張海濤

（河北省水利水電勘測設(shè)計研究院，石家莊 050081）

1 工程概況

太平莊水庫位于河北省懷安縣太平莊鄉(xiāng)太平莊村西南，水庫控制流域面積714km2，總庫容998.0萬m3，興利庫容397.3萬m3，設(shè)計灌溉面積4000hm2，是一座以防洪、灌溉為主，“緩洪蓄清”運(yùn)用的?。á瘢┬退畮臁Ｋ畮煳挥谘蠛又Я骱樘梁由?，屬永定河水系，洪塘河發(fā)源于山西省天鎮(zhèn)縣灰夭溝村，自西南向東北貫穿懷安縣中部，在劉家堡村附近匯入洋河，河道平均寬度100～200m。

水庫大壩為均質(zhì)土壩，壩頂長度800m，壩頂寬5m，壩頂高程 928.0m（相對高程，下同），大壩最高16.0m，上游壩坡為干砌石護(hù)坡，下游護(hù)坡為草皮護(hù)坡。水庫樞紐由大壩、溢洪道、雙孔泄洪洞、單孔泄洪洞、灌溉洞等建筑物組成。

2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)地質(zhì)勘察報告，水庫壩體填筑土（Qs）以壤土為主，厚15.5～16.5m，土體深度8.0m以上呈硬塑狀，以下呈可塑～硬塑狀，土質(zhì)較均勻，一般干重度15.0～18.5kN/m2，平均干重度 16.9kN/m2。

3 防滲墻設(shè)計要求

根據(jù)設(shè)計要求，薄壁防滲墻要截斷壩基砂礫石層，進(jìn)入下部滲透性較小的壤土層，從而形成完整防滲體。

防滲墻位于樁號0+100～0+900段的上游壩腳處，墻底應(yīng)進(jìn)入下部壤土層不小于1.0m。

墻體厚度≥30cm；抗壓強(qiáng)度≥4MPa；滲透系數(shù)≤1×10-8；彈性模量 800～1500MPa。

薄型防滲墻采用C4的塑性混凝土，設(shè)計要求塑性混凝土初凝時間不小于8h，終凝時間不大于48h，出機(jī)口坍落度20～24cm。

4 薄型抓斗防滲墻施工

本工程采用抓斗成槽法施工，運(yùn)用抓斗成槽法可造理想厚度的防滲墻，該方法廣泛適用于填土層、壤土層、砂礫石層等，與其他成墻方法相比，具有快速成墻、成墻垂直精度較高、泥漿損耗少等優(yōu)點。

4.1 測量放線

利用全站儀測定防滲墻軸線，要求誤差不超過設(shè)計孔位5cm。同時測量導(dǎo)向槽頂高程，以便于控制防滲墻頂高程。

4.2 開挖導(dǎo)向槽

利用小型挖掘機(jī)和人工修整相結(jié)合的方法開挖導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽采用矩形斷面的少筋混凝土結(jié)構(gòu)，槽深100cm，兩導(dǎo)墻間距40cm，澆筑混凝土強(qiáng)度等級為C10。

4.3 泥漿系統(tǒng)

由于施工區(qū)較長，分別在樁號0+250、0+700、0+820處建造泥漿攪拌站，儲漿池為就地開挖的長10.0m、寬4.0m、深2.0m的凹坑，池壁和池底用水泥砂漿抹面，攪拌站配置2臺LSJ-1500型泥漿攪拌機(jī)，攪拌陳化好的泥漿通過3臺4PN的泥漿泵泵送至施工槽孔內(nèi)。混凝土澆筑時，槽孔內(nèi)泥漿在用插入式泥漿泵回收至附近堵截開的導(dǎo)向槽或泥漿池內(nèi)沉淀，人工挖取方式除渣。

新制的膨潤土泥漿的性能指標(biāo)如表1。

表1 膨潤土泥漿的主要指標(biāo)

制漿性能符合GB/T 5005—2001《鉆井液材料規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，增粘劑為CMC，分散劑為Na2CO3。

根據(jù)設(shè)計的膨潤土泥漿要求，委托資質(zhì)試驗單位確定泥漿配合比如表2。

表2 泥漿配合比

4.4 開槽施工與槽段澆筑

4.4.1 抓斗設(shè)備工作原理

成槽設(shè)備采用SG22型薄壁液壓連續(xù)墻抓斗，最大抓掘深度45m，抓斗斗重8.8t，系統(tǒng)壓力 30MPa。抓斗設(shè)備主要由主機(jī)和斗體組成，工作時斗齒、斗刃主要依靠液壓動力切削土體，將渣料收容在斗體內(nèi)，卷揚(yáng)機(jī)提升斗體至槽孔外，將斗體旋轉(zhuǎn)至指定位置后開斗棄渣，反復(fù)挖掘，從而完成造孔作業(yè)。

4.4.2 施工流程與工藝

（1）槽段劃分。將防滲墻劃分為兩期槽孔，即Ⅰ期槽孔和Ⅱ期槽孔。施工時采用跳打法，先施工Ⅰ期槽孔，后施工Ⅱ期槽孔，槽孔采用三抓成槽，即先抓兩端主孔，后抓中間副孔，造孔完成后進(jìn)行混凝土的澆筑。

（2）槽段長度的確定。根據(jù)地質(zhì)條件、SG22型抓斗張開寬度并結(jié)合混凝土供應(yīng)強(qiáng)度，兩期槽段長度都確定為6.0m，施工時局部地段（單、雙孔泄洪洞前）根據(jù)實際情況進(jìn)行了調(diào)整。

（3）墻段連接。為保證槽段墻體搭接質(zhì)量，槽孔間采用“接頭管法”連接，具體工序為：Ⅰ期槽孔澆筑前，在槽孔兩端下設(shè)與墻體寬度等寬的鋼管，待混凝土初凝后、終凝前拔起，形成弧面接頭孔；Ⅱ期槽孔澆筑前，用鋼絲刷刷洗弧形接頭，刷洗干凈后澆筑Ⅱ期槽孔混凝土，從而使墻段形成無縫連接。

（4）槽孔澆筑。墻體材料采用水泥、黏土、砂（天然河砂）、石子（天然礫石）為主材，外加劑為輔助材料塑性混凝土。根據(jù)設(shè)計要求，在選定原材料并進(jìn)行配比試驗后確定混凝土配合比如表3。

表3 混凝土配合比 單位：kg/m3

因槽孔混凝土澆筑在泥漿下進(jìn)行，施工中采用“泥漿下直升導(dǎo)管法”澆筑混凝土，在混凝土壓力作用下，自下而上置換孔內(nèi)泥漿，澆筑成墻。下設(shè)導(dǎo)管時，底部用壓球封堵，開澆時先注入適量水泥砂漿，隨即澆入混凝土，擠出塞球并埋住導(dǎo)管底端。攪拌車將混凝土運(yùn)至槽口，卸入灌灰架集料斗，通過溜槽、漏斗、導(dǎo)管澆入槽內(nèi)，混凝土面上升速度不小于2m/h。

5 質(zhì)量控制

5.1 成槽工序控制

防滲墻工程屬地下隱蔽工程，施工過程中嚴(yán)格控制工序質(zhì)量滿足設(shè)計要求。對每個槽孔的孔位、孔深、入壤土深度、孔斜率、清孔泥漿性能指標(biāo)、孔底沉渣厚度等進(jìn)行嚴(yán)格控制。

5.2 原材料控制

塑性混凝土所需水泥、石子、砂等原材料，均在監(jiān)理見證下抽樣送檢，檢測結(jié)果全部合格。主要指標(biāo)如表4。

表4 原材料性能指標(biāo)

6 質(zhì)量檢查

6.1 開挖檢查

施工結(jié)束后在單孔泄洪及雙孔泄洪洞前進(jìn)行開挖，開挖深度7.5m，開挖觀測結(jié)果為：墻體搭接緊密，無開叉現(xiàn)象；墻體厚度均勻，一般在30cm左右，最厚處達(dá)41cm，超出設(shè)計值，滿足設(shè)計要求。

6.2 混凝土試塊室內(nèi)試驗成果

混凝土澆筑過程中，孔口取樣、裝模成型養(yǎng)護(hù)，達(dá)到28d齡期后送監(jiān)理指定的資質(zhì)試驗室進(jìn)行抗壓、抗?jié)B、彈性模量等試驗，試驗成果如表5。

表5 塑性混凝土工試驗成果

從表5可以看出，抗壓強(qiáng)度、彈性模量、滲透系數(shù)均高于設(shè)計值。

6.3 無損檢測

在防滲墻布設(shè)7個檢測剖面，檢測深度15.9～21.9m，檢測設(shè)備選用RSM-SY6聲波儀，檢測結(jié)果表明：混凝土內(nèi)部平均聲速2403～2557m/s，聲速標(biāo)準(zhǔn)差0.03～0.09m/s，各聲學(xué)參數(shù)均未出現(xiàn)異常，混凝土防滲薄墻墻身混凝土內(nèi)部無缺陷。

7 結(jié)語

薄型混凝土防滲墻施工方便、速度快、造價低，墻體采用的塑性混凝土與周圍土體的變形模量相近，對地層變化適應(yīng)能力強(qiáng)，且防滲效果和耐久性好，工程質(zhì)量可靠。通過近兩年的運(yùn)行觀察表明，利用薄型混凝土防滲墻處理中低水頭條件下的壩基防滲是可行的，完全可以滿足設(shè)計要求。

［1］SL174—96，水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］DL/T5199—2004，水電水利工程混凝土防滲墻施工規(guī)范［S］.

［3］GB 50487—2008，水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范［S］.

［4］陶景良.混凝土防滲墻施工［M］.北京：水利電力出版社，1988.

［5］高鐘璞.大壩基礎(chǔ)防滲墻［M］.北京：中國電力出版社，2000.

［6］魏燦彬，肖立生，李明，等.超薄型防滲墻在魏家峪水庫防滲加固中應(yīng)用［J］.山東水利，2006（12）.