張光輝
(陜西省涇惠渠管理局 陜西 三原 713800)
涇惠渠西郊水庫位于三原縣城以西約2km的清河干流上,可為涇惠渠灌區(qū)20.7萬畝農(nóng)田補(bǔ)水,并擴(kuò)灌農(nóng)田3.24萬畝。水庫正常蓄水位420.00m,總庫容3405.5萬m3,調(diào)節(jié)庫容1984萬m3。大壩為均質(zhì)土壩壩頂高程428.0m,最大壩高42m。水庫于2003年9月開始蓄水,2005年11月和2006年10月當(dāng)水庫水位分別蓄至419.54m和419.96m并運(yùn)行一個(gè)月后,壩后右岸399.34m高程排水管滲流明顯加大,水質(zhì)混濁并帶出泥沙。為防止?jié)B透破壞范圍進(jìn)一步擴(kuò)大,保證水庫運(yùn)行安全,設(shè)計(jì)對(duì)西郊水庫右岸滲漏采用砼防滲處理方案進(jìn)行處理。
涇惠渠西郊水庫右岸滲漏處理工程,砼防滲墻設(shè)計(jì):墻長(zhǎng) 178.45m(0+145~323.45),墻厚0.4m,墻頂高程426.5m,底高程390.0m,墻體嵌入壩體6m,且橫穿現(xiàn)有建筑物泄洪排沙洞和溢洪道。砼設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)C 20,塑性砼物理力指標(biāo):容重≥2.2t/m,抗壓強(qiáng)度R≥3.0MPa,彈性模量500MPa~800MPa(28天強(qiáng)度指標(biāo)),滲透系數(shù)k≤1×10-7cm/s,該工程采用射水法造地下連續(xù)墻原理施工。
砼防滲墻設(shè)計(jì)高程390m~426.5m,墻深36.5m,穿過④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨等多層土層,并深入⑩層土3.8m土層巖性分類(詳見表1)。⑩層土為硬塑狀粉質(zhì)粘土,中低壓縮性,土質(zhì)均勻,土層穩(wěn)定,是相對(duì)隔水層和砼地下連續(xù)墻的墻底持力層。
射水法造墻設(shè)備主要由造孔機(jī)、砼攪拌機(jī)和澆筑機(jī)組成的一體機(jī),其工作原理是利用造孔機(jī)的成槽器(厚40cm,寬度2.95m)底部射漿噴嘴形成的高速泥漿流切割破壞土層結(jié)構(gòu),同時(shí)利用卷揚(yáng)機(jī)帶動(dòng)成槽器上下運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步破壞土層,并由成槽器下沿刀具切割修整孔壁,泥漿護(hù)壁,反循環(huán)出渣,形成具有一定規(guī)格尺寸的槽孔。槽孔成型后,采用導(dǎo)管法水下澆筑砼成墻。射水法工藝分為奇、偶數(shù)槽孔施工,先施工奇數(shù)槽孔,再施工偶數(shù)槽孔,偶數(shù)槽砼澆筑前采用成槽器側(cè)向噴嘴和兩側(cè)的鋼絲刷沖刷奇數(shù)砼墻段側(cè)壁,澆筑砼建成砼地下連續(xù)墻。
(1)孔位放樣
軌道鋪設(shè)好后,按每段長(zhǎng)2.95m將179.95m防滲墻劃分為61段,進(jìn)行孔位中心放樣??拙嘤娩摮哒闪浚?、偶數(shù)槽孔中心間距均為2.95m,孔位中心放樣誤差應(yīng)≤5mm。孔位中心放樣后,用紅漆在前軌外側(cè)面上作出標(biāo)記,然后丈量出各孔中心與防滲墻軸線的偏差,其偏差值應(yīng)≤3 cm。
(2)成槽施工
成槽的關(guān)鍵技術(shù)要素有三個(gè)——破土、固壁、出碴。
①破土。鉆機(jī)就位后,調(diào)整校正機(jī)架和成槽器鉆桿的垂直度。利用射流泵及成槽器中的射漿噴嘴形成高速泥漿液流泥切割地層結(jié)構(gòu),泵壓與泵量分別為0.5MPa和400L/min~500L/min,卷揚(yáng)機(jī)帶動(dòng)成槽器及整套鉆桿系統(tǒng)做上下往復(fù)沖擊運(yùn)動(dòng),成槽器頻率為30~50次/min,加速鑿碎地層。
②固壁。施工過程中的孔壁穩(wěn)定是成孔的關(guān)鍵。泥漿固壁利用槽孔內(nèi)泥漿水位高于地下水位、泥漿水比重大于地下水比重形成槽孔內(nèi)對(duì)孔壁的壓力達(dá)到固壁作用,同時(shí)泥漿水向外滲流過程中在孔壁上形成泥漿網(wǎng)膜,增大松散地層的粘聚性,起到護(hù)壁作用。
③出碴。原地層顆粒與泥漿混合渣漿由砂石泵抽出。槽孔施工至設(shè)計(jì)孔深后,停止下放成槽器,將成槽器提離槽孔底部50cm左右,繼續(xù)噴射凈化后的泥漿。當(dāng)返循環(huán)泵返漿或槽孔內(nèi)泥漿比重≤1.2g/cm3,含砂量≤10%時(shí),停止清孔換漿,進(jìn)行下道工序。
(3)砼澆筑
①混凝土拌合。備足砂、碎石、膨潤(rùn)土、水泥等材料,以保證混凝土澆筑的連續(xù)性。拌制的混凝土應(yīng)具有良好和易性,純攪拌時(shí)間不少于1.5min。對(duì)入倉時(shí)的混凝土應(yīng)達(dá)到以下要求:孔口坍落度18cm~22cm,擴(kuò)散度35cm~40cm,初凝時(shí)間不小于6h,終凝時(shí)間不大于24h。
表1 地下砼防滲墻土層分類表
②混凝土澆筑。采用“泥漿下直升導(dǎo)管法”澆筑水下砼。
③槽孔的連接。奇、偶數(shù)墻段連接采用平接技術(shù)——也就是在同一軸線端側(cè)面實(shí)現(xiàn)平面對(duì)接。射水法造墻一般劃分成雙序槽孔,采用跳槽法施工,即先施工奇數(shù)槽孔,在奇數(shù)槽孔澆注砼初凝后,為保證墻體有序連接及接縫質(zhì)量,要求24h~72h之內(nèi)必須安排設(shè)備返回施工偶數(shù)槽孔。施工偶槽孔時(shí)由成槽器的側(cè)向噴嘴不斷沖洗奇數(shù)槽砼墻板的側(cè)面,形成兩側(cè)沖洗干凈的砼面槽孔,澆注砼后奇、偶數(shù)槽孔連接成一道完整墻體。
要保證射水法成墻的垂直度,對(duì)造孔機(jī)械設(shè)備的就位精度與水平調(diào)整必須嚴(yán)格復(fù)核控制。鐵軌鋪設(shè)應(yīng)平整穩(wěn)固,前軌外側(cè)面距防滲墻軸線0.9m,孔位軌面縱向坡度<2‰,橫向高差<1cm。軌道鋪設(shè)好后,進(jìn)行孔位中心放樣,孔距用鋼尺丈量,奇數(shù)、偶數(shù)槽孔中心間距均為2.95m,孔位中心放樣誤差應(yīng)≤5mm??孜恢行姆艠雍?,用紅漆在前軌外側(cè)面上作出標(biāo)記,然后丈量出各孔中心與防滲墻軸線的偏差,其偏差值應(yīng)≤3 cm。造槽過程中必須經(jīng)常性檢查機(jī)架垂直度。
由于該工程墻厚為40cm,所以相鄰墻縫的連接質(zhì)量和墻體垂直度存在密切關(guān)系,對(duì)此必須加以重點(diǎn)控制。主要技術(shù)措施是控制相鄰槽孔軸線的偏差、垂直度和接頭沖洗質(zhì)量。軸線偏差主要為控制導(dǎo)墻修筑間距50cm,另外,嚴(yán)格控制鋪設(shè)軌道。垂直度則是在施工過程中加以監(jiān)測(cè)、控制和調(diào)整。接頭刷洗質(zhì)量在偶數(shù)槽孔造孔時(shí)進(jìn)行控制,具體方法為待奇數(shù)序槽段澆注的砼初凝后,施工偶數(shù)序槽孔時(shí)開啟成型器兩側(cè)的扇形噴嘴,安裝好兩側(cè)的鋼絲刷洗刷兩側(cè)奇數(shù)槽段的砼面。側(cè)向噴嘴距砼面2cm~3cm,噴射流體壓力為 0.5MPa~1.0MPa,反復(fù)上下運(yùn)動(dòng),每分鐘20~30次,運(yùn)動(dòng)幅度50cm左右,形成兩側(cè)沖洗干凈的砼面槽孔,澆注砼后奇數(shù)、偶數(shù)序槽段連接形成墻體。
陜西省水利工程質(zhì)量檢測(cè)站對(duì)射水成墻的墻段采用了兩種方法檢測(cè),一是采用開挖探槽進(jìn)行觀測(cè)和地質(zhì)調(diào)查分析,二是采用超聲波檢測(cè)墻體質(zhì)量。質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告顯示:塑性砼強(qiáng)度平均值Rn=4.57MPa,Rmin=3.7MPa≥0.85R標(biāo)=3MPa,Sn=0.366MPa,Cv=0.073<0.14符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求;防滲墻塑性砼滲透系數(shù)平均值K=0.631×10-7;彈性模量平均值E0=724MPa滿足設(shè)計(jì)要求。
涇惠渠西郊水庫右岸滲漏處理工程,砼防滲墻采用射水法成槽,槽寬0.4m,深達(dá)38m,成型的槽孔孔壁穩(wěn)定,水下澆筑砼防滲墻長(zhǎng)179.95m,深36.5m,墻面平整,墻體均勻、連續(xù),墻體的接縫緊密,整體防滲性能好。2009年6月,防滲墻工程完工后,墻后滲流水頭降低近1m。2009年6月及10月庫水位已兩次蓄至418m高程以上。根據(jù)壩肩滲流監(jiān)測(cè)資料分析,壩后排水溝滲流量變小且穩(wěn)定,清澈無泥沙,砼防滲墻防滲效果十分明顯,消除了右壩肩存在的滲漏通道,為水庫的正常運(yùn)行和擴(kuò)大利用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。陜西水利