象山水库除险加固槽板式塑性混凝土防渗墙施工技术.pdf

2 0 1 2年第 3期 ( 第 4 0卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v anc y No ． 3 ． 2 O 1 2 ( T o d a l N o ． 4 0 ) 文章编号： 1 0 0 7— 7 5 9 6 ( 2 0 1 2 ) 0 3— 0 1 7 8— 0 2 象 山水库除险加 固槽板式塑性混凝土防渗墙施工技术 王振 田， 王成 ( 黑河象 山水 电厂 ， 黑龙江 黑河 1 6 4 3 0 0) 摘 要 ： 沥青混凝土心墙堆石坝是东北地区的主要坝型， 施工材料广， 造价低， 大坝施工受环境温度影响小 ， 施工期长， 但是后期运行 防渗体维修困难。采用 c z一 3 O型冲击钻机， 以“ 钻劈法” 造孔， 泥浆下直升导管法浇筑混凝土成墙， 是解决此类问题的有效 方法。 关键 词 ： 塑性混凝土； 防渗墙； 施工工艺； 施工方法； 施工质量 中图分类号 ： T V 5 4 3 ． 8 文献标识码 ： B l 工程情况 象山水库是一座以发电为主， 兼顾防洪、 养殖和旅游环 保的大 2型综合水利枢纽工程， 位于黑龙江支流法别拉河中 上游， 据黑河市区 7 2 k m 。水库大坝为沥青混凝土心墙堆石 坝， 坝顶高程 2 8 4 ． 6 m， 主要建筑物有大坝、 溢洪道 、 引水系统 和发电厂房， 于 1 9 9 2年 l 0月动工修建， 1 9 9 6年 8月开始蓄 水， 1 9 9 7年 9月 并 网 发 电。坝 址 以上 控 制 流域 面 积 1 9 7 2 k m。 ，总库容 3 ． 3 4亿 m。 ， 最大坝高5 0 ． 7 m。校核洪水 位2 8 4 ． 2 m， 设计洪水位 2 8 2 ． 6 m， 正常蓄水位2 8 2 ． 0 m， 兴利 库容1 ． 9亿 m 。电站装机 3台， 总装机容量1 ． 8万 k W， 多年 平均发电量4 1 3 0万 k W h ， 按以水定 电的方式承担我省北 部地区的调峰任务。由于防渗体水平变形和坝后渗漏量过 大， 大坝存在严重安全隐患， 2 0 0 5年对大坝进行了除险加固， 重新建造了防渗体， 同时进行了坝基帷幕灌浆、 坝后坡脚堆 石压重和增设了下游坝体排水设施等， 有效的解决了大坝水 平变形和下游防渗问题。 2 防渗墙布置方案 防渗墙轴线与坝轴线平行 ， 位于坝轴线上游 4 ． O m处， 与 原沥青混凝土心墙相距1 ． 2 5 m， 左端与溢洪道相连， 右端与 右岸山体相接。防渗墙 由槽板式混凝土防渗墙和现浇混凝 土防渗墙组成。桩号 0+1 3 7 ． 9～ 0+4 1 2 ． 5段 ， 高程2 7 9 ． 0 m ( 施工平台高程) 以下采用槽板式混凝土防渗墙防渗， 高程 2 7 9 ． 0 m以上采用现浇混凝土防渗墙方案， 墙下连接灌浆防 渗帷幕。为加强坝体防渗墙与坝顶结构的变形协调性， 防渗 墙下游面与坝顶防浪墙上游面相接， 之间设置止水 ( 顶部柔 性止水、 侧面铜止水) 。 为适应坝体变形， 槽板式混凝 土防渗墙采用塑性混凝 土， 根据水力梯度确定墙体厚度为0 ． 8 m。塑性混凝土各项 性能指标如下 ： 塌落度 1 8— 2 2 c m， 扩散度 3 4～4 4 c m， 抗压强度 3 ． 0— 5 ． 0 MP a ， 抗折强度≥1 ． 5 MP a ， 弹性模量 5 0 0—8 0 0 MP a ， 渗透 系数小于 11 0‘ c m ／ s 。 3 槽板式混凝土防渗墙施工工艺 槽板式防渗墙施工采用 c z —3 O 型冲击钻机“ 钻劈法” 造 孔 ， 泥浆下直升导管法浇筑混凝土成墙。 槽板式防渗墙成槽施工采用膨润土泥浆护壁， 同时在槽 孔施工时每钻进一定深度， 就往孔内添加一定的黏土用来封 堵密实孔壁空隙和悬浮钻渣。 采用“ 抽筒法” 出渣， “ 气举法” 结合“ 抽筒法” 置换新鲜 膨润土泥浆清孔。混凝土生产采用电子计量搅拌系统， } 昆凝 土输送利用 H B T 5 0型混凝土泵。混凝土浇筑采用泥浆下直 升导管法。槽段连接采用“ 套打一钻” 方法。 象山水库坝体堆石未经碾压， 在槽孔施工中漏浆和塌孔 的可能性较大， 不利于防渗墙槽孔孔壁的稳定。为改善地层 漏浆状况， 提高地层的密实程度， 增大防渗墙造孔施工的安 全性， 进而提高造孔施工工效， 确保施工顺利进行， 在防渗墙 工程施工过程中对槽孔上部 l 0— 1 5 m 坝体采取了预灌浓浆 加密处理的措施， 保证了造孔的顺利进行。 槽板式防渗墙 自桩号 0+1 3 7 ． 9～0+4 1 2 ． 5 m， 轴线长 2 7 4 ． 6 m。标准槽孔长度为6 ． 8 m， 最大槽孔长度8 ． 8 m， 其 中 标准槽孔为3 8个。每一槽孔划分为一个施工单元， 共划分为 4 4个单元和一个接头搭接灌注桩。混凝土防渗墙深人基岩 0 ． 8 m以上， 最大施工深度为5 0 ． 7 r n ， 最浅深度3 ． 5 In ， 防渗墙 成墙面积为1 2 3 3 0 ． 6 5 r l0_ ， 造孔总进尺1 5 3 7 7 ． 5 4 m。 4 槽板式防渗墙混凝土施工质量 4 ． 1 技术要求 槽板式防渗墙塑性混凝土采用 3种混凝土材料， 技术要 求见表 1 。 [ 收稿日期] 2 0 1 2— 0 6—1 6 [ 作者简介] 王振田( 1 9 6 7一) ， 男， 黑龙江肇州人， 高级工程师； 王成( 1 9 6 3一) ， 男， 黑龙江绥化人， 工程师。 一 1 7 8 — 王振 田， 等： 象山水库除险加固槽板式塑性混凝土防渗墙施工技术 第 3 期 注 ： 混凝 土各项性能指标设计龄期均为2 8 d 。 4 ． 2 混凝 土原材料 槽板式防渗墙塑性混凝土主要原材料有 ： 水泥、 砂石骨 料 、 膨润土、 粉煤灰、 外加剂和纤维。这些原材料除砂石骨料 采用黑龙江天然河砂和卵石外 ， 其余材料均为外购， 均有产 品合格证和与品质检验报告单， 现场抽检结果均满足各 自规 范要求。砂石骨料 的细度模数和粒径级配等品质检验结果 均满足 D L ／ T 5 l 4 4 —2 0 0 1 《 水工混凝土施工规范》 要求。 4 ． 3 防渗墙混凝土施工配合比 设计阶段， 设计单位对本工程防渗墙混凝土配合比进行 了试验， 并提出了推荐配合 比。施工单位根据推荐混凝土配 合比确定了防渗墙混凝土施工配合比， 见表 2 。 表 2防渗墙混凝土施工 配合 比 注： 槽板式混凝土为泵送混凝 土 ， 要求1 ． 5 h内混凝土坍落度 ≥1 5 c m。 4 ． 4施工方法 槽板式塑性混凝土采用 1台1 ． 0 r n 3 强制式搅拌机拌和， 搅拌 机配有电子计量系统， 正常拌和能力为3 o IT l 3 ／ h ， 满足最大槽孔 ( KS ． 8 m) 每小时混凝土面上升≥2 0 m 的浇筑强度要求。 塑性混凝土水平运输采用 H B T 5 0型混凝土泵输送混凝土， 在槽孔泥浆中采用直升导管法浇筑混凝土， 并采用“ 套打一钻” 法进行槽段连接施工。 4 ． 5 施工质量 施工单位对塑性混凝土进行了机 口取样， 试件 2 8 d龄期 检测结果如下： 抗压强度检测 1 2 1组， 最大为6 ． 3 MP a 、 最小为4 ． 0 MP a 、 平均值为5 ． 5 MP a ， 抗压强度检测结果基本满足设计要求 ( 3 — 5 MP a ) 。标准差为0 ． 6 0 M P a 、 强度离差系数为 0 ． 1 1 ， 说 明 塑性 混凝 土抗 压强度均匀性 好。 渗透系数检测 1 6组， 最大为 7 ． 51 0 ～c m ／ s 、 最小为3 ． 0 1 0 ～c m ／ s 、 平均为 6 ． 31 0 一c m ／ s ， 其检测结果均满足设计 要求( <1 ． 01 0 ～c m／ s ) 。 弹性模量检测 5组， 最大为6 7 0 MP a 、 最小为5 8 0 M P a 、 平 均值 为 6 2 7 MP a ， 其 检 测 结 果 均 满 足 设 计 要 求 ( 5 0 0— 8 0 0 M P a ) 。 抗折强度检测 6组， 最大为2 ． 3 0 MP a 、 最小为1 ． 2 1 M P a 、 平均为1 ． 7 2 MP a ， 除最小值外， 其余检测结果均满足设计要 求( ≥1 ． 5 MP a ) 。 黑龙江省水利工程质量检测中心站对防渗墙混凝土质 量进行了监督抽检。抽检抗压强度 3 2组 ， 检测结果为 3 ． 9～ 6 ． 2 M P a ， 平均5 ． 0 MP a ， 基本满足设计要求( 3～5 MP a ) ； 抽检 抗折强度 5组， 抽检结果为 1 ． 6～ 2 ． 1 MP a ， 满足设计要求( ≥ 1 ． 5 M P a ) ； 抽检渗透系数 5组， 抽检结果为 9 ． 31 0 一一5 ． 6 1 0 “c m／ s ) ， 满足设计要求 (<1 ． 01 0 一 c m ／ s ) ； 抽检弹性 模量 5组， 抽检结果为 5 4 0～6 9 7 M P a ， 满足设计要求( 5 0 0～ 8 0 0 MP a ) 。 5 施工质量的评价 1 ) 防渗墙工程用水泥、 膨润土、 粉煤灰、 砂石骨料、 外加 剂、 合成 纤维等原材料品质检验结果均满足有 关标准 的 要求 。 2 ) 施工单位检测抗压强度 1 2 1 组 、 渗透系数 1 6组、 抗折 强度 6组、 弹性模量5组， 除有部分抗压强度稍偏高外， 其余 检测结果均满足设计要求； 黑龙江省水利工程质量检测中心 站抽检抗压强度 3 2组， 抗折强度、 渗透系数与弹性模量各 5 组， 以上抽检结果均满足设计要求。 3 ) 对防渗墙钻孔压水试验， 实测成墙渗透系数为( 5 ． 6— 9 ． 3 ) 1 0一c m ／ s ， 该实测渗透系数值均满足设计要求(<1 1 0 c m ／ s ) 。 4 ) 对局部不合格混凝土进行 了凿除处理， 挖键槽、 加锚 筋、 设膨胀止水条， 最后采用现浇式塑性混凝土浇筑到原设 计高程， 经以上处理后满足墙体防渗要求。 参考文献： [ 1 ] 金伟 ， 王文波 ， 等 ．黑龙江省 黑河市象 山水库除 险加 固工程 初步 设计报 告 【R]．长 春 ： 中水 东 北 勘 测 设 计 研 究 有 限 责 任 公 司。 2 0 0 4 ． [ 2 ] 中国长江三峡工程开发总公司， 中国葛洲坝水利水电工程集团公 司 ． D L ／ T 5 1 4 4 --2 0 0 1水工混凝土施 工规范 [ S ] ．北 京 ： 中国电力 出版社 ， 2 0 0 1 ． [ 3 ] 中国水利水电基础工程局． s L 1 7 4 —9 6 水利水电工程混凝土防渗 墙施工技术规范[ S ] ．北京 ： 中国水利水电出版社 ， 1 9 9 6 ． 一 1 7 9 —