大壩防滲加固工程塑性砼防滲墻施工方案

黃金水庫(kù)大壩防滲加固工程塑性砼防滲墻施工概述馬小毛（江西省水利水電建設(shè)總公司）摘要:介紹黃金水庫(kù)大壩防滲加固工程性砼防滲墻設(shè)計(jì)質(zhì)量標(biāo)、施工方案、施工設(shè)備布置、施工方法、特殊情況處理和施工質(zhì)量控制等。關(guān)鍵詞塑性砼防滲墻；三鉆兩抓法造槽；大壩防滲加固1工程概況黃金水庫(kù)位于豐城市荷湖鄉(xiāng)境內(nèi)，是清豐山溪豐水河上游一座以灌溉為主，結(jié)合防洪、發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用的中型水利樞紐工程。水庫(kù)壩址以上控制流域面積55.2km2，總庫(kù)容5079萬(wàn)m3。大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高36.0m，壩軸線長(zhǎng)446m。由于壩體填筑土中含有大土塊并夾有風(fēng)化石，且架空現(xiàn)象嚴(yán)重，因此壩體總體填筑質(zhì)量很差。在大壩運(yùn)行過(guò)程中棱體頂部出現(xiàn)滲水，樁號(hào)0+200處棱體以上2m出現(xiàn)一處集中滲流，為大壩留下嚴(yán)重的滲漏隱患。由于建壩時(shí)清基不徹底，河床部位未做截水槽，壩基滲漏嚴(yán)重。在下游壩基樁號(hào)0+200處出現(xiàn)面積約700m2的濕潤(rùn)和沼澤區(qū)，在壩腳出現(xiàn)幾股滲水，壩后田中也有多處泡泉。2塑性砼防滲墻主要設(shè)計(jì)質(zhì)量指標(biāo)設(shè)計(jì)質(zhì)量指標(biāo)：塑性砼防滲板墻軸線位于壩軸線上游3.66m處。塑性砼防滲墻設(shè)計(jì)墻體厚度0.6m，全封閉式深墻結(jié)構(gòu)，墻底伸入基巖面以下0.5m；設(shè)計(jì)槽孔孔斜率≤1/200；墻體滲透系數(shù)K≤1.0×10-6cm/s；抗壓強(qiáng)度R28≥3.0MPa；滲透破壞比降大于80。3塑性砼防滲墻的施工3.1塑性砼防滲墻施工方案塑性砼防滲墻施工方案為：分三序孔施工，采用“三鉆兩抓”法造槽孔；配料機(jī)配料，強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌砼，40型砼泵輸送砼，水下直升導(dǎo)管法澆筑墻體砼。3.2設(shè)備布置防滲墻軸線上游距軸線0.85米為第一根鋼軌，第二根鋼軌與第一根鋼軌距離為2.4米。沖擊反循環(huán)鉆機(jī)、液壓抓槽機(jī)、澆筑機(jī)（自制）均在鋼軌上行走，以保證防滲墻軸線不變。根據(jù)混凝土泵的最大輸送距離隨時(shí)調(diào)整拌和系統(tǒng)與施工槽孔之間的距離。施工設(shè)備布置見圖1。85cm85cm240cmⅢⅣⅠⅡⅠ、Ⅳ為反循環(huán)沖擊鉆；Ⅱ?yàn)橐簤鹤ゲ蹤C(jī)；Ⅲ為澆筑機(jī)。圖1施工設(shè)備布置施工工藝流程3.4槽孔劃分防滲墻的施工分為三序（見圖4），單號(hào)孔為一期槽孔，長(zhǎng)度為5ｍ（見圖3），這是由于沖擊反循環(huán)鉆機(jī)成孔直徑為0.6ｍ，抓斗的最大張開度為2.2ｍ。即為2.2+2.2+0.3+0.3＝5ｍ，雙號(hào)孔為二序槽孔。槽孔長(zhǎng)度與一序孔相同。一二序槽孔接頭（三序槽孔）采用雙反弧鉆頭樁柱連接，長(zhǎng)度為0.8ｍ。3.5成槽方法先用一臺(tái)CJF－15型沖擊反循環(huán)鉆機(jī)施工單槽段的3個(gè)導(dǎo)向水電及交通等準(zhǔn)備場(chǎng)地平整構(gòu)筑施工平臺(tái)構(gòu)筑泥漿站槽孔放樣 安裝攪送漿設(shè)備安裝設(shè)備泥漿貯存及靜化沖擊鉆槽孔施工制備泥漿抓斗抓槽施工泥漿處理沖擊鉆入巖泥漿靜化終孔驗(yàn)收泥漿回收清孔驗(yàn)收排除廢漿貯備砂石、水泥、膨潤(rùn)土下設(shè)導(dǎo)管、漏斗拌制塑性混凝土澆筑混凝土形成I、Ⅱ期塑性砼防滲墻雙反弧樁法連接段墻圖2“三鉆兩抓”法造塑性混凝土防滲墻工藝流程圖圖3圖4孔（中心方向距2.2ｍ）直至入巖50，，然后用HG600液壓抓斗機(jī)先后抓取3個(gè)導(dǎo)孔間的土體，利用ZLC－50裝載機(jī)配合出碴，形成弧頂間距為5.0ｍ的槽段?？卓陔S時(shí)補(bǔ)充固壁泥漿。另用一臺(tái)CJF－15型沖擊反循環(huán)鉆機(jī)依次沖擊抓斗部位的基巖，并在沖擊反循環(huán)鉆機(jī)出口處提取新鮮基巖，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理、業(yè)主認(rèn)可后方能清孔。一個(gè)槽段沖擊6次。利用CJF－型沖擊反循環(huán)鉆機(jī)的反循環(huán)泵進(jìn)行泵吸法清孔。性能良好的泥漿經(jīng)導(dǎo)向槽送至孔內(nèi)，并至孔內(nèi)泥漿符合槽孔驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。3.6砼拌和與運(yùn)輸方法塑性砼的拌和采用一臺(tái)TLD1200型配料機(jī)配料，一臺(tái)JZ500型強(qiáng)制式攪拌機(jī)集中拌和混凝土。砼運(yùn)輸采用一臺(tái)HBT－40型混凝土泵泵送運(yùn)混凝土。3.7墻體砼澆筑方法墻體砼澆筑采用泥漿下直升導(dǎo)管法澆筑，澆筑導(dǎo)管內(nèi)徑為215mm。由于槽孔長(zhǎng)度為5ｍ。根據(jù)規(guī)范要求應(yīng)采用二根澆筑導(dǎo)管，二導(dǎo)管之間距離2.5米。導(dǎo)管必須連接密封可靠，導(dǎo)管底口距槽底的距離應(yīng)控制在15～25cm范圍內(nèi)。開澆前，導(dǎo)管內(nèi)應(yīng)置入可浮起的隔離塞球。開澆時(shí)，應(yīng)先注入水泥砂漿，隨即澆入足夠的混凝土，擠出塞球并埋住導(dǎo)管底端。導(dǎo)管埋入砼的深度不得小于1ｍ，不宜大于6ｍ。砼面應(yīng)均勻上升，各處高差應(yīng)控制在0.5米以內(nèi)。3.8墻段連接方法兩槽之間采用雙反弧樁柱法連接，雙反弧鉆頭的主要設(shè)計(jì)參數(shù)為：鉆頭重為2.7噸、長(zhǎng)為0.8米、寬為0.6米、高為1.8米。3.9特殊情況處理措施⑴導(dǎo)墻嚴(yán)重變形或坍塌，采用以下處理方法：重新修筑導(dǎo)墻或采用其他安全施工措施，改善地基條件和槽內(nèi)泥漿性能；⑵地層嚴(yán)重漏漿，應(yīng)迅速填入堵漏材料，同時(shí)孔口備足粘土、鋸末，必要時(shí)可回填槽孔；⑶混凝土澆筑過(guò)程中導(dǎo)管堵塞、拔脫或漏漿，需重新下設(shè)時(shí)，必須采用下列辦法：將導(dǎo)管全部拔出、沖洗、并重新下設(shè)，抽凈導(dǎo)管內(nèi)泥漿繼續(xù)澆筑；繼續(xù)澆筑前必須核對(duì)混凝土面高程及導(dǎo)管長(zhǎng)度，確認(rèn)導(dǎo)管的安全插入深度。鑿除已澆入槽孔內(nèi)的混凝土后重新澆筑。3.10施工設(shè)備（主要施工設(shè)備表）4施工質(zhì)量控制4.1施工過(guò)程控制⑴施工平臺(tái)應(yīng)碾壓密實(shí)，以防止鉆機(jī)下沉；鉆機(jī)側(cè)鋪設(shè)的臥木，要求前高后低，有2%的坡度，為使臥木連成整體，橫向縱向都用扒釘連接；倒渣平臺(tái)應(yīng)削成里高外低，有1/10的坡度；在倒渣平臺(tái)下沿線開挖排水溝。塑性混凝土防滲墻主要施工設(shè)備表序號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)單位數(shù)量1沖擊反循環(huán)鉆機(jī)CJF-12000臺(tái)22液壓抓槽機(jī)HG600臺(tái)13挖掘機(jī)PC200臺(tái)14裝載機(jī)ZL-50臺(tái)25混凝土泵HBT40臺(tái)16混凝土拌和機(jī)JZ500臺(tái)17混凝土配料機(jī)TLD1200臺(tái)18柴油發(fā)電機(jī)D200KW-TT臺(tái)19潛水泵50m3/h臺(tái)210制漿機(jī)ZJ-400臺(tái)211空壓機(jī)L-10/8臺(tái)1⑵導(dǎo)向墻應(yīng)平行于防滲墻中心線，其允許偏差為±1cm；導(dǎo)向墻頂面高程（整體）允許偏差±1cm；導(dǎo)向墻頂面高程（單幅）允許偏差0.5cm；導(dǎo)向墻間凈距允許偏差0.5cm。⑶槽孔建造根據(jù)地質(zhì)復(fù)勘資料編制槽孔軸線剖面圖，劃分槽段。根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)，在防滲墻中心線部位進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)，以取得造孔、固壁泥漿、墻體澆筑等施工工藝和參數(shù)。設(shè)置地表水排水系統(tǒng)，防止地表水滲入槽內(nèi)，以免影響泥漿性能和破壞孔壁穩(wěn)定。造孔中，孔內(nèi)泥漿面應(yīng)保持在導(dǎo)墻頂面以下30cm～50cm。漏失地層，應(yīng)采取預(yù)防措施，發(fā)現(xiàn)泥漿漏失，應(yīng)立即堵漏補(bǔ)漿。保證槽孔平整垂直，孔位中心允許偏差不大于3cm、孔斜率不大于0.2%；遇有含孤石、漂石的地層及基巖面傾斜度較大等特殊情況時(shí)，其孔斜率應(yīng)控制在0.6%以內(nèi)。槽孔嵌入基巖的深度必須達(dá)到0.5m。基巖需按下列方法確定：依據(jù)防滲墻中心線地質(zhì)先導(dǎo)孔剖面圖，當(dāng)孔深接近預(yù)計(jì)基巖面時(shí)，即開始取樣，然后根據(jù)巖樣的性質(zhì)確定基巖面或?qū)φ锗徔谆鶐r面高程，并參考鉆進(jìn)情況確定基巖面。造孔結(jié)束后，應(yīng)對(duì)造孔質(zhì)量進(jìn)行全面檢查。經(jīng)檢查合格后方可進(jìn)行清孔換漿。造孔質(zhì)量檢查的項(xiàng)目和指標(biāo)為：槽孔中心偏差≤±3cm；槽孔孔深偏差不得小于設(shè)計(jì)孔深；孔斜率≤0.2%；槽孔寬滿足設(shè)計(jì)要求（包括接頭搭接厚度）。槽孔鉆進(jìn)過(guò)程中，必須隨時(shí)檢查孔形，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)修孔。同一孔鉆進(jìn)使用的抓斗規(guī)格必須一致，中途要勤補(bǔ)焊，且抓斗直徑不得大于原來(lái)的抓斗厚度。壩基巖石鉆進(jìn)時(shí)，為防止產(chǎn)生孔斜和溜坡現(xiàn)象，應(yīng)先輕輕地打出一個(gè)平臺(tái)后再適當(dāng)加大沖擊力。基巖鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)勤抽砂，以保持孔底清潔。二期槽孔施工應(yīng)在一期槽孔澆筑完后進(jìn)行，槽孔接頭鉆進(jìn)應(yīng)在二期槽孔澆筑結(jié)束48小時(shí)后進(jìn)行，特殊情況可適當(dāng)調(diào)整。⑷清孔換漿造孔結(jié)束并經(jīng)檢查合格后方可進(jìn)行清孔換漿工作。接頭槽孔清孔換漿結(jié)束前，應(yīng)使用帶刷子的鉆頭，分段刷洗混凝土孔壁上的泥皮。刷洗的合格標(biāo)準(zhǔn)為刷子鉆頭上基本不帶泥屑，孔底淤泥不再增加。清孔換漿結(jié)束1小時(shí)后，應(yīng)達(dá)到下列清孔標(biāo)準(zhǔn)：孔底淤積厚度≤10cm；當(dāng)使用粘土泥漿時(shí)，孔內(nèi)泥漿密度密度≤1.3g/cm3，粘度≤30s，含砂量≤10%。循環(huán)使用的泥漿應(yīng)經(jīng)常檢測(cè)其性能，當(dāng)泥漿超過(guò)規(guī)定的指標(biāo)時(shí)，作廢漿處理；廢漿應(yīng)集中排放到監(jiān)理人指定的地點(diǎn)。4.2原材料與砼配合比4.2.1砼配合比水水泥砂碎石膨潤(rùn)土235ｋｇ150ｋｇ913ｋｇ869ｋｇ75ｋｇ水灰比：1.57砂率：53%4.2.2原材料檢次批次水泥12全部合格送檢碎石19全部合格送檢白砂19全部合格送檢澎潤(rùn)土8全部合格送檢4.3中間產(chǎn)品質(zhì)量統(tǒng)計(jì)黃金水庫(kù)塑性砼防滲墻機(jī)口取混凝土樣88次，成型抗壓試塊76組，抗?jié)B試塊12組。檢測(cè)結(jié)果如下:類別組數(shù)最大值最小值平均值拉壓765.8MPａ3.1MPａ4.6MPａ抗?jié)B12－－－4、總結(jié)語(yǔ)豐城市黃金水庫(kù)加固工程防滲墻2004年6月27日開工，2005年4月6日完成，共完成13717.89m2,澆筑塑性混凝土約13990m3，平均月完成工程量為1444m2。槽孔深度最大達(dá)到48.37m,充盈系數(shù)達(dá)到1.7。2005年4月21日監(jiān)理單位對(duì)防滲墻進(jìn)行抽樣檢查共開挖三處，