唐永祥

（云南省元江縣水利局 元江縣 653300）

劉井鵬

（中南大學(xué)有色金屬成礦預(yù)測(cè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室地球科學(xué)與信息物理學(xué)院 長(zhǎng)沙市 410083）

1 水庫(kù)基本情況

1.1 水庫(kù)概況

南掌水庫(kù)于1958年10月開(kāi)始興建，斷斷續(xù)續(xù)施工期長(zhǎng)達(dá)22年，至1979年大壩填筑高度42.6 m，1985年填平補(bǔ)齊壩面至現(xiàn)狀壩體。水庫(kù)總庫(kù)容427.5萬(wàn)m3，大壩為風(fēng)化料均質(zhì)土壩。

1.2 水庫(kù)工程地質(zhì)

（1）壩體工程地質(zhì)條件。

根據(jù)大壩軸線地質(zhì)剖面圖鉆孔ZK01～ZK03揭示，壩土主要有含礫粉質(zhì)粘土、含細(xì)礫土里砂(透鏡體)、含細(xì)粒土角礫(透鏡體)組成，鉆孔注水試驗(yàn)滲透系數(shù) k 為（7.0×10-5～8.6×10-4）cm/s。

（2）壩基工程地質(zhì)條件。

根據(jù)大壩軸線地質(zhì)剖面圖鉆孔ZK01～ZK03揭示，壩基位于全強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)板巖地層上，鉆孔壓水試驗(yàn) q 值為（3.7～24.7）Lu。

（3）壩肩工程地質(zhì)條件

兩岸為全風(fēng)化粉砂質(zhì)板巖，鉆孔壓水試驗(yàn)q值為（6～173）Lu。

2 水庫(kù)病險(xiǎn)情況

大壩上游坡穩(wěn)定，下游坡在各種工況下抗滑、抗震穩(wěn)定安全系數(shù)均小于規(guī)范值，現(xiàn)未經(jīng)受非常運(yùn)行考驗(yàn)，壩坡已發(fā)生局部蠕動(dòng)，因而下游坡結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定；大壩施工斷斷續(xù)續(xù)，接頭多，層間刨毛結(jié)合及碾壓質(zhì)量均差，截水槽深度不夠，投入運(yùn)行以來(lái)，一直存在滲漏問(wèn)題，雖作過(guò)兩次帷幕灌漿，但浸潤(rùn)線仍偏高，導(dǎo)濾體失效，下游壩坡大面積潮濕漏水，兩壩肩山體結(jié)合部及基礎(chǔ)均有滲漏，總滲漏量偏大，雖然滲水不帶泥沙，但大壩滲流仍然不正常。

3 水庫(kù)治理方案

混凝土防滲墻技術(shù)的原理是用專烏卡斯鉆機(jī)，在已經(jīng)建好的壩體或者覆蓋層的透水地基中建設(shè)槽型孔，同時(shí)用泥漿護(hù)壁，然后利用高壓泵把泥漿壓入到孔底，泥漿攜帶巖渣從孔底返回至地面，再使用直升導(dǎo)管等向槽孔內(nèi)部澆筑混凝土，這樣就可以形成一道連續(xù)的混凝土墻來(lái)起到防滲的目的。

塑性混凝土防滲墻與普通混凝土防滲墻相比，除了具有普通混凝土防滲墻的適應(yīng)地質(zhì)條件廣泛、施工方法成熟、質(zhì)量可靠、防滲效率高等特點(diǎn)外，還具有：低彈模，塑性混凝土的變形模量一般不超過(guò)2 000 MPa；高抗?jié)B性，塑性混凝土滲透系數(shù)K一般為（10-7～10-8）cm/s；和易性較好，便于澆筑；經(jīng)濟(jì)效益明顯，由于塑性混凝土配比中用粘土替代了部分水泥，減少了水泥用量，節(jié)約了工程成本。本工程塑性混凝土的配合比為：“水泥：膨潤(rùn)土：砂：石：水：外加劑=1∶0.80∶5.45∶0.00∶1.60”。

南掌水庫(kù)大壩壩身為人工填筑、碾壓建成，壩身存在壓實(shí)度不均勻的情況。壩身經(jīng)過(guò)兩次純水泥漿灌漿后，在大壩軸線位置上形成了水泥漿與土體結(jié)合的硬塊，且帷幕厚度增加，軟硬不均勻。

根據(jù)前期勘探的地質(zhì)資料，基于水庫(kù)的病險(xiǎn)情況，制定以下治理方案：在大壩軸線上建造一塑性混凝土防滲墻，防滲墻厚0.6 m，共劃分為15個(gè)槽段，1#槽段和15#槽段長(zhǎng)7.3 m，其余每個(gè)槽段長(zhǎng)7 m，軸線長(zhǎng)度 105.6 m，第 14#槽為合攏槽段，槽深（21.9～41.0）m，平均槽深34.62 m，混凝土澆筑方量2 184.89 m3。

4 大壩混凝土防滲墻施工方案

劃定奇數(shù)槽段為施工Ⅰ序槽段，偶數(shù)槽段為施工Ⅱ序槽段，工程按照從左到右、先Ⅰ序后Ⅱ序的順序施工進(jìn)行混凝土導(dǎo)向槽的制作，在壩頂施工平臺(tái)上進(jìn)行沖擊鉆道軌的鋪設(shè)，在已鋪設(shè)好的道軌上進(jìn)行沖擊鉆的組裝調(diào)試之后開(kāi)始第1#槽段的造孔，防滲墻基巖部分采用“鉆鑿法”造孔；壩土部分采用“兩鉆一抓”法進(jìn)行造孔。

造孔完成后，進(jìn)行混凝土澆筑。混凝土澆筑應(yīng)遵循先深后淺，連續(xù)進(jìn)行、均勻上升的原則。混凝土面上升速度要求不小于2 m/h，混凝土面高差應(yīng)小于0.5 m，埋管深度在（1～6.0）m范圍內(nèi)。澆筑過(guò)程中每30 min測(cè)一次混凝土面，現(xiàn)場(chǎng)繪制混凝土澆筑圖，及時(shí)掌握各項(xiàng)數(shù)據(jù)。為消除上部浮漿對(duì)混凝土頂面的影響，在澆筑時(shí)使最后澆筑的混凝土從導(dǎo)槽頂面溢出，直至無(wú)浮漿為止。

5 防滲墻主要參施設(shè)備

5.1 鉆孔設(shè)備

（1）2臺(tái)CZ-22沖擊鉆機(jī)，使用Φ600 mm鉆具。

（2）4臺(tái)CZ-30沖擊鉆機(jī)，使用Φ600 mm鉆具。

（3） 1臺(tái) GB-24抓斗，使用 2 500 mm×600 mm抓頭。

5.2 混凝土攪制設(shè)備

選用2臺(tái)強(qiáng)制500型混凝土攪拌機(jī)，配備自動(dòng)上料系統(tǒng)。攪拌站安裝2臺(tái)JS750型混凝土攪拌機(jī)和1臺(tái)PLD2000型電子配料機(jī)，用1臺(tái)HBT60C型砼輸送泵輸送混凝土。攪拌站配置一臺(tái)ZL40型鏟車上砂石料。

6 混凝土防滲墻施工

6.1 混凝土防滲墻施工工藝見(jiàn)附圖

附圖 施工工藝流程圖

6.2 槽孔施工

混凝土防滲墻工程在施工第1#槽段時(shí)按計(jì)劃方案采用“兩鉆一抓法”成槽，由CZ-30型鋼絲繩式?jīng)_擊鉆鉆進(jìn)主孔，GB-24液壓抓斗抓取副孔土體，采用直升導(dǎo)管法澆筑成墻。Ⅰ、Ⅱ期槽段間的接頭采用套打一鉆的連接方式。后來(lái)由于原壩身曾進(jìn)行過(guò)兩次灌漿處理，局部純水泥漿灌漿體帷幕厚度達(dá)0.6 m，對(duì)壩體土體性質(zhì)有較大影響，在防滲墻范圍內(nèi)的土體改變?yōu)檐浻膊灰坏牟痪|(zhì)體，致使抓斗抓取副孔時(shí)無(wú)法控制孔斜率，而重復(fù)修孔不僅嚴(yán)重影響工期，所投入的人力物力也相應(yīng)增加。因此我們得出結(jié)論：“兩鉆一抓法”的施工工藝不適合南掌水庫(kù)防滲墻工程施工，認(rèn)真研究后決定在后來(lái)的防滲墻施工中改取“鉆鑿法”（全部采用沖擊鉆鉆進(jìn)）成槽、抓斗只輔助清孔的施工工藝。這樣雖然壩體內(nèi)原灌漿體對(duì)沖擊鉆成槽仍有很大影響，但是部分緩解了施工工期和成本控制的壓力。

6.3 混凝土澆筑

本工程標(biāo)準(zhǔn)槽段長(zhǎng)度為7.0m，配置3套直徑220 mm導(dǎo)管，采用直升導(dǎo)管法進(jìn)行澆筑。槽孔混凝土澆筑之前認(rèn)真擬好澆筑方案，根據(jù)槽孔的具體深度及槽長(zhǎng)合理配置導(dǎo)管。嚴(yán)格控制導(dǎo)管底口距槽底距離控制在（15～25）cm 范圍內(nèi)；導(dǎo)管間距不大于 3.5 m；導(dǎo)管距一期槽孔端控制的間距為（1～1.5）m，距二期孔端間距為1m；當(dāng)槽底高差大于0.25m時(shí)，應(yīng)將導(dǎo)管置于控制范圍的最低處?；炷翝仓氨仨毚钤O(shè)好澆筑平臺(tái)，其上設(shè)置儲(chǔ)料斗等。澆筑時(shí)用混凝土泵將混凝土直接送入儲(chǔ)料斗，后吊起料斗并對(duì)準(zhǔn)澆筑導(dǎo)管，打開(kāi)閥門使混凝土沿導(dǎo)管注入槽孔內(nèi)。使用沖擊鉆下設(shè)和起拔導(dǎo)管。

混凝土入導(dǎo)管之前必須先檢查其坍落度、擴(kuò)散度和最大骨料直徑。其坍落度應(yīng)為（18～22）cm，擴(kuò)散度應(yīng)為（34～40）cm。

混凝土澆筑應(yīng)遵循先深后淺，連續(xù)進(jìn)行、均勻上升的原則?；炷撩嫔仙俣纫蟛恍∮? m/h，混凝土面高差應(yīng)小于 0.5 m，埋管深度在（1～6.0）m范圍內(nèi)。

澆筑過(guò)程中每30 min測(cè)一次混凝土面，現(xiàn)場(chǎng)繪制混凝土澆筑圖，及時(shí)掌握各項(xiàng)數(shù)據(jù)。為消除上部浮漿對(duì)混凝土頂面的影響，在澆筑時(shí)使終澆混凝土從導(dǎo)槽頂面溢出，直至無(wú)浮漿為止。

6.4 接頭孔施工

防滲墻Ⅰ、Ⅱ期槽孔的接頭采用鉆鑿法，接頭鉆鑿時(shí)間控制在（24～36）h。

本工程采用這種接頭方法，主要考慮到這種接頭方法工藝簡(jiǎn)單，不需專門的設(shè)備，形成的接縫可靠。只要控制接頭孔的造孔質(zhì)量，接頭孔的空間位置要盡量與一期槽孔原主孔的位置保持一致；二是取決于二期槽孔時(shí)施工時(shí)清孔泥漿和對(duì)一期墻段端面的刷洗質(zhì)量。當(dāng)槽孔深度達(dá)到40m深，澆筑時(shí)間要達(dá)到10h，很難控制拔管的時(shí)間，起拔時(shí)間過(guò)早，混凝土尚未達(dá)到一定的強(qiáng)度，就可能出現(xiàn)接頭孔縮孔或垮塌；起拔時(shí)間過(guò)晚，接頭管表面與混凝土的粘結(jié)力和摩擦力增大，增加了起拔的難度，甚至被埋住。通過(guò)本工程對(duì)防滲墻的接縫開(kāi)挖檢查的結(jié)果，證明選取的接頭方法是正確的。

6.5 混凝土澆筑過(guò)程中的檢查

混凝土澆筑過(guò)程中，在攪拌站出機(jī)口隨機(jī)取樣，檢測(cè)坍落度、擴(kuò)散度、并取樣進(jìn)行抗壓、抗?jié)B、彈模試驗(yàn)。在單元槽孔的澆筑過(guò)程中，取抗壓強(qiáng)度試件一組（分別從上、中、下三處各取一塊）。每三個(gè)單元槽段取一組抗?jié)B，每四個(gè)單元槽段取一組彈模試件。

7 混凝土防滲墻質(zhì)量檢測(cè)

本工程為塑性混凝土防滲墻，強(qiáng)度較低，只通過(guò)注水試驗(yàn)檢查防滲墻抗?jié)B性。分別在6#槽和12#槽內(nèi)施工2個(gè)檢查鉆孔，孔深分別為36.0 m和23.5 m，防滲墻檢查孔共進(jìn)尺59.5 m，注水試驗(yàn)段11段，見(jiàn)附表。

附表 混凝土防滲墻質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果

注水試驗(yàn)自上而下分段進(jìn)行。試驗(yàn)段長(zhǎng)為5 m，注水試驗(yàn)前先進(jìn)行鉆孔沖洗至返清水為止。注水試驗(yàn)采用呂榮注水試驗(yàn)方法測(cè)定地層滲透性，其原理是借用水柱自重將水壓入鉆孔四周的裂隙中，并以一定條件下單位時(shí)間內(nèi)壓水量（流量）的多少來(lái)反映地層的透水情況。

由注水試驗(yàn)的數(shù)據(jù)計(jì)算出滲透系數(shù)K分別為2.61×10-7cm/s和 2.20×10-7cm/s， 均小于 5×10-7cm/s，證明防滲墻的抗?jié)B性能符合設(shè)計(jì)要求。

8 混凝土防滲墻施工小結(jié)

南掌水庫(kù)除險(xiǎn)加固大壩混凝土防滲墻工程施工過(guò)程中未發(fā)生質(zhì)量缺陷事故，無(wú)安全事故發(fā)生。由于重復(fù)修孔的原因致使造孔系數(shù)偏大，混凝土澆筑量也相應(yīng)偏大，總之該項(xiàng)目由于對(duì)施工工藝和質(zhì)量控制得合理可行，鉆孔注水檢驗(yàn)結(jié)果表明防滲墻質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，所以該項(xiàng)目按計(jì)劃圓滿完成。

1.張澄子,賀敏,楊冬君,等.富水水庫(kù)壩基滲漏處理方案選擇及實(shí)施效果[J].中國(guó)水利,2008(12):20-23.

2.朱家云,江友彬，李榮東.混凝土防滲墻施工質(zhì)量控制淺析[J].西部探礦工程，2010，8.

3.薛云峰.混凝土防滲墻質(zhì)量控制及檢測(cè)技術(shù)研究[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2007.