落 度检测 混凝土试块取样一混凝土平仓、振捣一拆 模、养护＿÷外观检查。 ３．２混凝土浇筑 （１）拌和：混凝土配料除聚丙烯纤维和外加剂 由人工称量并均匀抛撒至粗骨料上和搅拌舱中外， 溢流堰面不掺Ｆ１５０ １５０ ２．９９ ８７ ８５ 其余均采用配料机自动称量适配，搅拌楼拌和。投 挑流鼻坎掺加 ２．１９ ８８ ８９ 料及搅拌顺序依次为粗骨料、聚丙烯纤维、细骨料、浇 水泥、粉煤灰、外加剂、水，搅拌时间为５ ｍｉｎ。从试 筑 霜奇 从施工过程和取样检验情况来看，聚丙烯纤维 旺 拌情况看，纤维分布均匀，混凝土和易性较好。 混凝土和易性较好，不易离析，但坍落度有所损失， （２）运输：为防止混凝土运输过程中出现离析、抹面难度相对增大：混凝土表面龟裂及干缩裂缝得 设等 泌水等现象，水平运输采用混凝土罐车，垂直运输采 计级 到了有效控制，平整度较好；混凝土抗压强度未见明 用塔吊配锥形料罐，仓面运输采用溜槽入仓，运输距 显变化，但抗渗、抗冻性能有所提高。 实冻次 离约１ ｋｍ。 测融数 ５结语 （３）浇筑：混凝土浇筑采用台阶法由低向高分 聚丙烯纤维混凝土在巴家咀水库溢洪道工程中 层铺料浇筑，控制浇筑厚度３０ ｅｍ。混凝土入仓后，腮 的应用，有效抑制和减少了混凝土表面裂缝的产生 先人工摊铺整平，再用＋７０插入式振捣器梅花形振 横动数 和发展，提高了混凝土抗渗、抗冻、抗冲磨等性能，从 捣，快入慢提，振捣至粗骨料无明显下沉并开始泛浆 而保证了混凝土浇筑质量。聚丙烯纤维混凝土作为 一为止。模板滑升或提起后立即进行一次收面。二次 嗍 僻 对模至 种新型复合材料，不仅对施工无任何特殊要求，而 收面在混凝土初凝前完成，均为人工原浆收面。且具有良好的力学性能和可靠的质量保证，又经济、 （４）养护 脯触 耋纵动数 曼 安全、便于操作，应用于水工建筑物的相应部位，可 二次抹面结束后先覆以塑料薄膜盖之．９ ｈ后用 对模至 收到良好的功效，应用前景十分广阔。 草袋进行覆盖，并及时洒水养护。保持混凝土表面湿 参考文献： 润。 ［１］郝转．聚丙烯纤维混凝土的技术应用研究．［Ｊ１．山西水 ４聚丙烯纤维混凝土检测结果 利科技．２００６，３６（４）：９—１１． 在混凝土浇筑施工中，分别对掺加与不掺加纤 ［２］乔介平，鲁少林．聚丙烯纤维在水工混凝土中的研究与应 用［Ｊ］冰电站设计．２００８，２４（３）：８５—８７． 维的混凝土进行了取样检测对比，混凝土抗压强度、 ［３］Ｄ／ｄＴ ５１４４—２００１．水工混凝土施工规范．［Ｓ］ 抗渗、抗冻性能检测结果分别见表６ 表８。 ［４］ＤＬ／Ｔ ５１５０—２００１．水工混凝土试验规程．［Ｓ］ （上接第６３页）除险加固工程中的成功应用．对坝 用推广价值。 体的渗漏起到非常良好的防渗作用，其中。下游渗 参考文献： 水量由加固前的５．２２ Ｌ／ｓ有效减小到１．３９ Ｌ／ｓ，渗 ［１］王清友，孙万功，熊欢．塑性混凝土防渗墙［Ｍ］．北京：中 流量减少了７４．６３％，达到了预期防渗效果，大大 国水利水电出版社，２００８． 提高了该水库运行的安全系数。从该实例应用效 ［２］石大永．混凝土防渗墙施工相关工艺分析［Ｊ］＿湖南水利 果证明．塑性混凝土防渗墙技术在中小型水库除 水电，２０１ １，１８（４）：１４—１５． 险加固中的应用是可行的、高效的，施工质量完全 ［３］谭小通．塑性混凝土防渗墙在水库施工中应用［Ｊ］．企业 满足设计及相关技术规范要求。具有非常好的应 科技与发展，２００７，１４（１２）：１５２—１５３． 一
