塑性混凝土防渗心墙在江西溪霞水库除险加固工程中的应用.pdf

2 0 1 0年第 2期 塑性混凝土防渗心墙在江西溪霞水库 除险加固工程 中的应用 李时雄 ( 福建省水 利水 电工程局 有限公 司，福 建 泉 州 3 6 2 0 0 0 ) 摘要 ：该文介 绍江 西溪 霞水 库除险加 固工程 塑性 混凝土 防渗心 墙防渗机理 、施 工工 艺、施 工材 料及 配合 比、质 量控 制及加 固效果 等，供相似 工程参考 。 关键词 ：塑性混凝土；防渗心墙；配合比；施工质量 中图分类号 ： T V4 3 1 文献标识码 ： B 文章编号： 1 0 0 23 0 1 1 ( 2 0 1 0 ) 0 20 0 4 60 3 1 工 程概 况 溪霞水库位于江西省新建县溪霞镇境 内，赣江小支流乌 鱼港上 游，距 南 昌市 2 5 k m，是 一座 以 灌溉 为主，结合 供 水、养殖、发电等综合利用的中型水库，总库容 4 9 3 6 x 1 0 m 。其枢纽建筑物有大坝 、南北涵管、溢洪道等 。大坝为土 坝 。总长 1 0 2 0 m，坝高 2 5 m。 工程 区属低山丘陵地貌 ，植被 发育 ，岸坡稳定。主坝址 位于河流峡谷段，库区及坝址下游为洪积一 冲积盆地 ，地形 较开 阔。区内水文地质条件复杂，地下水主要类型为岩溶裂 隙水 、基岩裂隙水及孔隙潜水 。土坝土层结构从上往下依次 是耕植 土 、粘 土、细 砂、中砂 、粗 砂、砂砾 、强 风 化花 岗 岩、卵石 。 2 水库现状及加固原因 溪霞水库大坝为土坝，修建于上世纪五 十年 代。经多年 运行，坝脚处 出现多处管涌、渗漏，渗水量为 5 0 1 L s ，严 重危及大 坝安全 。以前在坝肩处采用射水法 防渗墙 、高喷对 坝体进行 防渗处理 ，效果均不理想。 3 塑性混凝土防渗墙施工原理 塑性混凝土 防渗墙主要通过机械造孑 L 成槽后浇筑塑性混 凝土防渗墙进行 防渗。塑性混凝土是一种新型 的防渗墙墙体 材料。水 泥用量很少，其中加入 了膨润土。由于其水泥胶结 物粘结力低，强度大大降低，塑性变大，具有弹性模量低、 极限应变大的优 良特性，应力应变 曲线与土层形态非常相 似。可以人 为地选择与周围土层应力应变曲线相 吻合 的塑性 混凝土配合比，从而大大提高防渗墙的安全性。在三 向受力 收稿 日期：2 0 0 9 1 1 2 5 4 6 条件下。塑性混凝土的强度有很大的提高 ，几乎与围压呈 直 线增大。这就意味着随着 围压的增加，塑性 混凝土的强度 也 增加，防渗墙的安全度得 以提高。塑性 混凝土具有很低 的渗 透系数，其值一般在 K1 1 0 1 c m s 以下，能满足各种规 模防渗墙的要求。 4 混凝土防渗墙成墙技术要点 4 1主 要 施 工 机 具 L I B H E R成槽机 1台，G B一3 0型液 压抓斗成槽 机 1 台 ， 接头施工工 具 1 套 ，B Q U Y3 5液压履 带起 重机 1台。J S 3 5 0 型强制式混凝土搅拌机 2台。J S 5 5 0型强 制式混凝土 搅拌 机 1 台，泥浆搅拌系统 1 套 ，泥 浆输送泵 8台，废 土运输 车 2 台，小四轮 ( 混凝土)运输车 8辆，水 下混凝土浇筑施工 工 具 1 套。 4 2施 工总体布 置、 完成主要 工程量 利用原有坝顶公路及 工作平 台做为场 内施工道路 。砂 石 料场及拌和台在大坝的左岸 。采用施工平台开挖的土方 回填 一 个 2 0 mx 3 0 m 的平台。泥浆池布 置在施工平 台上游侧 桩 号 0 +7 2 0处。 塑性混凝土 防渗墙 自桩 号 0+1 2 01 +0 2 0 ，总长 9 0 0 m。共划分为 1 5 0个孔 ，总工程量为 2 0 3 1 6 8 7 m2 。 4 3导墙施工 导墙施工放样 以工程设计 图中防渗墙的理论 中心 线为导 墙 的中心线，在地面上埋设稳定牢 固的标桩 固定 下来 ；在 导 墙沟的两侧设置可 以复原导墙 中心线的标桩。 导墙是防渗墙施工的基准物，是防止孔 口坍塌的结构 体。为使导墙具有足够的刚度和 良好的整体性 ，本工 程导墙 采用现浇钢筋混凝土结构，如 图 1 、图 2所示 。 4 4泥浆配合 比 2 0 1 0年第 2期 8 图1 0+570处防渗墙施工断面图 丹筋混凝土l j 导 墙 沟 图 2 导墙横剖面图 塑性混凝土 防渗墙所用泥浆配合 比见表 1 。 表 1 泥浆配 合比 4 5塑 性 混 凝 土 配 合 比 塑性混凝土 的特点是水泥 用量较少 ，一 般约为 8 O 1 7 0 k g m3 ，此外还需掺 加部分 黏土或 ( 和 )膨润土 ( 塑 性指 标 较高 ) 。经初步设计试验 ，提 出设计配合 比如下：水 泥 ： 粘土 ： 砂 ： 砾石 ： 水 ： 外加剂 =1 6 0 ： 1 3 0 ： 8 1 3： 7 5 0 ： 2 5 8 ： 0 4 8 1( 重 量 比 ) 。 参照设计配合 比。施工中根据塑性混凝土技术指标及 成 墙后混凝土 的技术要求，现场试验确定施工配合 比如 下 ：水 泥 ： 粘土 ： 砂 ： 砾石 ： 水 ： 外 加剂 ： 膨润土 =1 6 0 ： 8 0 ： 7 6 3 ： 8 2 7 ： 2 6 0 ： 0 9 3 ： 3 0 ( 重量 比) 。 4 6 防渗 墙施 工槽段 施工 施工前 。根据工程的实际情况划分槽段。造孔长度按 每 6米为一幅 ( 孑 L ) 。分 为首开 幅、连接 幅、闭合幅 。首开 幅即 在 已分好 幅的墙段 中根据工作场面 的需要任意选择一 幅或多 幅 ( 不连续幅)为首开幅先施工 ；连接 幅即单 向连接 已施 工 防渗墙 的槽孔 ；闭合幅即双 向连接 已施工防渗墙 的槽 子 L 。首 开 幅、连接幅及 闭合 幅 的布 置如 图 3所示( 连接 幅 可以 多 个，图 3仅为示意 ) ，抓法顺 序如 图 4所示 。 首开幅l连接幅l闭合幅I连接幅首开幅 图 3 槽孔施工 顺序 首 开幅 已灌好混凝土 连接幅 囊 囊 三 三 三 三 三 三 三 三 三 E 好 混 凝 土 闭合 幅 图 4 成 槽施 工抓法顺 序 4 7混凝 土浇 筑 混凝土浇筑采用泥浆下 “ 直 升导管 法” ，浇筑 导管 采用 内径 + 2 5 0 mm 的无缝钢管 。 4 7 1 导管及接 头管的下设 在首开幅浇筑时。为保证首开幅与连接幅或闭合幅的良 好搭接，在 首开 幅两 端下 设 0 0 mm 的波 纹接 头管 。下设 过程 中，根据 孑 L 深合理 配置接 头管 ，确保接 头管 下至孔 底。 首开幅导管距接头 管 1 0 1 5 m，连 接 幅导 管距 首开 幅端 头 0 5 1 0 m，闭合 幅导管距 连接 幅端头 0 5 1 0 m。相 邻两导管之间的距 离小 于或等 于 3 5 0 m，导 管下 端距 孑 L 底 1 5 2 5 c m。 4 7 2混凝 土 浇 筑 混凝土浇筑前，先将隔离球放入导管 内，然后 通过溜槽 将混凝土流入导管 内。混凝土压着隔离球下沉 至孑 L 底，将混 凝土与泥浆隔离开来。待导管内充满混凝土后，隔离球脱离 导管底部，导管内混凝土流入槽孔埋住导管底 口。混凝土浇 筑开始时 ，首先要将漏斗堵住，放入拌制好 的砂浆 ，待漏 斗 储满砂浆足 以埋住导管底 口后，再打开漏斗，开始浇筑 。 混凝土正式浇筑前，先测试骨料含水量，进行 混凝土塌 落度、扩 散度试验 。塌 落度 控制 在 1 8 2 2 c r n ，扩 散度控制 在 3 4 4 0 C l T I 。开始浇筑 后，要保 证混凝 土的连续 供应 ，槽 孔 内? 昆 凝土面上升速度不得低于 2 m h ，每 3 0 mi n 测量 一次 混凝土面的深 度，严格 控制 导 管埋 入混 凝 土 的深度 要 大 于 1 0 m。槽孔 内混凝 土面高 差不 大于 0 5 m，浇筑 最终 高 程 不小于设计高程。 混凝土浇筑过程 中，根据混凝土上升速度 起拔导管 ，导 管埋深最大不超过 6 0 m，最 小不得 小于 1 0 m。根 据混 凝 土初凝时 间指导起拔接头管，不能起拔太晚， 以防止铸管现 象的发生 ；同时又不能起拔太早 ，如 果起拔太早 ， 由于混凝 土没有初凝，强度低 ，起拔接头管将会导 致混凝 土塌落 ，不 能形成接头孔。 4 7 钾 ” 驺 2 0 1 0年第 2期 表 2 混凝土试块试验结果 4 8施 工质 量 管理 4 8 1 施工质量控制 施工过程 中严格实行 “ 三检制 ” ，每个槽 孔抓 至全风化 石后，现场取样，待 终孑 L 后进行终孔验 收。终孔验收项 目有 孔 位、孔深 、槽宽、孔斜 、入岩深度。孔位 中心偏差不大于 3 c m，孔深应满足设计要求，孔斜率不大于 0 3 ( 孔斜 偏差采用重锤原理测量 ) 。幅间接头孑 L 孔 位 中心任 意深度 的 偏差不大于墙厚的 1 1 3 ，槽孑 L 宽度不小于 5 0 c m。终孑 L 验收 合格后方可进行清孔验收。清孑 L 合格标准 为：淤积厚度不大 于 1 0 e m，泥浆 密度 1 3 g c m。 ，泥浆 粘度 3 0 s ，含砂量 5。 4 8 2 工程质量检验评定 本工程按照原水利电力部 ( S D J 2 4 98 8 )的要 求对 3个塑性 混凝土防渗墙分部工 程逐项进 行质 量检查和测试 ，3个分部 工程全部合格。优 良率达到 1 0 0 。 4 8 3混凝土试块试验结果 为检验浇筑槽孔素混凝土的抗压性 能指标是否满足设计 要求，每个槽段浇筑过程中，在孔 口随机取样，成型后进行 标准养护，达到龄期后 ，将混凝土抗压试件送至江西省南 昌 市水科所实验室进行混凝土抗压性 能指标的检验和试验。检 验结果统计如表 2 。 4 8 4 探坑开挖检查 开挖 4个孑 L( 4 # 、5 4 #、1 1 1 # 、1 4 5 )的墙体探坑， 使墙体上部暴露至少 3 m。经检验，塑性混凝土防渗墙墙段 连接 良好，衔接质量高，墙面光滑 ，混凝土未出现蜂窝、麻 面、空洞等现象 。 4 8 5 墙体试块检查 在 4个探坑 ( 4 # 、5 4 # 、1 1 1 # 、1 4 5 )中挖取 7组防渗 墙体试块进行抗 压和抗渗检查，最 大抗 压强 度 8 2 MP a ，最 小抗压强度2 0 MP a ，最大抗渗指标 3 9 6 1 0 ，最小抗渗 指标 3 9 1 1 0 - 8 均符合规范和设计要求，且质量优良。 5 结语 取得较好的 防渗 效果。下 游 的渗 水量 由加固前 的 5 0 1 L s 减少到现在的1 7 5 L s ，渗流量减少了6 5 1 ，提高了水库 的安全系数，可为类似工程加 固提供参考。 参考文献 1 王清友，孙万功，熊欢 塑性混凝土防渗墙 M 北 京 ：中国水利水 电出版社 ，2 0 0 8 作者简 介：李 时雄 ( 1 9 7 4一) ，男，福 建 松 溪 人，工 程 师，从事水利水 电工程施工工作。 亡 = 写 石 矗 e = ： 、 ( 上接 第 3 9页) 为进一步查 清大 坝出现纵 向裂缝 的原 因，1 9 9 7年 进行 了挖槽检查 ，发 现心墙 完好 ，仅 代替 料存 在裂 缝。分 析认 为 ，粘土心墙密实度较好 ，而 回填代替料 较为松散，大坝加 高后，大坝与 山坡交接处产生不均匀沉陷引起纵 向裂缝 ，且 较为稳定，属正常现象 。 5 结语 根据施工填土取样试验，包括含水量、干容重、湿容 重、内摩擦角等，东圳水库大坝施工质量较好，大坝自建成 后到保坝加高前未出现裂缝、滑坡和严重漏水等现象。1 9 7 9 年 5月大坝保坝加高 时，背水坡 7 1 0 m高 程至 8 2 5 r n高程 之间部分砌石护坡隆起 。这是大坝加高增加荷 载造成坝体变 形忽变，产生剪力差，造成下游坡面隆起或下陷。经过修坡 处理后，坝坡趋于稳定，大坝运行正常。 大坝累计最大沉陷量发生在最大坝高的坝顶测点 4 ，沉 陷量 3 9 3 m m，小于竣工后允许沉 陷的设计值 5 0 0 mm。大坝 水平位 移总的趋势是 向下游，测点高 程越高 ，水 平位移量越 大，最大位移量仍在坝顶测点 4 。达 1 6 3 9 mil l 。水平位移量 总体不大。大 坝 运行 5 0年 ，工 作 状况 较 好 。特别 是 经 过 8 0 3 7 r n持续 3 9天 和最高 库水位 8 2 2 9 m 的严峻考 验。大 坝沉陷与水平位移变形平稳、正常。因此，东圳水库大坝是 安全稳定的。 江西溪霞水库大坝应 用塑性混 凝土防渗心墙 除险加 固， 师， 48 作者简介：陈炳铸( 1 9 6 3一) ，男，福建莆田人，工程 从事水利工程管理工作。