水库大坝薄型液压抓斗混凝土防渗墙施工体会.pdf

2 0 1 0年第 1期 水库大坝薄型液压抓斗混凝土防渗墙施工体会 王江 贵 ( 安溪县 水利局 ，福建 安 溪3 6 2 4 0 0 ) 摘要 ：针对泉州市安溪村内水库大坝除险加 固工程混凝土防渗墙施工过程中遇到的一些影响 防 渗墙质量的问题提 出处理办法，较好地保证 了村内水库大坝除险加固工程的施工进度及工程质 量。该 文对此进 行 了总结 ，供 相似 工程参 考。 关键词 ：薄型液压抓斗混凝土防渗墙；除险加固工程；村 内水库 中图分类号 ： T V5 4 3 文献标识码： B 文章编号 ： 1 0 0 2 3 0 1 1 l 2 0 1 0 ) 0 1 0 0 3 6 0 3 1 水厍概况 3 薄型液压抓斗混凝土防渗墙 施工 村内水库 位于晋江 西溪支流 龙门溪上 游，总库容 1 1 1 7 万 m3 。坝址 以上 集 雨面 积 1 8 4 k m2 ，主河 道长 7 1 5 k m， 河道 比降为 1 3 0 8 0 。工程于 1 9 7 3年 6月动工，1 9 7 8年 1 2 月蓄水，是一座集灌溉 、防洪、发电、养殖 等综 合利用于一 体的年调节 中型水库，保护下游人 口5万人，灌溉 1 5 0 0 h ， n 2 耕地。 大坝坝型 为粘土 心墙堆 石坝。最大 坝高 4 2 5 m，坝顶 长 1 4 0 0 m，宽 6 0 m。经过多年运行。大坝不均匀沉陷造 成迎水坡表部局部沉陷，大坝渗漏量较大。经过安全鉴定， 大坝坝体心墙填筑土干密度低、含水率高。压实度、渗透系 数不能满足现行规范要求。省水利厅于 2 0 0 8年 3月确认该 大坝为三类坝，需要对坝体进行防渗处理。经多方案比较， 并综合考虑施工质量和防渗效果等 ，坝体防渗采用薄型液压 抓斗混凝土防渗墙 方案。该施 工方案 比较成熟，耐久性 好， 工程质量及防渗效果可靠。 2 防渗墙墙 体控制质量的主要因素 防渗墙墙体混凝土控制指标为：墙厚 0 6 m；弹模3 0 0 0 MP a F a s 5 0 0 0 MP a ；抗 压强 度 R 2 8 5 MP a ；抗拉 强度 R 2 8 0 5 MP a ；极限水力 坡降 J 。 4 0 0 ；抗 渗标号 取 W6 ， 渗透系数 K s1 X 1 0 _ 7 c m s ；水泥用量1 5 0 k g m3 。低弹 模混凝土性能指标试验结果见表 1 。 3 1 施 工平 台和混凝 土 导 向槽 的制作 村 内水库除险加固工程大坝混凝土 防渗墙为坝 体全断面 防渗，现坝顶宽度不能满足抓斗机施工平台的要求，需要挖 除坝顶土方，将坝顶宽度拓宽至 9 5 5 m后进行防渗墙施工。 导 向槽是在地层表 面沿地下连续 防渗墙轴线方 向设置 的 临时构筑物 。起着标 定防渗 墙位 置、成槽 导 向、锁 固槽 口、 保持泥浆液面、保护槽孔上部孔壁、支撑外部荷载的作用， 采用倒 L型断面现浇混凝土构筑导向槽。 施工中发生导墙变形破坏的主要原因：导墙的强度或 刚度不足 。导墙的底部发生坍塌或受到 淘刷破坏 。 作用 于导墙的荷载过大。导墙没有设置支撑或支撑遭受破坏。 处理措施如下：当导墙变形不大且 尚未断裂时，可采 取加强顶撑 、减少荷载 、用钢梁加固、用 塑性混凝土 等低强 度材料封堵导墙底部进行处理。当导 墙变形过大 或已断裂 时，一般应 回填槽孔，拆 除导墙 ，重新建 造。当槽孔 深度 较大并且接近完成时发生局部导墙破坏，为缩短工 期和减少 经济 损失 。可不 回填槽孔、不恢 复破 坏部位的导墙 ，而采用 沿墙轴方向架设大型型钢跨过塌坑支承枕木铁轨的方法继续 施工。 3 2 护壁 泥浆在造孔成槽过程中起固壁、悬浮、携渣、冷却钻具 和润滑的作用，成墙后还可增加墙体的抗渗性能。本工程采 表 1 低弹模混凝土性能指标试验结果 收稿 日期 ：2 0 1 0 0 1 0 4 3 6 2 0 1 0年第 1 期 用优质膨润 土泥浆固壁。 施工 中发 生槽壁坍塌 的主要原因 ：槽 内泥浆漏 失或泥 浆循环 时未 能及 时补 充泥浆，槽内泥浆液面降至 安全范围 以 下，导致泥浆静水压力过小。泥浆性能不适应地质情况或 泥浆质量差 。 施工平台过低，地下水位过高或地下 水流速 过大 。地层松 散、软 弱而未 作处理。处理地 下障碍 ( 如 大孤石 )时 ，所用方法 不当。单元槽 段过 长。 地表 荷载 过大或振动力过 大。槽 孔施工时间过长。 处理措施如下 ： 紧贴导 墙外缘 每间 隔 0 2 0 3 m 向 下斜插钢筋或钢管 ，并打 入坍 孔形 成的斜坡体 内，然 后用袋 装土封堵塌坑下 部，用混凝土封堵塌坑上部。沿墙轴 方 向 跨过塌坑铺设数 根 1 6 2 0号型钢 支承 造孔设 备。减轻 导墙 的荷载 。孔深较 小时也 可回填槽孔，下部用土料 或砂砾料 回填，上部用低标号混凝土或固化灰浆回填，然后重新开 孔 。必要时重新 划分槽孔。缩短槽孔长度。 施工 中发 生漏浆 的主 要原 因 ：地 层较松 散，砂砾石 、 大漂石等地层 中存在 架空 现象。 基岩 中存在 溶洞、溶槽 、 断层 、裂隙等渗漏通道 。坝体填 筑质量不好 ，存在 渗漏通 道。坝基 中存在长期 渗漏、管涌造成 的集 中渗 漏通道。 泥浆 的防渗性 能差，质量不好。 处理措施如 下 ：发生大量漏浆时应立 即中断造孔 ，迅 速 向槽孔 内补 充泥浆，保 持浆面高度不低于导墙 底部。在 泥浆中掺加膨润土、粉煤灰、锯末、棉子壳、纸屑、麻屑、 人造纤维等堵漏材料。 向孔底投放粘土、水 泥、砂、碎 石、粘土球等堵漏材料 ，并用钻头 捣实并挤入漏 浆孑 L 洞。 3 3 成槽 本工程采用 S G一3 0液 压抓 斗法，防渗墙分 一、二 期槽 段施工 ，每个槽段采用 “ 三抓 法”成槽 。根据地 质情况 、成 墙深度 、成槽方法和浇筑 强度，防渗墙共划分 为 2 2个槽 段， 其中第 1 #、2 2 # 槽段长 5 0 m，其余槽段长均为 6 5 m，槽 段施工成形后为 5 6 m及 7 1 m。孔壁 应平整垂 直，孔位允 许偏差不得大于 0 0 3 m，孔斜率不得大于 0 。 4 。 施工中 由于造孑 L 设备安装 不当 、固定不稳或钻凿 昆凝土 接头孔时混凝土强度过高而发生孑 L 斜时，利用抓斗、液压铣 槽机 的测斜纠偏装置进行 纠偏。 3 4 清 孔 清孔换浆结束前，将钢丝刷子安装在抓斗斗体上，紧贴 一 、二期 混凝土结合面 ，分段上下 反复 提动 。达到刷 子上不 带泥屑，孔底淤积不再增加，即接头面清洗合格。清孔换浆 结束 1 h后 ，达到 下列 标 准 ：孔底 淤 积厚 度 不大 于 0 1 m； 槽 内泥浆比重 不大 于 1 3 0 0 k g m ，粘度 不大 于 3 0 s ，含 砂 量不大于 1 0 。 3 5 成 墙 混凝土浇筑是防渗墙施工的关键工序，需对各工序质量 进行检测 ，以确保 墙 体质 量。采用 泥浆 下直 升导管 法浇筑 。 自下而上置换孔 内泥浆 ，在浆柱 压力 的作 用下 自行密 实，不 用振捣。 施工质量控制如下 ：浇筑混凝土前 ，须在导 管 内放 入 一 个胶球作为导管塞，以便将最初进入导管的f 昆 凝土和管 内 的泥浆隔离开来。 当槽 孑 L 为 平 底 时，备 根导 管 应 同 时 开 浇。当槽孑 L 底 部有 坡度 或 台阶时 ，开 浇 的顺序 为先 深后 浅 。 首批混凝土 浇注完毕后，要立 即察看导管 内的混凝 面 位 置，以判断开 浇是 否正常。导管埋 入7 昆凝土 的深度 为 2 6 m，要防止导管提 出混 凝土 面而造成 断墙 事故 。混 凝土 面的上升速度 不小于 2 m h ，浇 筑速度越 快对浇 筑质量 越有 利。严 格控 制混 凝土 质量，入孔混凝土 的坍 落度要 控制在 1 8 2 2 c m的范 围内，且 不得存在 严重离 析现 象。 终浇 阶 段要全面浇到预定高程，避 免产生墙顶欠 浇 、高差 过大 、f 昆 凝土混浆过多 、墙 段接缝夹泥过厚等缺 陷。终浇高程 应高 出 设计墙顶高程至少 0 5 m，再把 这部分质 量较差 的混 凝土 凿 除。 施工中发生卡 塞的主要原因 ：导管塞 的形状和材 料不 当。导管管节 受损变 形过 大。开浇时不 先浇注砂 浆，或 砂浆中含有碎石。 处理措 施 如下 ：如 果 刚开 浇 就发 生 堵管 ，可 判 别 为卡 塞，若多次提动导管，? 昆凝土仍下不去，应立 即起卸 部分导 管，直至取出被卡住的导管，然后重新下管 。 施工 中发生堵管 的主要原 因： 混凝 土的 配合 比不 当。 新拌混凝土的质量不符合要求 ( 流动性过小，严重离析， 骨料超径等) 。混凝 土的运 输方 法不 当，造 成混 凝土严 重 离析。混凝土浇筑方法不当，浇筑速度过慢或中断时间过 长。混凝土导管 内径 过小，或同一根导管 中采用 了不 同 内 径的管节。 处理措施如下 ：分析堵管原因和部 位，查对记 录 ，确 认管底位置和埋深。采取措施避免其他导管同时堵管。上 下反复抖动导管，每次提升不要过高 ，不得 猛镦导 管，以 防 导管破裂和混凝土离析。抖动无效 时， 可在 导管埋 深许可 的范围内提升导管，以增加导管 内的压力 ，减少混凝 土流 出 的阻力。若 仍然无效 ，堵管部位不深时 可下钻杆捅 ；较深 时可用压缩空气顶推管 内混凝土 ( 事先制作 带进气管 的导管 封头) ，所用压力应 在导管 强度 允许 的范 围 内。 若 以上 处 理方法均无效，应抓 紧 时 间起 出导管 重 新 下 管。重 新 开 浇 时，管底应插入? 昆 凝 土 0 5 1 0 m，并 用小抽 筒 抽 出管 内 泥浆，并至少先注入 1 0 m砂浆。 旋工 中发生埋管的 主要原 因：导管埋深过 大。提 升 机械状况不好，提升能力不足 。浇筑速 度过慢 ，长时 间不 活动导管。导管的形式不好 ，连接法兰 盘直径过大等 。 处理措施如下 ：暂停浇筑或 降低浇 筑速度 ，避免继 续 增加导管埋深。改换 吊车或 以千斤顶 配合等措 施增加起 拔 力。必要时也可在导管 口上垫上 厚木 板，用钻头 往下轻击 导 3 7 2 0 1 0年第 1期 管。从反方向活动导管。若上述处理方法无效，应尽快在 其旁边下一根备用导管重新开浇。长度小于 7 0 m且下有 3 根导管 的槽 孔。当 中 间 的导管 拔 不 出时。若 浇筑 速 度较 快 ，也可不再下管而采取 向中间适 当移动其他导管 ，并保持 适 当埋深 的措施 。 施工 中发生导管破裂的主要原 因：孔深较大 ，管 内的 压 力较大 。导管的强度不够或制作质量不满足要求 。处 理堵管事故时向下镦管。各导管下料不均，造成导管倾斜 过大。 处理措施如下：导管破裂的位置一般在底部的一、二 节导管，不易及时发现，往往造成全槽? 昆 凝土混浆报废的严 重后果。对 于深度较大 的槽孔。开浇阶段拆卸导管时，必须 严密监视管内情况。发现管内混凝土面过低、漏浆等异常情 况时 ，应立即下放导管增加埋深 ，在以后的浇筑中继续保持 较大的埋深，防止泥浆进入管 内。若 破裂位置较高，则应 起 出破裂导管 。重新下管 。处理的关键是要及时发现事故。 施工 中发生导管脱出混凝土面 的主要原 因：导管的埋 深误判 。始终是脱空浇筑。拆卸导管记录错误，造成拆管 时将导管提 出混凝土面。混凝土面 以上堆积的沉渣和混浆 混凝土过多，难以测到真正的混凝土面。拆管时操作不 当，提管过高 。混凝土面测 量工具不 当。 处理措施如下：当发现导管内混凝土面过低，或有泥 浆进入管内时。应立即下放导管，增加管底插入深度，直至 管内情况恢复正常。为避免意外情况造成管底再次脱出混凝 土面，在 以后 的浇筑过 程中该导管 应一直 保持较大 的埋深。 如果因导管拔出混凝土面，发现及时，除管内进入泥浆 外，无其他 已浇筑混凝土严重混浆的迹象 。可在下放导管 的 同时用小抽筒抽出管内泥浆，然后继续浇筑。如果长时间 或反复处于脱管状 态浇筑 。经查对 浇筑记录 ，槽 内浇筑 的混 凝土 已发生大范 围严重 昆 浆 ，则应果断停止浇筑 ，尽快清 除 全部 已浇混 凝土 ，重新清孔。重新浇筑 。 3 6槽段连 接 槽段连接是混凝土防渗墙施工中的一道关键工序。本工 程防渗墙一、二期槽段采用套管接头法连接。在一期槽段端 部安装 直径 0 6 m的套管 至孔底，后浇筑 一期槽段 混凝土。 待两端一期槽段混凝土具有一定强度后，利用千斤顶拔出套 管，形成接头孔。二期槽段施工时，用专用机具清除一期混 凝土接头管侧面上所附的泥皮及地层残留物，清孔换浆，浇 筑混凝土，形成连续的墙体。一、二期槽孔接头套接孔两次 孔位 中心的任一深度的偏 差值 不得大于设计墙 厚的 1 3 。墙 段连接施工程序见图 1 。 4 结语 ( 1 )低弹模混凝土防渗墙具有施工速度快、无须放空水 库施工 、耐久性较好且水 泥浆 不会造成环境和地下水 污染等 3 8 ( a )一序墙段成槽预埋接 头管并成墙 I I ( c )二序墙段浇 完 图 1 墙段连接施工程序 优点，具有较好的应用前景。虽然工艺成熟，但由于各地条 件差异。要针对实际问题进行处理。施工中要及时总结施工 方法和经验。供同类工程 的施工借鉴， 以节省时问及资金。 ( 2 )混凝土防渗墙属隐蔽工程，施工中必须严格把握各 工序质量 ，认真做好施工记录和质量跟踪检测 。施 工中应保 证墙体均匀，连接性好，连接 可靠 。 ( 3 )为提高混凝土 防渗墙 的安全性 。一方面 要适当 降低 混凝土 的弹性模量。另一方面在满足混凝土 弹性 模量和抗 压 强度 比值 ( 模强 比)的前提下 ，应 适 当提 高混 凝土 的强度 ， 以满 足耐久性的要求。 参考文献 1 高钟璞 大坝基础混凝土防渗墙 M 北京：中国电 力出版社 。2 0 0 0 2 白永年 中国堤坝防渗加固新技术 M 北京：中国 水利水电出版社，2 0 0 1 3 中华 人民共和 国国家发 展和改 革委 员会 水 电水 利 工程混凝土防渗墙施工规范 ( D L T 5 1 9 9 2 0 0 4 ) S 北京： 中国电力 出版社 ，2 0 0 5 作者简介 ：王江贵 ( 1 9 7 6一) ，男，福建 安溪人，工程 师。从事水利 工程设计与施工工作。 ( 上接第3 5页)防渗墙结胶体芯样岩采率达9 4 6 ，抗压强 度为 5 9 1 2 3 MP a 。墙体整体性好。结胶体芯样渗透系数 为 ( 0 6 6 8 )1 0 0 c r n s ，防渗效果好，满足设计要求。 6 结语 目前大坝防渗加固应用防渗墙方法较多，各类防渗墙各 有其特点和适用条件。湖后水库大坝防渗加固应用新型旋喷 防渗技术x L一5 O型旋喷钻机及防渗技术，加固后水库 提高正常蓄水位3 0 m，增加正常库容 3 0 0万 m 3 ，达到除险 加固的目的，取得较好的社会效益、经济效益，可供类似工 程借鉴。 作者简介 ：黄院生( 1 9 6 6 一) ，男，福 建福 清人，教 授级 高级工程师。从事水利 管理工作。