柳丹霞，張　健

(1.衢州市農(nóng)村水利管理站，浙江　衢州　324000；2.金華市水利水電勘測設(shè)計院有限公司，浙江　金華　321017)

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低彈模混凝土防滲墻在土壩加固中的應(yīng)用
——以衢州市為例

柳丹霞1，張健2

(1.衢州市農(nóng)村水利管理站，浙江衢州324000；2.金華市水利水電勘測設(shè)計院有限公司，浙江金華321017)

低彈?；炷练罎B墻具有防滲性能好，適應(yīng)變形能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于土壩防滲加固工程。就低彈?；炷练罎B墻的施工工藝和質(zhì)量檢測等方面進(jìn)行了論述，介紹了施工中應(yīng)該注意的關(guān)鍵問題和解決方案。

混凝土防滲墻；防滲加固；應(yīng)用

1　問題的提出

低彈?；炷练罎B墻是利用專用機(jī)械，在壩體中以泥漿固壁，挖掘孔槽并向孔槽內(nèi)澆筑低彈?；炷粒纬删哂蟹罎B性能的混凝土連續(xù)墻[1]。由于低彈模混凝土摻加了膨潤土，彈性模量比普通混凝土小得多，與周圍壩體的變形模量相近，因而能很好地適應(yīng)壩體變形，減少墻體內(nèi)應(yīng)力，有效地解決了普通混凝土防滲墻在水頭作用下，出現(xiàn)應(yīng)力集中而發(fā)生裂縫，影響防滲效果的問題。衢州市地處浙江西部，目前有中小型水庫465座[2]，絕大多數(shù)為土壩。在近年來開展的水庫除險加固工程中，龍游縣社陽、開化縣白渡等中小型水庫大壩均采用低彈?；炷练罎B墻進(jìn)行防滲處理，尤其是壩高大于25 m的土壩，取得了良好的防滲效果。

2　防滲墻設(shè)計

低彈?；炷练罎B墻的抗?jié)B指標(biāo)[3]主要根據(jù)大壩滲流計算與控制成果的要求確定。在中小型水庫除險加固中，滲透系數(shù)k一般控制在n×10-6～n×10-7cm/s。防滲墻的厚度B根據(jù)其破壞時的水力梯度來計算，即：

(1)

式中：Jp為防滲墻的允許水力坡降；H為防滲墻承受的最大水頭，m；Jmax為防滲墻破壞時的極限水力坡降；K為安全系數(shù)，國內(nèi)一般采用K=5。

從衢州市轄區(qū)水庫除險加固實例分析，低彈模混凝土防滲墻一般采用的設(shè)計指標(biāo)：滲透系數(shù)K≤1.0×10-7cm/s；墻體厚度B=0.8 m；抗壓強(qiáng)度10 MPa≤R28d≤12 MPa；彈性模量5 000 MPa≤E28d≤7 000 MPa；極限水力坡降Jmax≥200。

3　防滲墻施工

3.1施工流程[4]

低彈?；炷练罎B墻施工流程見圖1。

圖1　施工流程圖

3.2施工要點(diǎn)

3.2.1施工平臺

施工平臺應(yīng)滿足防滲墻施工設(shè)備行走，寬度滿足防滲墻澆筑要求。考慮到?jīng)_擊式鉆機(jī)的施工工藝對場地的要求，施工平臺總寬應(yīng)不小于11.0 m，上游側(cè)設(shè)不小于5.5 m寬的鉆機(jī)行走平臺，下游側(cè)平臺主要用于行走重型機(jī)械設(shè)備、吊機(jī)以及修復(fù)鉆頭、出渣等，施工平臺前緣設(shè)排漿溝，將廢漿回收至泥漿池。在施工過程中，施工平臺受重型機(jī)械的行走碾壓，易導(dǎo)致的導(dǎo)墻變形破壞，影響施工。

3.2.2低彈?；炷恋脑牧弦约芭浜媳?/p>

低彈?；炷两?jīng)驗配合比數(shù)據(jù)較為缺乏，且已建工程低彈模防滲墻的配合比差異較大。因此，通過材料復(fù)核試驗確定膨潤土的摻入量以及混凝土的配合比，經(jīng)濟(jì)實惠地確保低彈?；炷恋拿恳豁椫笜?biāo)都能滿足設(shè)計要求是低彈模防滲墻施工前的一個重大難題。目前，一般由設(shè)計單位事先根據(jù)工程實際情況通過試驗確定配合比。

膨潤土的摻入方式主要有：①干拌法：先將水泥、膨潤土和砂石骨料混合干拌，然后加水進(jìn)行攪拌；②濕拌法：先將膨潤土加水?dāng)嚢璩梢欢舛鹊囊后w，然后加入砂石骨料和水泥進(jìn)行拌合。從衢州的施工經(jīng)驗表明：采用濕拌法，膨潤土分散均勻，不易結(jié)塊，能增加塌落度的同時還能保證低彈?；炷恋陌韬腺|(zhì)量與試驗結(jié)果相吻合。

3.2.3挖槽施工

混凝土防滲墻的槽孔在滿足設(shè)計要求的前提下確保墻體的垂直度。目前常用挖槽工藝有鉆劈法、鉆抓法、抓取法和銑削法。水庫防滲墻施工的造孔工藝主要采用鉆劈法，即采用沖擊式鉆機(jī)造孔。成槽時先鉆進(jìn)主孔，后劈打副孔，劈打副孔時在相鄰的2個主孔中放置接砂斗出渣。采用該法造孔，應(yīng)注意選擇合理的副孔長度，且開孔鉆頭直徑必須大于終孔鉆頭直徑。部分水庫由于缺乏施工資料，壩下涵管彎曲不直、壩基存在斷層等特殊情況未能及時發(fā)現(xiàn)，易出現(xiàn)槽孔漏漿、塌孔等異常情況。

3.2.4清孔換漿

清孔換漿，就是把槽孔里的泥漿換成滿足施工要求的泥漿，否則易發(fā)生塌孔。清孔換漿前，應(yīng)對造孔質(zhì)量進(jìn)行全面檢查，檢查合格方可施工。目前主要采用掏撈法進(jìn)行清孔：用撈砂桶對每個槽孔進(jìn)行反復(fù)掏撈換漿，直至孔底淤積厚度滿足要求。清孔標(biāo)準(zhǔn)：清孔換漿結(jié)束后1 h，孔底淤積厚度不大于10 cm；使用黏土泥漿時，孔內(nèi)泥漿密度不大于1.30 g/cm3，含砂量不大于10%。

II期槽孔結(jié)束前，應(yīng)用鋼絲刷子鉆頭分段清除接頭混凝土孔壁上的泥皮和巖屑等，確保墻底和基巖接觸帶、相鄰兩段墻體垂直接縫以及墻體的混凝土質(zhì)量。刷洗標(biāo)準(zhǔn)：刷子鉆頭上基本不帶泥屑，孔底淤積不再增厚。

3.2.5防滲墻澆筑

混凝土澆筑采用“直升導(dǎo)管法”。導(dǎo)管組裝完成后，應(yīng)進(jìn)行密閉承壓試驗，以免施工過程中發(fā)生破裂影響防滲墻澆筑。在開始澆筑后，應(yīng)確保混凝土料能連續(xù)不斷的進(jìn)入導(dǎo)管漏斗，若因故中斷，現(xiàn)場負(fù)責(zé)人員應(yīng)根據(jù)具體情況及時采取應(yīng)急措施進(jìn)行處理。當(dāng)所有的儲料都順利進(jìn)入槽后，應(yīng)測量槽段內(nèi)混凝土的頂部高程，并及時核對混凝土分量是否與實際上升高度一致。等澆筑完成后，應(yīng)及時拔出導(dǎo)管，并做好儲料斗、導(dǎo)管、漏斗等澆筑設(shè)備的清理和沖洗工作，為下個槽段使用做好準(zhǔn)備。

在澆筑過程中應(yīng)及時做好各槽段的混凝土性能指標(biāo)的統(tǒng)計和分析工作，發(fā)現(xiàn)存在的問題要作出調(diào)整分析意見和改進(jìn)措施，并遵循下列規(guī)定[5]：導(dǎo)管埋入混凝土的深度不得小于1.0 m，不宜大于6.0 m；混凝土面上升速度不應(yīng)小于2 m/h；混凝土面應(yīng)均勻上升，各處高差應(yīng)控制在0.5 m以內(nèi)；至少每隔30 min測量1次槽孔內(nèi)混凝土面深度，至少每隔2 h測量1次導(dǎo)管內(nèi)混凝土面深度，并及時填繪混凝土澆筑指示圖，以便核對澆筑放量；槽孔口應(yīng)設(shè)置蓋板，避免混凝土散落槽孔內(nèi)；不符合質(zhì)量要求的混凝土嚴(yán)禁澆入槽孔內(nèi)；應(yīng)防止入管的混凝土將空氣壓入導(dǎo)管內(nèi)。

3.2.6墻段連接

低彈模混凝土防滲墻的墻段連接有接頭管法、鉆鑿法和銑削法，目前采用較多的為鉆鑿法。這種接頭法施工工藝簡單，形成的接縫可靠?；炷两宇^孔套打一般在I期槽段混凝土澆筑完成24 h后進(jìn)行，在2段主孔位置用沖擊鉆再套打一整鉆。套打過程中應(yīng)勤放鋼繩、勤抽砂、勤檢查造孔質(zhì)量。實踐證明，接縫質(zhì)量是混凝土防滲墻施工的重要環(huán)節(jié)，極易成為質(zhì)量隱患。

4　防滲墻檢查

低彈?；炷练罎B墻與常規(guī)混凝土防滲墻一樣需進(jìn)行混凝土質(zhì)量檢查和墻體質(zhì)量檢測，但在具體的檢查方法上存在一定的差異。

4.1混凝土質(zhì)量檢查

混凝土質(zhì)量檢查是指對已澆筑的低彈?；炷列阅艿臋z查，主要應(yīng)包括抗壓強(qiáng)度、滲透系數(shù)、彈性模量。由于低彈模混凝土的抗壓強(qiáng)度低，不宜對壩體內(nèi)的成墻混凝土進(jìn)行鉆芯取樣，只能在防滲墻澆筑時，現(xiàn)場取樣制成混凝土試塊，用試塊的試驗結(jié)果反映防滲墻的實際性能指標(biāo)。

4.2墻體質(zhì)量的檢查

墻體質(zhì)量的檢查主要是檢查防滲墻的連續(xù)性和接頭孔的接縫質(zhì)量，判斷是否存在斷墻，墻體是否存在蜂窩等問題。目前常用的方法有鉆孔取芯法、超聲波法和地震透射層析成像(CT)法[6]。由于低彈?；炷练罎B墻的特殊性，建議采用超聲波和地震透射層析成像(CT)法，以免對墻體造成損壞。

5　問題的處理

5.1孔槽的異常處理

5.1.1導(dǎo)墻變形

當(dāng)導(dǎo)墻發(fā)生變形影響施工時，應(yīng)對變形部位重新修筑，或者采取其他措施對施工平臺進(jìn)行加固。

5.1.2孔槽底部坍塌

由于水庫壩體的特殊性，無法對地基土進(jìn)行改良。因此，當(dāng)孔槽底部發(fā)生坍塌時，應(yīng)及時調(diào)整槽內(nèi)泥漿配合比，避免坍塌加劇。必要時可采用黏土回填，以免影響大壩整體安全。

5.1.3地層漏漿

當(dāng)?shù)貙勇{時，應(yīng)迅速投入備用黏土等堵漏材料，避免泥漿滲漏造成孔槽坍塌，必要時可回填槽孔。特別是在有壩下涵管位置不明且未封堵的水庫，開槽前應(yīng)找準(zhǔn)涵管在壩中的位置并封堵，以免事故發(fā)生。

5.2防滲墻澆筑的異常處理

當(dāng)導(dǎo)管發(fā)生堵塞、拔脫、破裂等異常情況時，應(yīng)將導(dǎo)管全部拔出，清洗檢查后重新安裝下設(shè)；繼續(xù)澆筑前必須檢查混凝土面高程，確認(rèn)導(dǎo)管插入混凝土深度不少于1.0 m。

5.3質(zhì)量事故的處理

在混凝土澆筑過程中發(fā)生質(zhì)量事故，可采取以下3種方式處理：

(1)對有質(zhì)量問題的部位進(jìn)行返工；

(2)在問題墻段上游補(bǔ)貼一段新墻進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)；

(3)在需要處理的墻段上游面進(jìn)行灌漿處理。當(dāng)防滲墻底部清基不徹底，澆筑質(zhì)量不滿足要求時，一般采用灌漿處理。

當(dāng)I、II期槽孔套接接頭達(dá)不到設(shè)計要求的最小墻厚，也可采用上述方法進(jìn)行處理。

6　結(jié)　語

低彈?；炷练罎B墻具有防滲性能好，施工速度快，無須放空庫水施工等優(yōu)點(diǎn)，且在壩高25 m以上的土壩加固中不易發(fā)生偏孔導(dǎo)致防滲體系未閉合等異常問題。近3 a來衢州市共有8座水庫大壩采用低彈模混凝土防滲墻進(jìn)行防滲加固，尤其是開化縣等黏土缺乏的山區(qū)，具有推廣價值。

[1] 中國水利水電基礎(chǔ)工程局.SL 174—2014水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2014.

[2]柳丹霞.衢州市水庫運(yùn)行管理體制現(xiàn)狀與改革試點(diǎn)成效[J].大壩與安全，2014(6)：24-26.

[3]關(guān)志誠.土石壩基礎(chǔ)混凝土防滲墻關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)選擇[J].水利水電技術(shù)，2009(5)：31-34.

[4]譚進(jìn)軒.水庫大壩混凝土防滲墻施工技術(shù)探究[J].中國水能及電氣化，2015(8)：18-21.

[5]王家柱.低彈?；炷练罎B墻的設(shè)計及施工工藝[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2013(5)：37-39.

[6]宋洪明，李東生.彈性波CT技術(shù)在低彈模混凝土防滲墻質(zhì)量檢測中的應(yīng)用[J].水電與新能源，2013(S2)：64-67.

(責(zé)任編輯姚小槐)

2016-01-11

柳丹霞(1983-)，男，工程師，大學(xué)本科，主要從事水利工程運(yùn)行管理研究工作。E-mail:9661020@qq.com

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