塑性混凝土防渗墙在米茂水库大坝除险加固工程中的应用.pdf

2 0 1 3年第 1 期 ( 第 4 1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 a n c y No 1 2 0l 3 ( T o t a l N O 4 1 ) 文章编号 ： 1 0 0 7 7 5 9 6 ( 2 0 1 3 ) 0 l一 0 2 5 1一 O 3 塑性混凝土防渗墙在米茂水库大坝除险加固工程中的应用 武艳 芳 ( 云 南省玉溪市水利 电力勘测设计院， 云南 玉溪 6 5 3 1 0 0 ) 摘 要： 塑性混凝土是一种柔性建筑材料 ， 以在松散透水地基或土石坝体中连续造孔或成槽， 用泥浆固壁浇筑混凝土而成 ， 在土石坝除险加固应用中与一般的混凝土防渗墙、 灌浆 相比， 具有弹性模量低能很好地适应地形的变化、 抗压强度不高但防渗效果较好 、 水泥 用量少能降低工程造价 、 拌和物和易性较好等特点。以玉溪市易门县米茂小 ( 1 ) 型水 库除险加固中的塑性混凝土防渗墙应用设计为例 ， 阐述其设计特征 、 施工控制和应用 效果 。 关键词： 土石坝； 塑性混凝土 ； 防渗墙； 应用设计 ； 施工控制； 效果 中图分类号 ： T V 2 2 2 文献标识码 ： B 米茂水库位于云南省玉溪市易门县铜厂乡股水 村 ， 距 易 门县 城2 0 k m， 工 程 于 1 9 6 8年 选址 新 建 ， 1 9 6 9年开工建设至 1 9 7 9年基本完成大坝建设 。后 多次进行 扩建 ， 水 库控 制径 流 面积2 0 3 k m ， 属小 ( 1 )型 水 库。坝 体 为 土 石 坝 ， 坝 高 2 6 0 m、 坝 长 1 0 8 m， 坝 顶 高 程 1 8 6 0 0 m， 坝 顶 宽 4 m。总 库 容 2 8 9万 1T I ， 死库容 2 0 2万 m 。 l 米茂水库工程概况 米茂水库承担米茂村 民小组、 股水村 民小组 和 碧多村委会窝拖 田村 民小组 的防洪和农 田灌溉 任 务。经大坝安全鉴定评定为 三类 坝 ， 防洪安全 等级 为 C级 ， 大坝抗滑稳定安全等级评价为 C级 。坝体 压实度低 ， 透水性中等 ， 坝体、 坝肩 与基面 、 岸坡接触 带渗漏 ， 无倒滤体 ， 下游坝坡脚存在较大的集 中漏水 点 ， 渗 流安 全评价为 c级 ， 大坝抗 震安全评 价为 C 级。2 0 0 7年列入 除险加固范围 ， 坝体防渗型式根据 地质勘查拟定采用塑性混凝土防渗墙方案 。 2 塑性混凝土 防渗墙设计标 准 米茂 水 库 大 坝 塑 性 混 凝 土 防渗 墙 设 计 墙 厚 0 4 I l l ， 抗压强度 R =18 MP a ， 透渗系数 K 8 1 01 0一 c m s ， 弹性模量 1 0 0 06 5 0 0 MP a 。槽 孔深度为人岩 2 0 m， 防渗 墙轴线长1 0 8 m， 划分为 1 8个槽段 ， 每个槽段长6 4 m。 3 塑性 混凝土防渗墙设计 J 3 1 施工布置 米茂水库坝顶宽度只有4 m， 防渗墙施工 场地狭 小 ， 采取降坝2 4 m至1 8 5 7 m高程来增加工作 面至 顶宽1 6 I n 。受施工场地 限制 ， 混凝土拌 和输送系统 布置在左岸坝肩 ， 泥浆系统利用老溢洪道 作为储浆 池。导向槽采用 C 钢筋混凝土浇筑 ， 顶宽 5 0 c m、 底 宽 5 0 c m、 深 1 0 m， 墙顶高程1 8 5 7 m， 见导 向槽 断面 图 1 。 收稿 日期 2 0 1 2 一l 1 1 5 作者简介 武艳芳( 1 9 7 7 一) ， 女， 云南玉溪人， 工程师， 主要从事水利工程水工结构设计。 一 2 51 2 0 1 3年第 1 期 ( 第 4 l 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 a n c y No 1 2 01 3 ( T o t a l No 4 1 ) L l j j r 1、 l r f + 一 J 【 1 _ r ： _ l r 1 C_ 3 r C 、 、 廷 I 1 0 图 1 导 向槽断面图 3 2 槽段划分 将塑性混凝土防渗墙划分为 l 8槽段 ， 每个槽段 长度为6 4 m， 分一 、 二期施工 ， 先施工一期槽后施 工 二期槽 。每个槽段设 7个 主孔 、 6个 副孔 ， 主孑 L 孔径 4 0 c m、 副 孑 L 孑 L 径 6 0 c m。槽 段 布孑 L 及 施 工 顺 序 见 图 2。 当“尚 一 一 生 毒 一 ? 一 - 4 0 一 l “ “r l 1 “ 图 2 槽段布孔及施工顺序图 3 3 造孔泥浆 造孔泥浆需有 良好的流变性能和稳定性能。良 好流变性能的泥浆 可以有利 于稳定地层 ； 有利于悬 浮和携带钻碴 ， 提高钻进效率 ； 可 以减少钻进时槽 内 的泥浆压力波动 ， 以防止泥浆的漏失和塌孔。泥浆 的稳定性使钻进时泥浆中的分散粗颗粒不易下沉和 它们不易聚结变大而沉降。米茂水库大坝现场 因施 工场地条件限制 ， 采用膨润土浆液造孔 、 清孔 ， 先用 1 m 高速搅拌机拌制膨润土浆液 ， 新拌制好 的泥浆 先进行膨似h 以上再用于造孑 L 、 清孔。为降低施工 成本 ， 对膨润土浆 液进行净化 回收利用。为提 高泥 浆 的抗水泥污染能力和处理轻度污染 的泥浆 ， 在泥 浆中加入部分纯碱 。膨润土浆液性能要求满足表 l 。 3 4 造孑 L 成槽 米茂水库塑性混凝土防渗墙设计采用 4台 C Z一 3 0钻机“ 钻劈 法” 造孔成 槽 ， 开孑 L 钻 头直径要 求 4 0 c m。槽段先进行主孔施工 ， 在靠近基岩面时开始 取样 ， 并按顺序 、 深度 、 位置进行统一编号 ， 填写标签 装箱保存 ， 以主孑 L 揭露基 岩面 ， 确定槽 孔 的造 孔深 度 。主孑 L 终孔后劈 打副孔 ， 造孔过程 中固壁泥浆 面 保持在导向槽顶 面以下 3 05 0 C m。要求造孔 施工 过程中及时清理废 水 、 废浆 、 废碴 。其 中一 、 二期槽 接头孑 L 要 求采 用套 打法 施工 ， 一 期槽 混 凝 土浇 筑 2 4 h 后 ， 进行套打接头孔 ， 接头孑 L 深度 为 I 槽接头孑 L 深度 ， 控制钻孔孔斜率 ， 保证墙体的搭接厚度 。 表 l 膨润土浆液性能控制指标表 3 5 防渗墙混凝土浇筑 清孔验收合格后， 即可开展导管安装 、 搅拌机 凋 试及混凝土输送泵管路搭接等工作 ， 进行 防渗墙混 凝土浇筑 。混凝 土浇筑是 防渗墙 施工的关键工序 ， 混凝土浇筑质量的好坏 ， 关 系着 防渗墙施工 的成败 。 每个槽段混凝土浇筑设计采用 2套 内径 h o 2 1 2导管 直升法 ， 导管中心距槽端距离为 1 01 5 I 1 1 ， 两套导 管中心距 4 m， 导管底 口距槽底控制在 1 52 5 C I I I 内， 槽底高差 2 5 c m时将导管布置在控制范 围的最 低处。导管接头采用橡胶 止水 垫进行密封处理 ， 在 导管顶部设多节 0 51 O m的短导管 ， 开 浇前 导管 内放入隔离橡皮球。 混凝土设计 采用 J S 7 5 0强制性搅拌 机拌制 ， 用 H B 一5 0混凝土输送泵输送混凝 土至槽 口， 开浇前先 注入少量水泥砂浆 ， 随即注入足量 的混凝土， 挤出球 塞并埋住导管底端 。其中， 混凝土 的配合 比是混凝 土防渗墙浇筑质量 的关键 ， 选用 经过有资质及经验 的实验室多组塑性混凝土配合 比试验最优施工配合 比， 设计控制指标见表 2 。 6 J 表 2 防渗墙塑性混凝土配合 比控制指标表 2 52 - 武艳芳： 塑性混凝土防渗墙在米茂水库大坝除险加固工程中的应用 第 1期 4 施工质量控 制 4 1 槽孔质量控制 1 ) 防渗墙槽孔质量控制要求 ： 防渗墙 孔位偏 差3 0 m m； 钻孔孔斜 0 4 ； 槽壁平整垂直 ， 不存在梅花孔 和小墙 ； 接头孔 的两次孔位 中心在 任一深度的偏差值不得大于设计墙厚的 1 3 ； 终孔 人岩深度 I2 m。 2 ) 二期槽清孔换浆结束之前 ， 用钢丝刷钻 头分 段清洗接头槽壁上 的泥皮 ， 当刷子钻头上基本不带 泥屑 、 孔底淤积厚度不增加时结束接头孔刷洗。 3 ) 清孔换浆采用传统工艺抽筒法清孔出碴 ， 清 孔结束1 h 后 ， 对清孔质量进行检验 ， 要满足 ： 孔底 淤积厚度 1 0 c m； 槽 内泥浆密度 1 1 5 g c m ， 马 氏漏斗黏度为 3 2 5 0 s ， 含砂率 6 ， 取样位置距 孔底 0 51 0 m。 4 2 混凝土浇筑质量控制 混凝土浇筑质量控制要求 ： 开浇前 ， 进行原材 料检验 ， 做砂 、 石筛分试验 ， 并对配合 比进行调整 ； 对搅拌机 电子计量仪表进 行校核 ； 经 常对混凝土 坍落度、 扩散度进行检测 ， 控制坍落度在 1 8 2 2 c m， 扩散度在 3 4 4 0 c m， 合格的混凝土才允许送人槽孔 浇筑 ； 导管埋深控制在 1 6 m， 混凝土面上升速度 I2 m h ； 控制混凝 土面均匀上升 ， 各处 高差 控制 在5 0 c m内； 槽孔 口设置盖板 ， 避免混凝 土 由导管 外撒落在槽孔 内， 形成“ 絮凝” ； 每隔3 0 m i n lJ 量一 次槽孔内的混凝土面深度 ， 每隔2 h 测量一次导管内 混凝土面 ， 并及时绘制混凝土浇筑指示图 ； 防止混 凝土将空气压人导管 内， 混凝土防渗墙应均匀完整 ， 不得有混浆 、 夹泥 、 断墙 、 孔洞等； 混凝土终浇高程 高于设计墙顶高程0 5 m； 混凝土浇筑要求连续进 行 ， 中断时间4 0 mi n 。 5 塑性 混凝土防渗墙应 用效果 7 J 米茂水库 2 0 1 1年完成塑性混凝土 防渗墙施工 ， 施工质量检查 中4 0 c m厚 的塑性混凝土 防渗墙不宜 进行墙体钻孔取芯检测 ， 采用 了槽孔 口混凝 土随机 取样 ， 做抗渗 、 弹模 、 试压块等试验 ， 1 8个槽段共计取 试压块 2 4组、 抗渗试样 l O组 、 弹模试样 1 O组 ， 养护 2 8 d R室 内试验。抗压强度 ： 在 18 MP a ， 透渗系 数 K 2 8 在 1 01 0 21 0 c m s ， 弹性 模 量在 1 0 0 06 5 0 0 MP a ， 全部试样均 达到设计标 准 ， 防渗 墙分部工程质量评定为优 良。工程 中防渗墙 浇筑完 成后 ， 坝体下游面渗漏潮湿面积明显减少 ， 3 0 d 后 已 不见渗漏及潮湿现象 ， 说 明防渗墙设计及 施工对坝 体的防渗加固作用取得了显著效果。 6 结语 塑性混凝土防渗墙广泛应用于航道枢纽 工程、 水利水电工程及需进行地基 防渗处理 的其 它工程 ， 设计过程 中能结合实际地质条件合理选择其作为防 渗处理方案 ， 做到精心设计 、 精细施工 ， 可 达到较好 适应地形变化 、 降低 工程造价等 目的。但 在工程设 计 中应注意控制防渗墙处理在基础部位需贯穿相对 隔水层 ， 在坝肩结合部位要有足够深度 ， 各结合部位 如深度不足则需帷幕灌浆 辅以处理 ， 同时施工 过程 中宜对造孔 泥浆采取循环利用 ， 减少废浆排放 ， 减少 泥浆对环境造成 的污染 ， 节约造浆及泥浆处 理成本 ， 以使工程整体效果更佳。 参考文献： 1 詹青文混凝土防渗墙渗漏分析研究 J 中国农村水利 水 电 ， 2 0 1 1 ( 7 ) ： 1 1 21 1 4 2 盖益民 ， 尹健梅， 严磊 ， 等 沙湾水电站一期围堰防渗墙 施工技术 J 中国农村水利水电， 2 0 0 8 ( 4 ) ： 1 2 01 2 2 3 张强 薄型混凝土防渗墙在清水河水库除险加固中的应 用 J 中国农村水利水电， 2 0 0 9( 1 1 ) ： 1 2 71 2 9 4 杨东 孙喜明 薄壁混凝土防渗墙在副坝除险加固 J 中国农村水利水电， 2 0 0 5( 1 0 ) ： 7 98 0 5 唐涛 某水库除险加固中塑性混凝土防渗墙的应用分析 J 大科技， 2 0 1 2 ( 1 3 ) ： 1 7 61 7 7 6 胡超， 席军现。 邹卓斌， 等 防渗墙工程塑性混凝土配合 比设计 J 水利水电施工， 2 0 1 2 ( 3 ) ： 8 08 4 7 唐永祥 刘井鹏 塑性混凝土防渗墙技术在南掌水库除险 加固工程 中的应用 J 湖南水利水 电， 2 0 1 2( 3 ) ： 2 4 2 6 2 53 -