低弹模混凝土防渗墙在源头水库除险加固工程中的应用.pdf

小水电2 0 1 1 年第3 期 ( 总第 1 5 9 期) 工程施工 低 弹 模 混 凝 土 防 滢 墙在 源 头 水 库 晾 险 力 口 固 工 程 【 l 】 帕 应 用 陈智星( 磐安县水文站 浙江磐安3 2 2 3 0 0 ) 1 工程概况 2 工程准备 源头水库大坝位于浙江省磐安县深泽乡源头村 下游约1 0 k m 处 ，主要建筑物有大坝 、溢洪道 、输 水隧洞 、电站厂房等。源头水库工程 始建于 1 9 7 1 年 l 2月 ，大坝 为粘土心墙土石坝 ，设计坝顶高程 5 0 3 0 m、坝高4 0 0 m、坝顶长 l l 7 0 m，水库正常 水位4 9 9 5 m，正常库容 1 7 9 0万 m 3 ，是 1座以灌 溉 、饮水为主 ，兼有防洪 、发 电、养殖等综合利用 的等小 ( 1 )型水库工程。2 0 0 8年 3月 ，金华市 水利局列源头水库进行 了安全技术认定 ，确定源头 水库大坝为 “ 三类坝” ，需进行 除险加 固，大坝防 渗采用低弹模混凝土防渗墙。防渗墙设计指标 ：弹 性模量 E 2 8 5 0 0 0 M P a ；抗压强 度 R 2 8 7 0 M P a ； 抗拉强 度 R 2 8 0 5 5 MP a ；渗 透 系 数 K 1 0 1 0 e m , s ；极限渗透坡降 ， 2 5 0 。防渗墙最 大高 度4 7 0 n l ，入岩深度 1 0 m，于 2 0 1 0年 1 1 月 2 0 日开工 ，2 0 1 0年 l 2月 3 0日完工。 经地质勘探 ，大坝心墙为含砾砂粘土 ，含水量 较高。根据注水试验 ，其 中 Z K 3的 6 2 01 2 8试 验段 ，全泵 注人 ，渗透 系数 1 0 x 1 0 c m s 。 其它部位渗透系数 K=7 8 1 0 1 6 1 0 c m s 。 根据室 内土工试验 ，渗透系数 Jj h =3 7 31 0 6 0 4 1 0一 e m s ， k = 5 2 4 1 0 5 56 6 1 0一 c m s 。快 剪 c=3 1 2 k P a ， =1 9 。 ，天然容重 7= 1 8 1 l g c r n 3 ，浮容 重 y=0 8 6 1 c m 3 。根 据 击实 试验表 明：心墙土 的干密度 为 1 3 1 1 5 2 g c m 3 ， 压实 度 0 9 6的 比例 为 8 7 ，最 优 含 水 量 为 2 5 ，心墙 土的含水 量为 2 6 6 3 7 0 ，1 0 0 大于最优含水量 。 收稿 日期 ：2 0 1 1 0 4 2 1 作者简介 ：陈智 星 ( 1 9 6 3一) ，男 ，工程师 ，主要从事 水利 工程管理工作 。 2 1 技 术准备 一 是编制施工组织设计 ，明确施工方案及技术 措施 ，主要包 括施工方法 的确定 、施 工机具 的选 择、施工顺序的确定 。二是明确质量 目标 、施工部 署和管理体系 ，包括防渗墙施工 的进度计 划 ，工 、 料 、机 、运计划 。三是安排好文明施工 、安全生产 施工和环境保护措施，制定泥浆排放计划 ，协调好 施工与供水 的矛盾。 2 2 施 工现 场 准备 1 )施工总体布置 。根据本工程施工场地较窄、 可利用的土地少等特点 ，混凝土拌和站及砂石料场 布置在下游坝脚 ，站 内设 2台拌和机 ，1台混凝土 输送泵 。施工电源布置在右坝头山坡上 ，施工用水 采用潜水泵就近在河道 中取用 ，项 目部管理房及民 工生活区布置在公路边 的荒坡地上。 2 )施工平 台开挖。施工平 台宽度设计应考虑 机械正 常施 工 、方便 交通运输 、坝 轴线位置等 因 素。本工程主要考虑不 同槽段同时施工和平行作业 的需要 ，故设计防渗墙施工平台宽度1 5 5 1T I ，高程 5 0 0 3 m，并 采用 开挖坝 顶土 方 、降低坝 顶高 程、 拓宽施工平台等措施，确保施工平台符合设计要求。 3 )机械设备进场。根据施工单位 的施工组织 设计 ，拟投入 4台乌卡斯钻机进行防渗墙的钻凿施 工，但通过对防渗墙 的施工程序 、施工工艺及应完 成的工程量等进行分析 、比较、论证 ，得知工期无 法满足要求 ；为此进行倒排施工计划 ，核定施工工 期 ，增加设备投入力度 ，钻机从 4台增加到 6台， 变压器容量 由2 0 0 k V A 增 i N4 o o k V A，并在限定时 间内进场。 77 工程施工 S M A L L H Y D R O P O W E R 2 0 1 1 N o 3 ，T o t a l N o 1 5 9 2 3施 工 队 伍 选 择 根据病 险水库除险加 固实施 计划 ，2 0 1 0年 年 底 ，必须全 面完成 施工任务。由于时间紧 ，难 度 大 ，所以选择信誉高、技术力量强、具有类似工程 业绩的施工队伍 是保证 工程质 量和施工进度 的关 键。源头水库 防渗墙施工队伍 由中标单位 ( 浙江省 水利水 电集团公司)负责组建 。 3 主要施工工艺 3 1 造 孔 1 )槽段 的划分 。槽段划分一般需考虑地质条 件 、后续工序 的施工能力及均衡施工 、地面荷 载 、 开挖深度等诸多因素。本工程原设计槽段长8 0 m， 考虑后续施工能力 ，要保证 6台乌卡斯钻机同时作 业 ，均衡施工 ，避免机械闲置，相互交叉干扰，提 高设备 使用效 率 ，故将 槽段 长度 由8 0 m调 整 为 6 8 m，共分为 l 7 个槽段。 2 )钻机造孑 L 。根据本工程大坝粘土心墙 和施 工范围的特点 ，共安排 6台 c z 一2 2冲击式 钻机 ， 每槽段配 2台钻机 ，采用钻劈法造孔成槽 ，主孔钻 进 ，副孔劈 打。钻头 由卷扬 机提升 ，然后 自由落 体。至基岩段造孔时，根据岩石的风化程度 ，采用 不同的造孔方法 ，如遇风化岩石采用 “ 轻打克取” 法 ，遇坚硬弱岩采用 “ 重打冲击”法。在钻凿 中， 还应注意如下事项 ： 测斜 。一般 采用相似三角形 的办法测孔斜 ( 钻头上的钢丝绳每提升2 r n ，测量垂直防渗墙轴线 方 向的钢丝绳位移 ，计算孔斜率 ) ，发现孔斜较大 时 ，应及时纠偏。 ， J 、 墙清除。主副孑 L 钻孑 L 结 束后 ，采用 压钻 法 ，凿除两孔间残留的小墙 、半牙等，以确保混凝 土防渗墙连续。 岩面鉴定 。这是钻孔 中的一个重点 ，一般主 要由设计地质工程师现场确定 ，本工程由设计地质 工程师 、监理、业主共同查验 ，并成立验 收小组 ， 以设计地质工程师为组长 ，形成验收意见。判断依 据为主孔的岩样和地质图。 3 2混凝 土 浇筑 防渗墙混凝土浇筑采用常规的 “ 直升导管法” ， 每槽段安排 2 套导管 ，间距控制在 2 53 I T I ，两端 78 间距 小于 1 5 I 1_ 。 导管在使用前进行密封性压水试验 ，满足密封 要求 后 投 入 使 用。导 管 底 端 高 出 槽 底 0 1 5 0 2 5 m，导管顶部漏斗容量需满足单次混凝土浇筑 达到埋管1 0 1 1 1 以上的要求。混凝土开浇后 ，及时 测量槽 内混凝土顶面高程 ，根据混凝土上升高度来 计算混凝土的上升速度和判断槽段是否坍孔 ，并控 制拔管长度。一般每隔3 0 m i n N量 1次混凝土面的 高程 ，控制导管埋深在 i 5 6 0 m，混凝土面上升 速度以不小于2 0 m h 为宜。 4 环境保护 本工程在施工过程 中产生了1 5 8 0 0 m 3 的泥浆 ， 如果任其排放将严重污染环境 ，影响下游村 民的正 常生活。为此在大坝下游依据地形的实际情况 ，修 建了 5个临时围堰 ( 兼 泥浆池 ) ，分级控制泥浆排 放，施工过程中将泥浆有序排入泥浆池 ，先排满的 泥浆池经沉淀、固结一定时间后及时将淤泥清除外 运 ，5 个泥浆池对排入的泥浆依次进行蓄满一沉淀 一 清除外运的程序 ，循环运行 ，确保泥浆不溢顶 ， 不 污染下 游河道 。 5 问题探讨 1 )防渗墙 的人岩问题 。许多防渗墙项 目在工 程设计时均要求人弱风化岩1 0 r n 以上 ( 本工程也 是) ，笔者认为入弱风化岩的深度有待探讨 。防渗 墙人弱风化岩越深，对防渗固然有利 ，但机械钻凿 基岩时间会增加 ( 本工程钻凿深度在 25 c r n h 左 右) ，槽段在冲击钻长时问的钻凿 中，由于震动容 易引起塌方 ，对施工必将造成一定 的影响 ，因此 ， 对 弱风化 岩一般 人岩 深度 在0 5 n 芏右 即可 。 2 )基岩面判断。一般由设计地质工程师完成 ， 根据岩样和地质图进行分析判断。从可靠度分析， 笔者认为应 以地质图判断为主 、其他为辅 ，但前提 是地质勘探要准确，勘探孔间距不能太大 ，应控制 在2 0 m以内，两岸适 当加 密。对砂砾层 地基 的勘 探 ，应该增加勘探密度 。本工 程的地质 图准确可 靠 ，为基岩面的判断提供了可靠的依据。 3 )导向槽 的施工质量。防渗墙导向槽属 于临 时工程 ，往往不太重视施工质量 ， ( 下转第 8 3页) 小水电2 0 1 1 年第3 期 ( 总第 1 5 9 期) 工程施工 项 目为水泥砂浆锚杆 ，是先压注 1 ： 1 水泥砂浆后再 安 设锚 杆 。 5 喷射混凝土 5 1 施 工 设备 施工设备主要有 3 5 m 3 h 混凝土 ( C 2 0 )喷射 机、1 0 m 3 电动空压机 、0 4 m 3 搅拌机 、混凝土输送 管 ( 1 5 0 m ) 、水管 ( 3 0 0 m)等。 5 2施 工 方 法 5 2 1 施工准备 在喷混凝土前 ，应先做好岩石表面的清理工作 ( 用高压水枪 冲洗岩面) ；然后埋设控制喷射混凝土 厚度的标志 ，本工程埋设2 0 e m长的钢筋。喷射作 业前 ，还应对机械设备 、风和水的管路 、输料管路 及 电缆线路等进行全面检查及试运转 。 5 2 2 配合 比 根据试验配合 比进行施工 ，水由喷枪手控制确 定 ，水灰 比控制在 0 4 40 4 8 ，水泥采用 4 2 5级 普通硅酸盐水 泥，速凝剂 掺量一般 为水泥用量 的 5 ，粗骨料粒径1 5 i Y l l n ，黄砂采用 中河砂。 5 2 3 喷射混凝土 本工程采用干喷 ，分层喷射 ，后一层喷射应在 前一层混凝土终凝后进行 ，若终凝 1 h后再 喷射 ， 贝 0 应先用水清洗喷层表面。 5 2 4 喷射混凝土的注意事项 1 )喷射作业开始时 ，先送 风 ，后开机 ，再 给 料 ；结束时 ，待料喷完后 ，再关风 。向喷射机供料 应连续均匀 ，机器正常运转时 ，料斗内应保持足够 的存料。 2 )喷射混凝土时 ，喷射方 向与受喷面的夹 角 以近似 9 O 。 为宜 ，喷头与受喷面的距离一般控制在 6 01 0 0 c m为宜。干喷时，喷手控制好水灰比，保 持混凝土表面平整 ，呈湿润光泽 ，无干斑或滑移流 淌现象 ；控制 回弹率不大于 l 5 。 3 )施工中分 2层进 行喷射，第 1层喷射厚度 控制在 5 7 e m，然后根据设计厚度要求再进行加 喷 81 1 e m。喷射厚度采 用针刺探测法进行检查 ， 施工 中随时插入 尚未完全凝固的混凝土 中探测其厚 度 ，以确保喷射厚度。 6 结语 本工程左岸山体山高陡峭 ，处理完工至今2 a ， 山体稳定 ，外观平顺 ，锚喷混凝土表面无裂缝和龟 裂 ，排水孔排水通畅，效果 良好 ，解除了山体滑坡 的隐患。 责任编辑吴昊 址 L 址 址 址 L L Lj屯 L S l上 L j 屯 L j L 址 L L j IL L jl上j jtj IL I s l上 IL j L 止 s 也 s 屯 L L ( 上接 第 7 8页)但从 一些防渗墙 事故 的调查 中发 现 ，导向槽做法不规范 、断面设计和钢筋配置不合 理是引发事故 的主要原 因，尤其是地质不 良地段和 钻机布置较密的情况 ，要引起高度重视 。本工程 由 于断面设计合理 ，重视 临时工程 的施工质量 ，所 以 未发生 由于导向槽原因引起的质量安全事故 。 4 )混凝 土防渗墙渗漏处理的优势 。低弹模混 凝土防渗墙的工程造价 比土工膜 、粘土套井 回填防 渗处理的要大，但其防渗漏处理彻底 ，受环境影响 小 ，施工速度快 ，特别是对正在运行 的水库来说 ， 采用低弹模混凝土防渗墙施工工艺具有 明显优势， 不需腾空库容 ，可在运行的情况下进行混凝土防渗 墙处理 ，所 以效益显著。 6 结语 源头水库除险加固工程大坝低弹模混凝土防渗 墙钻孔采取钻劈法 ，墙体连接采用套打接头孔法 ， 使用 6台乌卡斯钻机钻孔 ，历时4 0 d ，建成了阻水 面积2 6 8 6 m 2 、墙厚0 8 m的混凝土防渗墙 。通过观 测防渗效果明显，工程按期蓄水，达到了预期目的。 责任编辑吴昊 8 3