官麗娜

(遼寧省觀(guān)音閣水庫(kù)管理局，遼寧 本溪 117199)

本溪桓仁東方紅水電站加固工程防滲技術(shù)研究與應(yīng)用

官麗娜

(遼寧省觀(guān)音閣水庫(kù)管理局，遼寧 本溪 117199)

[摘要]本溪桓仁東方紅水電站壩基覆蓋層最大深度達(dá)到110 m，為了減小滲流量和減小壩基揚(yáng)壓力，采用施作混凝土防滲墻的方法完成水電站的防滲和加固，并擬定了相應(yīng)地段的防滲控制標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)特殊地質(zhì)缺陷段也提出了灌漿處理要求以及灌后檢查標(biāo)準(zhǔn)，以確保本溪桓仁東方紅水電站的長(zhǎng)期安全運(yùn)行，針對(duì)水電站的加固工程和防滲工程具有一定的指導(dǎo)意義。

[關(guān)鍵詞]混凝土防滲墻；防滲工程；加固工程

1工程概況

本溪桓仁東方紅水電站位于深度比較厚的覆蓋層面上，在基礎(chǔ)上面主要是利用砼防滲墻。軸線(xiàn)的總長(zhǎng)度為260 m，墻體的厚度為0.9 m，可以設(shè)置的最大的深度為56 m，兩側(cè)邊坡部分所嵌入的基本的巖石將達(dá)到1 m，其中間部分將會(huì)有140 m嵌入覆蓋層的中間位置，此段處于懸掛狀態(tài)。墻體的頂部和壩體相互連接，最下面的最小的高度也必須大于175 m。所用的混凝土的等級(jí)為C20，抵抗?jié)B的標(biāo)號(hào)為W6(見(jiàn)圖1)。

圖1　本溪恒仁東方紅水電站

2壩基地層

本溪桓仁東方紅水電站所在地區(qū)的地形形成年代久遠(yuǎn)，地形比較復(fù)雜，并且其巖性很難推測(cè)，測(cè)試所得的最高的深度為110 m，根據(jù)巖石的性質(zhì)和埋藏的條件，覆蓋層從上到下分別為：

首層為崩坡積(Q4col+dl)碎石土，厚度在3～19 m之間，顏色比較雜亂，結(jié)構(gòu)形式比較軟，部分結(jié)構(gòu)會(huì)處于中空的狀態(tài)。所包含的顆粒大小不一，主要是碎石和大型的塊狀石頭構(gòu)成。

第二層為河床沖洪積(Q4al+pl)漂卵石層，厚度在9～41 m之間，參照所測(cè)量的結(jié)果表明，在該區(qū)域主要有三種土體組成：砂質(zhì)粉土、中細(xì)砂、泥質(zhì)粉砂透鏡體。

第三層為沖湖積(Q4al+l)砂質(zhì)粉層，厚度在7～50 m之間，厚度最后可以達(dá)到67 m，結(jié)構(gòu)比較密實(shí)，含有大量的粉砂，部分粉砂湊在一起構(gòu)成透鏡體，但是期間還含有很多粉砂土，由于受環(huán)境的影響，厚度分布不均勻。

第四層為沖洪積(Q4al+pl)卵砂礫層，這一土層分布面積較小，主要是壩體兩側(cè)的山體上，厚度在13 m左右，是以大量砂礫的形式存在，但是還夾雜著少許卵石，但是其分布比較雜亂，但是形成的結(jié)構(gòu)確實(shí)相當(dāng)密實(shí)，沒(méi)有構(gòu)成膠結(jié)。

第五層為沖洪積 (Q4al+pl) 卵石層，主要位于河道的兩側(cè)，厚度也將在9～20 m之間。主要是以大量的卵石存在，但是部分的結(jié)果分形式比較粗糙，結(jié)構(gòu)形式處于中度密實(shí)狀態(tài)。

3電站防滲加固施工

壩體防滲加固主要是通過(guò)添加防滲墻的方法急性行加工。防滲墻施工工藝是利用 “鉆劈法[1]”形成槽的施工工藝，主要是采用泵來(lái)反復(fù)吸收的方式[2]清理孔部的方法，并且在進(jìn)行灌漿施工時(shí)，選擇水下施工方法，一般是回頂導(dǎo)管法。并且，在導(dǎo)管對(duì)接的部位是根據(jù)“全孔套接[3]”的方式進(jìn)行的。具體的防滲墻修筑工藝：準(zhǔn)備→測(cè)量放線(xiàn)→導(dǎo)孔開(kāi)挖、導(dǎo)槽導(dǎo)墻施工→槽孔成槽→清除孔部的漿液→進(jìn)行灌漿澆筑→進(jìn)行孔部接頭鉆接→二期槽孔成槽施工→清除孔部的漿液→進(jìn)行灌注形成墻體→沒(méi)有槽體的段落進(jìn)行填充使其充實(shí)。

3.1槽孔建造

(1)對(duì)槽段進(jìn)行段落的劃分可分為38個(gè)段落，大約尺寸都在6～6.5 m之間。

(2)打孔。進(jìn)行打孔所選用的機(jī)器的型號(hào)為CJ140-10T，選取最常用方法進(jìn)行鉆孔。格局不同的需要，鉆取了兩種不同類(lèi)型的槽孔：Ⅰ期槽孔和Ⅱ期槽孔。一期槽孔分布于兩側(cè)，首先進(jìn)行施工，逐漸向中間靠攏，進(jìn)行二期槽孔鉆取。每個(gè)槽孔都有四個(gè)直徑為0.8 m主孔和三個(gè)直徑為1 m副孔組成。開(kāi)挖時(shí)，選取隔孔挖鑿的方式，需要第一步開(kāi)挖主孔，進(jìn)而開(kāi)挖副孔。在一個(gè)槽孔中需要利用正向循環(huán)護(hù)壁施工方案(見(jiàn)圖2)。

圖2　槽孔平面布置圖

(3)清理完孔內(nèi)殘留的漿液，需要進(jìn)一步采取泵來(lái)反方向來(lái)徹底清除漿液并進(jìn)行新的灌漿。所謂的泵反方向徹底清除漿液主要是利用砂石泵或者氣舉的方式進(jìn)行排除含有渣的泥漿，把其運(yùn)送到泥漿處理系統(tǒng)，進(jìn)行凈化之后才能夠放回到儲(chǔ)存漿液的池子中或者放到槽孔內(nèi)部。待做完清孔處理之后的3 h內(nèi)進(jìn)行砼的澆筑，但是必須要使其內(nèi)部的漿液的含量在清孔標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，否則需要進(jìn)行重新清理孔洞。清理孔的質(zhì)量要求：進(jìn)行清孔站在1 h之后，泥漿的厚度要低于10 cm?？變?nèi)部泥漿的密度要低于1.15 g/cm2，并且將泥漿的粘度控制在30～50 s、含砂要求較小必須小于6%。

3.2制漿系統(tǒng)

泥漿系統(tǒng)主要有三部分組成：拌合站、提供漿體的路段以及泥漿回收凈化儀器。參照現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，在防滲墻開(kāi)挖標(biāo)高下建造小的構(gòu)筑物，例如泥漿池，拌合站需建立自泥

漿池的側(cè)邊，并且拌合站中要有：粘土、膨潤(rùn)土及外加劑倉(cāng)庫(kù)。把配置好的泥漿放入到注漿池里面，根據(jù)軸線(xiàn)方向設(shè)定間距為20 m，體積大小為8 m3的收集肥漿的沉淀池。

3.3混凝土澆筑

(1)導(dǎo)管在進(jìn)行安裝時(shí)，選取了垂直升入導(dǎo)管的方式，然后選在進(jìn)行澆筑混凝土，導(dǎo)管的規(guī)格為φ250，并且導(dǎo)管之間的連接是通過(guò)絲扣連接，并且上部要安裝下料機(jī)器，需要用鉆機(jī)懸吊，在豎直方向上可以改變位置，導(dǎo)槽在豎直方向上安裝，保證連接可靠，同時(shí)要保證密實(shí)性。參照槽的長(zhǎng)度可以對(duì)任何一段槽段都要安裝兩個(gè)導(dǎo)管，根據(jù)規(guī)定對(duì)導(dǎo)槽的間距進(jìn)行確定，保證兩個(gè)孔之間的距離是1.5 m。

(2)進(jìn)行砼的澆筑主要是通過(guò)“水下回頂導(dǎo)管法[4]”方法。在進(jìn)行澆筑開(kāi)始時(shí)，首先需要在導(dǎo)管的口部設(shè)定卡塞，需要在口部附近放置充足的砼，確保首灌埋管不小于1.0 m。在澆筑期間，確保導(dǎo)管的埋置深度大于1 m，但是也要小于8 m，砼的往上運(yùn)行的速度大于2 m/h，但是也要小于4 m/h。保證上升的速度要一致，高差差額范圍在0.5 m以?xún)?nèi)。如果準(zhǔn)備注漿，必須一次性完事，中間不能夠停頓。在砼澆筑結(jié)束時(shí)，砼的表面高度需要超過(guò)設(shè)計(jì)高度 0.50 m，來(lái)確保凝固效果。 為了使防滲墻混凝土達(dá)到高強(qiáng)低彈的設(shè)計(jì)要求，然后利用試驗(yàn)的方法對(duì)混凝土的配合比的合理值進(jìn)行了分析，并經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)取了平均值，如表1所示。

表1　防滲墻混凝土施工配合比

4工程質(zhì)量檢查

對(duì)于混凝土的質(zhì)量必須要在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢驗(yàn)，并對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行研究。由于8#～9#、5#～6#砼防滲墻的位置比較重要，所以施工時(shí)，在這兩個(gè)墻重點(diǎn)預(yù)留了檢查孔，然后利用鉆孔取芯的方法對(duì)墻體的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果分析：

(1)觀(guān)察試驗(yàn)表面：試樣的形態(tài)相對(duì)完整，有斷開(kāi)，沒(méi)有含淤泥，形成的墻體沒(méi)有斷開(kāi)，無(wú)斷墻現(xiàn)象出現(xiàn)。

(2)孔滲透試驗(yàn)的驗(yàn)證：做高的防滲指標(biāo)要小于 0.46 Lu，并且平均值也要比0.15 Lu小。在檢查是需要設(shè)置2個(gè)檢查孔，定期進(jìn)行檢查，切實(shí)多種到透水率小，并且滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和和規(guī)范規(guī)定[5]。

(3)試塊抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)：在進(jìn)行防滲墻澆筑的階段，相關(guān)部門(mén)在主要墻體的澆筑材料里選取一定量的材料，制成試塊進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。

表2　砼試塊抗壓強(qiáng)度

檢查孔砼芯樣抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)構(gòu)顯示：

表3　砼芯樣鉆進(jìn)回次與孔砼芯樣抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系

表4　砼芯樣鉆進(jìn)回次與孔砼芯樣抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系

進(jìn)行試驗(yàn)得出如下結(jié)論：混凝土防滲墻的任何一樣指標(biāo)都能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[6]。

5特殊情況處理

(1)在槽的形成過(guò)程期間，碰到孤石或大塊石需要通過(guò)重錘方式敲打。打孔成槽期間發(fā)生塌孔、裂縫現(xiàn)象可以采用下列方式整治。具體施工工藝：① 優(yōu)化固壁泥漿性能，需要保證泥漿比重、粘度、靜切力等技術(shù)參數(shù)達(dá)到要求，可以添加一些增強(qiáng)漿液粘滯度的添加劑；②要降低成槽所需要的時(shí)間或盡可能的減少槽的長(zhǎng)度，來(lái)提高槽壁的安全性和穩(wěn)定性。

(2)出現(xiàn)槽孔的底部坍塌時(shí)，首先就需要把坍塌物拿出來(lái)，把坍塌的位置用一些碎石填上，在其上面位置需要用低標(biāo)號(hào)混凝土覆蓋，等待期凝固之后才能夠再此進(jìn)行開(kāi)孔造槽。出現(xiàn)泥漿漏的比較多時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)漏漿液。并對(duì)漿液的配合比進(jìn)行一定的調(diào)整，降低成槽的進(jìn)度，在補(bǔ)漿完事之后才能夠正常成槽開(kāi)挖。槽孔的傾斜度太大時(shí)，需要填充之后再次進(jìn)行鉆孔施工。

(3)相連部位由于受到外力作用易破壞，破壞的主要形式是產(chǎn)生裂縫，因此產(chǎn)生裂縫后主要的補(bǔ)救措施是進(jìn)行灌漿，灌漿處理后使得防滲墻連接緊密。空槽段施工措施：①需要把砂石和黏土混在一起裝在一個(gè)袋子中，把這個(gè)袋子填充在空槽段使其達(dá)到施工平臺(tái)高度；②需要用麻袋進(jìn)行裝填砂石和粘土，然后用帆布進(jìn)行包裹，并且要保證其裝填后的麻袋的寬度小于槽孔的寬度，最后是將裝填有碎石麻袋填入槽孔中，然后再進(jìn)行回填至平臺(tái)標(biāo)高。

6結(jié)語(yǔ)

本溪桓仁東方紅水電站壩基混凝土防滲墻最大深度超過(guò)110 m，地形比較雜亂，工程量大但是施工時(shí)間比較短，難度相應(yīng)的增大。利用“鉆劈法”防滲墻施工形成槽的施工工藝，不但滿(mǎn)足了水壩的防滲要求，而且對(duì)于壩體的加固也起到一定作用，對(duì)于水電站壩體加固防滲工程具有指導(dǎo)意義。

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[收稿日期]2016-01-08

[作者簡(jiǎn)介]官麗娜(1990-)，女，山東平度人，助理工程師，主要從事水土保持、水利工程施工、監(jiān)理等方面的研究工作。

[中圖分類(lèi)號(hào)]TV543

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B

[文章編號(hào)]1004-1184(2016)03-0174-03