水库大坝混凝土防渗墙施工技术分析.pdf

2 0 1 3年第 9期 ( 第 4 1卷) 黑龙江水利科技 H e i l o r t 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 9 2 01 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 9 0 1 3 3 0 3 水 库大坝 混凝土 防渗墙施 工技术 分析 汪湖海 ( 松桃苗族 自治县水务局，贵州 松桃 5 5 4 1 0 0 ) 摘要： 随着近年来我国大力发展“ 西电东送” 工程， 我国水利事业得到了巨大的发展， 但 同时 水利工程存在的许多缺陷也不断被显露出来。其中， 水库大坝混凝土渗漏问题尤其受 到人们的关注。水库大坝建设属于大体积混凝土结构 ， 大体积混凝土结构极易产生裂 缝 ， 水流容易随着这些裂缝渗人到结构内部， 降低了水库大坝的承载能力 、 影响水库的 正常运行 ， 一旦水库发生事故将造成重大的经济损失和人员伤亡。结合具体工程实 例 ， 主要针对水库大坝混凝土防渗墙的施工问题 ， 首先介绍了防渗墙的技术参数 ， 而后 提出了水库大坝混凝土防渗墙的施工工艺和施工程序 ， 希望为以后相关工程的建设提 供参考。 关键词： 水库 ； 大坝； 混凝土防渗墙 ； 施工技术 ； 施工程序 中图分类号： T V 5 3 4 8 文献标识码 ： B 1 工程概 况 实例工程水库 属于 中小 型水 利工程 ， 水库主要 用于泄洪和灌溉 田地。水库 大坝属 于重力坝 ，坝长 2 2 0 I n ， 大坝最 高处为5 4 m， 库 容为 1 2 0 0万 m 。水 库大坝坝体除险加固采用的是塑性混凝土防渗心 墙 ， 混凝土墙厚 为 0 8 IT I 。防渗墙 内部在开始就预留 了帷幕灌浆孔， 可以形成整体墙体， 增强防渗效果。 2 防渗墙技术参数 在设计塑性混凝 土防渗墙 时， 混凝 土的弹性模 量l 0 0 0 M P a ， 坍落度保持在 1 8 1 2 1 9 m m， 散落度 保持在 3 4 0 4 0 0 mm， 混凝土浇筑后进行2 8 d 养护抗 压强度可达 2 5 MP a ， 抗渗系数 1 X 1 0 一 c m s 【 。 该工程混凝 土原材料 中水泥使用 的是 4 2 5 普 通硅酸盐水泥 ， 粗 骨料级配 为二级。根 据结构 的需 要确定混凝 土试验配合 比， 水泥： 水： 石 子： 砂： 黏土 ： 膨润土 =1 ： 1 5 8 ： 4 9 1 ： 4 9 1 ： 0 3 8 ： 0 3 8 。混凝土散 落度为 3 5 5 m m， 坍落度为 1 8 5 m m 。混凝土浇筑后 进行 2 8 d 养护抗压强度为3 4 MP a 。混凝 土的弹性 模量为 2 3 3 M P a 。泥浆密度在 1 1 2 1 2 0 g c m 。 3 混凝土防渗墙的施工工艺 混凝土防渗墙 施工工序 ： 在充满饱和泥浆 的沟 槽 中利用专 用设备 开挖 成槽 槽两端安装 接头管 ( 锁管) 一下混凝土导管 预留帷幕灌浆孔一清孔换 浆一浇筑混凝土 J 。帷幕灌浆一般采用孔 口封闭、 孔内循环 、 自上而下 的灌浆方法 。其施工过程示 意 图见 图 1 。 1 f 艚 嘲 【 _ t 扣 l 甜 f W re ) 介 c 口 ) 恬孔 簟三曩鼙I ( d ) 簟一囊钴孔( t l - M基l( c ) 第二段诂孔， “) 摹：夏一蒙I( - ) l l -I曩象 d ) ： ill 簟 摹三协孔 ， ) 第三聃簟 图 1 帷幕灌浆施工过程示意图 收稿 日期 2 0 1 30 3 2 6 作者简介 汪湖海( 1 9 7 9 一) ， 男， 土家族， 贵州松桃人， 工程师， 从事水利工程设计及建设管理工作。 一 l 3 3 2 0 1 3年第 9期 黑龙江水利科技 ( 第 4 1 卷)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 9 2 01 3 ( T o t a l N o 4 1 ) 4混凝土防渗墙造孔( 槽) 4 1 施工平 台的布置 对于施工平 台设置需要考 虑到以下几 点 ： 混凝 土搅拌车通行、 施工设备在施工过程中的移动和存 放 、 开挖设备施工 占用面积 、 导向槽 占地等 。该水库 工程施工时根据以上需要确定了施工平台宽度在 1 5 1 7 i n 范 围内。水库原始 坝顶只有 6 I l l ， 坝需要 降 低2 3 i n 以上满足施工需要。在 坝顶不设置 泥浆 池 以免影响混凝土的浇筑和运输。平 台上游作为道路 通道使用 ， 下游区作为施工作业 区间。 4 2 修筑导向槽 在水库底层沿着混凝土防渗墙走向设置的临时 建筑物称为导 向槽。修建导 向槽 的主要 目是 ： 保持 水泥浆液面平衡 ， 承受外部荷载施加 的压力， 标定 防 渗墙 的位置 ， 固定槽 口等。混凝土 防渗墙施工 时最 关键的问题就是保证导向槽 的稳定 。导向槽双侧墙 体主要采用 C 2 0混凝土浇筑而成 ， 导向槽 的断面呈 倒 L型 ， 槽壁厚度为 2 0 c m， 槽内净高为 1 8 0 c m。导 向槽的顶面高出施工现场平面 1 0 e m， 以防止出现地 表水流入导向槽 的问题。 4 3槽孔护壁 当导 向槽浇筑成型后 ， 后期 的槽孔护壁处理是 保证成槽的关键部分。由于防渗墙采用的是混凝土 结构 ， 因此 ， 护壁处理采用泥浆护壁处理。泥浆护壁 具有 以下优点 ： 稳定性好 ， 流动性 大， 具有 良好的物 理性能。在成槽过程 中起 到润滑 、 冷却机械和 固壁 的作用 J 。水泥浆还可以增加墙 体的抗渗性能 ， 泥 浆通过供浆管送到导向槽 内。浇筑过程 中回收的泥 浆可以重复使用 ， 降低了工程的造价。 5 混凝 土防渗墙 浇筑 主要包括 5个方面： 5 1 锁管安装 锁管也被称 为接 头管， 其作用是保证相邻单元 混凝土浇筑后可以形成一个完整的墙体， 每个单元 的接头处形成 U型的连接接 口 4 J 。同时， 解决 了混 凝土施工过程 中槽底浇筑的混凝土和泥浆混合达不 到防渗 的效果。锁 管安装一 般在成槽 工艺 结束后 进行。 一 1 3 4 5 2 导管安装 在每个单元 的混 凝土浇 筑 时需 要安装 2套导 管 。导管的安装位置距 离锁管为 1 m， 导管属 于外 接管。导管底部和槽底的距离保持在 2 0 2 5 o n， 最 大不可超过 3 0 e m， 满足施工时混凝土浇筑和清空换 浆 的需要。 安装方式为： 先吊装导管提升架定位， 然后用 吊 机配合装配导管。当导管的安装 工艺 结束后 ， 在其 顶部安装混凝土的浇筑和振捣设备。 5 3 预埋( 留) 帷幕灌浆管( 孔 ) 预埋 ( 留) 帷幕灌浆管 ( 孔 ) 需要严格按照设计 要求设置， 保证混凝土防渗墙可 以和帷幕灌浆形成 一 个完整的防渗体从 而保证整体 的防渗效果。本工 程设计的是采用 预埋 1 3 0塑料管 ， 每间隔 2 1T I 埋 一 根 ， 每槽埋 3根。 5 4 清孔换浆 当成槽工 艺验 收合格并且 完成 了导管 的安 装 后 ， 需要进行对槽 口的清空换浆 ， 将施工时在孑 L 内残 留含有的砂粒和碎屑的泥浆换成新 的泥浆。工程施 工时采用的是 导管清孔换浆法 。施 工时， 需要注意 泥浆 的变化 ， 随时测定泥浆的浓度 ， 达到设计要求后 方可结束清孔换浆工作。 5 5 混凝土浇筑 具体分 2个方面： 5 5 1 浇筑前的质量控制 5 5 1 1 避免混凝土与泥浆混合的控制 在混凝土浇筑前 ， 在 导管 内放 入隔离 球将水泥 浆和混凝土隔开。开始浇筑时 ， 一次性浇 筑足够 的 混凝土将导管 内的隔离球和泥浆挤 出， 使 得混凝土 可以达到槽底并覆盖导管底部 。在浇筑的前期导管 不得提起 ， 并保证导管底部位于混凝土内 1 5 m 处 。 5 5 1 2 预埋管的定位与偏斜控制 根据防渗墙 的形状安装钢筋架 ， 将 钢筋架焊接 在埋管上可 以保持预埋管 的定位 。沿着埋管的走 向 每隔 1 0 n l 左右设置一个钢筋定位架 ， 钢架的底部需 要保证和管孔的距离 2 1T I ， 该水库 的预埋管为单管 埋设。槽孔 口最后需要 封闭， 防止混凝土散落 到槽 孔内部。 5 5 1 3 混凝土的温度控制 汪湖海 ： 水库大坝混凝土防渗墙施工技术分析 第 9期 在混凝土料 中， 石 子和水 的温度对 温度影 响最 大 ， 需要严格控制搅拌 时间。本文施工 时采用 了适 时用清水 向骨料喷洒和在砂、 石料场搭设遮 阳棚 ， 进 行 降温。随着搅拌时 间的延 长 ， 混凝 土的匀质性有 所增加 ， 相应 的混凝土强 度也会随着提 高。但超过 一 定 限度后 ， 混凝土 的强度不再 随着搅 拌时 间的增 加而增加 ， 而且时间过长， 将导致混凝土 出现离析现 象， 多消耗电能， 增加了机械磨损， 降低搅拌机生产 效率 。我国规范要求混凝土不 同情况下搅拌的最短 时间见表 1 。 表 1 混凝土搅拌的最短时间 s 5 5 2 浇筑过程质量控制 5 5 2 1 混凝土质量控制 混凝土质量控制主要有 ： 试验配合 比的确定 、 砂 石等粗骨料的粒径、 混凝土的散落度、 混凝土的坍落 度。对于浇筑的混凝土必须进行散落度和坍落度的 现场检验 ， 符合设计要求的混凝土方可浇筑。混凝 土的配料严格按照质检单位提供的试验配合比进行 配料 ， 减少运输和浇筑时混凝 土坍 落度和散落度 的 损失。 混凝土在运输过程中应保持其匀质性， 不分层、 不离析 、 不漏浆 ， 运到浇筑地点必须保证其具有规定 的坍落度， 并保证有充分的时间进行浇筑和振捣。 混凝土应 以最少 的转运次数 和最短 的时间 ， 从 搅拌 地点运至浇筑地点 ， 在混凝 土初 凝前完成浇筑 。混 凝 土从搅拌机中卸出到浇筑完毕 的延续 时间规定见 表 2 。 表 2 混凝土从搅拌机中卸出到浇筑完毕的延续时间 m 1 n 5 5 2 2 混凝土浇筑速度与上升高度控制 严格控制混凝土浇筑的速度 ， 在浇筑过程 中， 每 3 0 mi n lJ 定一次混凝土面的上升高度 ， 混凝土面的上 升速度 I2 m h 。每2 h N定一次导管 内 昆凝土 的深 度 ， 并记录。对 于导管上 下移动 的高度需要根据 混 凝土面的上升情况确定。导管在混凝土内的埋深 1 m， 最好将埋深控制在 16 m。同时 ， 注意 2根导 管的混凝土 出料速度 ， 保持二者的平衡 ， 控制混凝 土 面的高差在5 0 c m内， 防止出现裹浆的问题。 5 5 2 3 锁管拔管时间的控制 为了防止锁管拔管后混凝土结构出现崩塌的问 题 ， 拔管时间需要按照混凝土初凝 时间计 算。对 于 浇筑的混凝 土， 第一仓和最后一仓混凝土需要进行 取样 ， 从混 凝土 的初凝 时间推算 锁管 的拔 管时 间。 拔管工作一般在浇筑完成l 2 h 后进行 。该水库锁管 的拔管时间的确定 ： 槽深 3 0 m， 拔管时间控制在 1 5 1 6 h ； 槽深 3 O m， 拔管时间在1 2 h 左右， 最长拔管 时间不得超过混凝土浇筑后2 0 h 。 6 结 语 随着近年来我 国政府加 大水 利工程建设力度 ， 水库的建设也 日益被人们所关注 。为保证水库安全 可靠地运行， 需要加大对水库施工质量的控制。水 库大坝混凝土防渗墙工程是水库安全运行的前提， 只有保证水库大坝的安全才能使水库处于安全可靠 的状态 。但是 ， 由于我 国建 国时 间较 晚许 多施 工技 术 尚不完善 ， 在未来相当长 的一段时间内， 需要施工 和技术人员 认真操作 、 总结 经验。保证水库 的安全 可靠， 延长水库的使用寿命， 创造良好的社会效益和 经济效益 。 参考文献 ： 1 张寅虎 水电站大坝施工实践及其技术探讨 J 中国水 运： 下半月， 2 0 1 1 ， 1 1 ( 1 o ) ： 1 8 2 1 8 3 2 徐隽 浅谈茂化水库混凝土防渗墙施工 J 广西水利水 电， 2 0 0 9 ， ( 0 3 ) ： 8 2 8 4 ， 9 6 3 王立彬 ， 燕乔， 毕明亮 病险水库除险加固中混凝土防渗 墙新型接头的研究 J 长江科学院院报， 2 0 0 9， 2 0 ( S 1 ) ： 6 668 4 张伟 高喷灌浆防渗墙在沙颍河大堤除险加固中的应用 J 河南水利与南水北调， 2 0 0 8 ( 0 7 ) ： 4 5 4 6 一 l 3 5