高鳳云

(勉縣水利水電勘察設(shè)計(jì)工作隊(duì) 陜西 勉縣 724200)

1 工程概況

勉縣紅花寺水庫壩址位于漢江北岸支流外壩河中下游同溝寺鎮(zhèn)紅花寺村附近，距勉縣縣城15km。壩址以上河道長37km，控制流域面積145km2，河道平均比降30.3‰，是一座以灌溉為主，兼有發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖、防洪等綜合利用功能的小(一)型水庫。

水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、放水涵洞及壩后電站四部分組成。水庫原設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計(jì)洪水50年一遇，校核洪水200年一遇，相應(yīng)洪峰流量分別為403m3/s、490m3/s。大壩原設(shè)計(jì)校核洪水位為640.44m，設(shè)計(jì)洪水位640.00m，正常蓄水位636.91m，死水位612.20m；設(shè)計(jì)總庫容383萬m3，有效庫容291.5萬m3，滯洪庫容73.5萬m3，死庫容18萬m3。

大壩為粘土心墻砂殼壩。原設(shè)計(jì)大壩壩頂高程642.00m，頂寬5.0m，壩頂長159m，最大壩高45.6m；大壩迎水坡比自上而下為1∶2.5～1∶3.5,采用30cm厚干砌石護(hù)坡。背水坡分為三級(jí)戧臺(tái)，由壩頂至627.20m高程段坡比為1∶2.0；627.20m～614.70m高程段坡比設(shè)計(jì)為1∶2.5，且設(shè)2.0m寬戧臺(tái)，614.70m～ 605.20m高程段坡比為1∶2.5。壩下游坡腳設(shè)有排水棱體，排水體頂寬2m，高10m，內(nèi)、外側(cè)坡比均為1∶1.5。

原設(shè)計(jì)粘土心墻頂高程為641.00m，低于壩頂1.0m，心墻頂寬5.0m，為梯形斷面，上、下游側(cè)坡比均為1∶0.5。但在后續(xù)的施工過程中，由于種種原因，實(shí)際并未達(dá)到設(shè)計(jì)高程。當(dāng)前實(shí)際心墻頂部高程僅在620m左右，低于壩頂約20m，低于正常水位約14.5m。

2 勉縣紅花寺水庫存在的主要問題

運(yùn)行中，紅花寺水庫暴露出了較多的問題，例如：樞紐防洪能力低，不能滿足設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)(30年設(shè)計(jì)、300年校核)要求的防洪要求；經(jīng)過滲透穩(wěn)定復(fù)核，壩體內(nèi)存在著滲透破壞隱患，下游壩坡抗滑穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求；土壩防滲心墻高度低(低于壩頂20m～25m)，水庫大壩高水位運(yùn)行存在著安全隱患；放水洞左側(cè)與壩體間存在接觸滲漏，導(dǎo)致下游壩坡出現(xiàn)2～3處明顯集中滲漏，且有較大面積滲流(浸潤區(qū)面積約150m2左右)。這些問題導(dǎo)致了壩體滲流不穩(wěn)定，尤其當(dāng)庫水位較高、蓄水時(shí)間較長時(shí)，下游壩面將出現(xiàn)大面積漫浸，且有集中滲流出現(xiàn)，伴有流水聲，嚴(yán)重威脅著水庫大壩的安全。

經(jīng)地勘查明，壩體填筑料以壤土為主，且壩體碾壓質(zhì)量差，結(jié)構(gòu)疏散，壩體在庫水位作用下存在滲漏等不穩(wěn)定因素。為保證大壩的安全，結(jié)合工程實(shí)際情況，分析后提出采用30cm厚薄壁混凝土截滲墻對壩體進(jìn)行處理的建議。該截滲幕墻軸線與防浪墻軸線相同，布置在壩軸線與放水洞軸線間的集中滲漏部位，采用高壓擺噴灌漿對洞壁接觸滲漏進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)紅花寺水庫的除險(xiǎn)加固。

3 薄壁混凝土截滲墻施工方法及主要技術(shù)措施

3.1 施工場地布置

根據(jù)紅花寺水庫工程的地形條件及防滲墻的布置特點(diǎn)，在防滲墻內(nèi)側(cè)壩頂上設(shè)臨時(shí)施工道路，作為施工機(jī)械的行走道路。另外，壩體工程一側(cè)布置砼拌和站，另一側(cè)布置制漿站以最大程度地細(xì)化作業(yè)，減少相互影響。

3.2 施工機(jī)具

成槽機(jī)具采用“兩鉆一抓”成槽，即采用XY-2型回轉(zhuǎn)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，配合HC-60型液壓抓斗成槽機(jī)成槽。成槽機(jī)具有獨(dú)特的三級(jí)導(dǎo)向系統(tǒng)和斗體，可360°任意旋轉(zhuǎn)，具備了更大的靈活性和可操作性，為施工帶來了很大方便。

3.3 槽段劃分

槽段分兩期施工，奇數(shù)段為第Ⅰ期，偶數(shù)段為第Ⅱ期，共64段。槽段長除1號(hào)孔和64號(hào)孔為2.00m外，其余均為2.50m。其中，槽段兩端孔為主孔，孔徑為0.30m，主孔中間為副孔，除1號(hào)副孔和64號(hào)副孔長為1.70m外，其余副孔長均為2.20m。槽段開挖過程中都要進(jìn)行糾偏，使槽孔的偏斜率＜0.3%,軸線上、下游方向的誤差＜30mm。整個(gè)槽段挖到底后必須進(jìn)行掃孔，挖槽結(jié)束后，對槽段質(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。

3.4 成槽方法

先構(gòu)筑導(dǎo)墻，導(dǎo)墻與混凝土防滲墻中心線走向一致。抓斗沿導(dǎo)墻壁挖土，并控制導(dǎo)墻的施工精度，為防止導(dǎo)墻在側(cè)向土壓力的作用下產(chǎn)生位移，在導(dǎo)墻內(nèi)側(cè)每隔1.5m架設(shè)上下兩道木支撐。在挖掘過程中嚴(yán)格控制挖掘的深度和寬度，嚴(yán)禁擾動(dòng)原土。在遇到未固結(jié)的雜填土層時(shí)，可設(shè)計(jì)導(dǎo)墻深度穿過此填土層，使導(dǎo)墻坐落到穩(wěn)定性較好的老土層上。在挖槽的同時(shí)采用膨潤土泥漿固壁。膨潤土泥漿的成分為膨潤土、水和外加劑，新拌制的膨潤土泥漿的性能指標(biāo)為∶比重小于1.1g/cm3,漏斗粘度為30s～40s，塑性粘度小于20cp，pH值為9.5～12，含砂率小于4%，失水量小于30mL/(30min)。泥漿配合比應(yīng)通過試驗(yàn)選定，要求膠體率小于98%，泥皮厚度2mm～3mm，靜切力(1min)20mg/cm3～30mg/cm3,靜切力(10min)50mg/cm3～100mg/cm3,穩(wěn)定性小于 0.02g/cm3。

3.5 槽段連接與接頭刷洗

相鄰槽段的連接處是混凝土墻工程的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，結(jié)合本次除險(xiǎn)加固工程的地層特點(diǎn)、施工方法、場地條件等實(shí)際情況，確定采用接頭管法，選用φ280的無縫鋼管。另外，為了減少施工過程中各道工序之間的相互干擾，保證作業(yè)正常連續(xù)進(jìn)行，接頭刷洗沒有采用常規(guī)的重錘刷洗法，而是結(jié)合液壓抓斗成槽的特性，自制了特種鋼絲刷，將其安裝在抓斗的斗齒上，利用斗體的自重和抓斗提升、下放的靈活性刷洗接頭孔混凝土壁上的泥皮，取得了良好的效果。

3.6 混凝土澆筑

本次工程混凝土防滲墻墻體材料的物理力學(xué)指標(biāo)具體為：水泥標(biāo)號(hào)325號(hào)，每平方米防滲墻用料為水泥190kg、中粗砂778kg、卵石778kg，水灰比0.63。混凝土截滲墻材料的入槽塌落度為18cm～22cm，擴(kuò)散度為34cm～40cm，初凝時(shí)間不小于6h，終凝時(shí)間不大于24h，混凝土密度不小于2100kg/m3?；炷凛斔蛣t采用在大壩適當(dāng)部位安置混凝土泵，直接將混凝土輸送至導(dǎo)管漏斗內(nèi)進(jìn)行澆筑的方法，有效避免了場地條件的限制和工序間的影響，保證了混凝土澆筑的連續(xù)性，又減少了混凝土在運(yùn)輸過程中的離析現(xiàn)象，提高了混凝土的澆筑質(zhì)量?；炷两貪B墻澆筑面在施工中均勻上升，各處高差均控制在0.5m以內(nèi)，使墻體保持連續(xù)。

4 施工時(shí)特殊情況處理

4.1 漏漿處理

在紅花寺水庫大壩混凝土防滲板墻的施工中，大壩基礎(chǔ)存在嚴(yán)重的集中滲流區(qū)及流沙區(qū)，有時(shí)會(huì)發(fā)生漏漿現(xiàn)象，對工程的穩(wěn)定造成了十分不利的影響。當(dāng)工程施工中發(fā)生漏漿時(shí)，根據(jù)漏漿的嚴(yán)重程度采取了停止提升或放慢提升速度的辦法，盡量使漏漿地層充分灌滿水泥漿，從而達(dá)到防滲的目的。

4.2 事故停澆

若在澆筑過程中發(fā)生停電等停澆事故，再次開澆時(shí)必須采取復(fù)澆的辦法，以確保停澆不會(huì)影響混凝土防滲板墻的連續(xù)性。

5 結(jié)語

勉縣紅花寺水庫大壩采用液壓抓斗法造塑性砼防滲墻進(jìn)行防滲處理后，下游壩坡2～3處明顯集中滲漏消失，且較大面積滲漏逐漸干枯。實(shí)踐表明：薄壁混凝土防滲墻已經(jīng)有效堵截了壩體滲透水流，降低了壩體浸潤線，這對防止壩體滑坡、塌陷，保證大壩安全穩(wěn)定具有重要意義，達(dá)到了壩體除險(xiǎn)加固的目的。該塑性混凝土防滲墻技術(shù)相比常規(guī)施工工藝，還加快了施工進(jìn)度，縮短了施工工期，節(jié)約了施工成本，降低了工程造價(jià)，且墻體抗?jié)B性能良好，可為同類工程施工參考和借鑒。