塑性混凝土防渗墙在亚吉水库除险加固工程中的应用.pdf

第 8期 ( 总第 3 3 9期 ) 吉 林水利 2 0 1 0年 8月 【 文章编号1 0 0 9 - 2 8 4 6 f 2 O L O )0 8 - - 0 0 2 8 - 9 4 塑性混凝土防渗墙在亚吉水库 除险加 固工程中的应用 韩吉鹏 袁松萍 ( 1 吉林省水资源开发公司，吉林 长春 1 3 0 0 2 2 ； 2 吉林省 江 河工程 咨询 有 限公 司 ，吉林 长春 1 3 0 0 1 2 ) 摘要需要 除险加 固的水库 ，一般需要进行坝身 、坝基 防渗加 固处理 的 占较 大比例 。采取何种 处理方案 才能 取得最佳的技 术、经济效果 ，是有关方面和专业人士普遍关心和研 究的 问题 。吉林省 磐石 市亚 吉水库采 用抓 斗 成槽工艺在坝体 中修建 4 0 e m厚塑性 混凝土防渗墙 的成功 ，为 同类病险水库的防渗加 固处理提 供 了经验。 关键词 塑性混凝土 ；防渗墙； 亚吉水库 ；除险加 固工程 ；应用 中图分类号T V 5 4 3 8 2 文献标识码 】 B 1 工程概况 磐 石 市 亚 吉 水 库 位 于 饮 马 河 支 流 小 亚 吉 上 游 ，磐石市吉 昌镇 大倒木屯西 1 5 k m处。该水库 控制 流域 面积 1 3 5 k m 。灌溉 面积 1 2 0 0 h a 。本 工程 为中型水库 等工 程 ，主要建筑物级别 为 3级 ， 次要 建筑物 为 4级 。水库设计洪水标准 为 5 0年 一 遇 ，校 核标 准 为 1 0 0 o年 一遇 。水库 总库 容 1 9 0 0万 m 。校核洪水位为 3 1 4 6 3 m。设计 洪水位 为 3 1 3 4 4 m，设计库容为 1 4 5 2万 m 3 。正常高水位 为 3 1 1 7 0 m，正常库容为 9 5 0万 m 3 。汛限水位为 3 1 0 8 5 m， 汛 限 库 容 为 7 5 0 万 m3 。 死 水 位 3 0 5 9 0 m，死 库容 为 7 8万 m 。该水 库 是一 座 以防 洪灌溉为主结合养鱼的中型水库。 水库枢纽工程主要 由主坝 、副坝、溢洪道及 输水洞组成。主坝为粘土肥心墙坝 、砂砾石坝壳 料 。主坝坝长 4 6 0 m，最 大坝 高 1 3 5 0 m，坝顶 高 程为 3 1 5 5 6 m。肥心墙厚度 2 3 7 8 m， 厚度分布不 均一 。其 顶面线高程 大致为 3 0 6 7 3 1 1 0 0 m， 左右 坝段高差 近 4 m 肥心墙 以低液 限粘土为主 ，在某 些部位含有粗砂透镜体及淤泥质土透镜体。存在 渗透不稳定 因素。 主坝坝基土层 由连续均匀分部的灰色低液 限 粘 土 、砂 、砾 石 组成 。主 坝坝 基 渗漏 严 重 ，已造 成地下水位抬高 。整个主坝坝后 地面潮湿泥泞 低 洼处 已经 沼 泽 化 。左 坝 端 渗 流 量 为 3 4 S ，即 每 天 近 3 0 0 m。 ， 右 岸 岩 体 中 的 断 层 破 碎 带 为 强 透 水 ，与其坝基透水层形成渗漏通道 。 该水库是吉林省重要 的病险水库之一 本工 程安 全性 级别 为三 类 。 2塑性砼 防渗墙设 计 主坝 由粘土肥心墙 ，坝壳风化砂 、及现浇混 凝 土 板 块( 3 O re 3 O m) 护 坡 组 成 。 坝 长 4 6 0 m， 最 大坝高 1 3 5 m，坝顶宽 6 m，上游坡 1 ： 3 ，现浇 混凝土板块护坡 ，下游坡 1 ： 2 5 ，草皮护坡 。 为保证主坝基稳定和大坝的安全 水库坝体 防渗墙采用槽板式垂直砼 防渗墙形式 ，墙体材料 采用塑性混凝土 。可以减少墙体的应力 ，适应坝 基变形 ，避免开裂 。防渗墙总长 3 8 7 8 m，防渗墙 顶高程 3 1 4 5 6 m， 防渗墙厚为 4 0 c m，即在坝体加设 一 道 4 0 e m厚塑性混凝土防渗墙 ，防渗墙 纵 向轴 线距主坝 中心线上 游 1 5 m处 。坝基为全 风化花 岗岩 ，墙体嵌入强风化基岩 l O O e m。主坝左 、右 坝间采用帷幕灌浆防渗 。 墙体塑性混凝土设计指标为 ：抗压强度 R 勰 【 收 稿日期 2 0 1 0 - 0 6 0 3 作 者简介韩 吉鹏( 1 9 7 8 一 ) ，专科，东北水利水 电高等专科学校毕业 ，水工专业 ，工程师 ，从事水资源开发与利用。 一 2 8 吉林水利 塑性混凝土防渗墙在 亚吉水库除险加固工程中的应用韩吉鹏等2 0 1 0年 8月 4 M P a ；抗渗标号为 W6 ；弹性模量 E 1 5 0 0 M P a ； 渗透系数 K 5 0 。 塑性砼施工 配合 比。详见下表 l 。混凝土施工特 性 ：塌 落度 1 8 2 2 e m，扩散度 3 6 - 4 0 e m，初凝 时 间 6 h ，终 凝 时间 2 4 h 。 3 塑性砼 配合 比 4 塑性混凝土防渗墙施工方法 按照设 计提 供 的塑性 混凝 土 的性 能指标 要 求 ，结合现场 的原材料 ，进行配合比试验 ，确定 4 1 施工临建 表 1 亚吉水库坝体 防渗 墙塑性混凝土配合 比 根据工程施工需要 ，分别建造施工平 台、导 向槽( 钢筋砼 导墙 ) 、泥浆系统 、混凝 土拌 和系 统、水 电系统和施工道路等临时设施。 4 2 槽 孔划分 根据防渗墙 的厚度 、深度 和抓 斗的性能 ，混 凝 土 防渗墙 的共 划 分 6 8个 槽 段 ，防渗 墙( O + 0 4 0 2 一O + 4 2 8 )总长 3 8 7 8 m。塑性混凝 土防渗墙 I、 期 槽 长度 均 为 6 8 m， 即两 个 主 孔 分 别 为 2 8 m中间副孔长 为 1 2 m。 4 3 造槽 、成墙方法 4 3 1 造槽 造槽设备为 GB 一 2 4型和 KH 一 1 8 0型两台进 口 履带式液压抓斗机 ，采用“ 多抓成槽法 ”先施工 I 期槽 。再施工 期槽 。首先将槽段两侧土体抓 出孔外 再将 中间留下的土体抓出孔外 。防渗墙 要求嵌入强风化基岩 I O m，对 于一般 风化岩石 ， 采用抓斗直接抓取的方法 ，对于局部 比较坚硬基 岩采用重凿法施工， 使用扁凿钻头冲击破碎 。清孔 使用抓斗 “ 抓捞法”清孔换浆。 4 3 2固壁泥浆 泥浆固壁材料 ：泥浆在混凝土防渗墙施 工中 的作用主要是保持孔壁稳定 、悬浮钻渣及冷却钻 头。本工程使用优质 级钙基膨润土。分散剂 为 工业碳酸钠 ( N a 2 C O 3 )； 降失水增粘剂为中粘类 甲 基纤维素钠 ( C MC) 。泥浆用水从水库 中抽取 。 泥浆配合 比通过现场生产试验确定。配合 比 为：水 1 2 0 0 L、膨润土 1 2 0 k g 、碳酸钠 3 5 k g 。 4 4 成墙 4 4 1 塑性砼 浇 筑 塑性 混凝 土防 渗墙 的浇筑 顺序 为 ：下接 头 管 ，先 浇筑 I序槽 、拔起 接头管 ，洗刷 接 头管 孔 。再浇筑 序槽。 砼浇筑方法参照 砼结构工程施工及 验收规 范 、 水工砼施工规范 、 水 电水利工程混凝 土防渗墙施工规范D L f I 5 1 9 9 2 0 0 4进行 。混凝 土浇筑上升速度为 4 5 m h 。 4 4 2槽段 连 接 为保证墙体 的完整性 ，采用较先进 的接头方 法“ 接头管法” 浇筑砼进行槽段连接 【 l 】 。 5 施 工质量 5 1 施 工质 量 控 制 从 防渗墙施工临建 、造孔成槽、清孔 、砼 浇 注施工全过程 由监理工程师严把质量关 。对重要 的工序 ，则 由四方工程师 ( 业主 、设计 、监理和 施 工)共 同进行检查验收 ，验收合格后方可进行 下一道工序施工 ，经检查验收 ，防渗墙施工 中的 各 工序检验和各项技术指标均符合设计和施工规 范 的要求 。施工质量检测成果见表 2 。 5 2塑性混凝土防渗墙墙体质量检查 塑性混凝土墙体质量检验采用钻孔取芯及 注 水试验方法 ，墙体检查孔位置 由监理根据施工过 程情况确定 。本工程共设 4个检查孔 。每个孔 注 水试 验检查 2次。渗 透系 数最 大值 为 7 4 6 x 1 0 c m s , 最 小 值 为 1 6 6 x l 0 m s 平 均 值 为 4 5 x l O - s c m s 。满足设计 K 4 MP a的设 计要求 ，合格率 1 0 0 。 5 3 2弹性模 量 随机抽取了六组静力抗压弹性模试件。其试 验结果见表 4 。 表 4 塑性砼静力弹性模量试验 结果表 试 件 槽 孔 编 号I Y 7 I Y 1 7 l Y 2 9 I Y 3 3 l Y 4 3 Y 5 1 弹 性 模 量( M p a ) 1 0 3 7 8 8 8 I 9 9 3 9 2 8 l 9 9 7 1 0 7 2 3 0一 由 上 表 可 以 看 出 ： E 一 = 1 0 7 2 M P a ； E = 8 8 8 MP a ，平 均 E= 9 8 5 8 3 MP a ，砼 弹性 模 量 满 足 E I 5 0 0 MP a的设计要求 ，合格率为 1 0 0 。 5 3 3 渗透 系数 为检验塑性砼的抗渗指标 ，本工程砼浇注过 程中 ，在现场由业主 、监理 、施工单位共同按 照 随机每 2个 槽孔取一 组抗渗试 件 共抽取 了 3 4 组成 型抗渗试件 进行了抗渗性能的检验 。试验结 果见下表 5 。 由此 表 可 以 看 出 ， 最大 一 组 为 K = 7 4 x l O c r r d s ，最 小 一 组 为 K = 9 x l O - c m s ，平 均 K= 7 8 8 1 0 墙 c m s ，合格率 为 1 0 0 。试验结果得 出 ： 本工程墙体砼 的渗透系数满足 K l x l O 4 e m s的设 计要求。 根据上述砼试块抗压强度 、渗透系数 、弹性 模量 的试验结果及统计计算结果得 出本工程塑性 砼各项性能指标均符合设计要求 ，经单位工程验 收该成墙塑性砼质量优 良。 吉林水利 塑性混凝土防渗墙在亚吉水库除险加 固工程 中的应用韩吉鹏等2 0 1 0年 8月 渗透系数 l xl 0 4 ( e ra s ) 8 1 7 6 7 5 7 6 6 7 6 7 6 7 5 7 8 7 5 槽孔 编号 Y3 5 Y3 7 Y3 9 Y4 1 Y 4 3 Y 4 5 Y 4 7 Y 4 9 Y5 1 Y5 3 Y5 5 Y5 7 Y 5 9 Y 6 1 Y6 3 Y6 5 Y6 7 渗透系数 l x l 0 4 ( e ra s ) 7 8 7 4 8 0 7 6 6 8 3 7 5 9 0 7 6 3 5 4 塑 性 混凝 土防 渗墙 分 部工 程质 量评 定 本工程按照水利 电力部 水利水 电基本建设 工程单元工程质量等级评定 ( S D J 2 4 9 8 8 ) ，水 利 部 水 利 水 电 工 程 质 量 检 验 与 评 定 规 程 ( S L 1 7 6 2 0 0 7 )对 防渗墙 6 8个单元工程进行质量 检验 、和评定 ，6 8个单 元工程全 部合格 ，其 中 6 7个单元工程 评定为优 良，单元 工程合格 率为 1 0 0 ；优 良率为 9 8 5 ，砼防渗墙分部工程质量 为优 良。 6防渗效果 2 0 0 5年 4月 1 5日采用三角堰量测 坝后 渗流 量( 地表溢 出部分 )为 3 4 L S( 没修建砼 防渗墙 前) 。2 0 1 0年 4月 3 0日在 同一地点和相 同方法测 得渗流量为 0 4 L S 修建砼防渗墙后) 。渗流量 比 没修建砼 防渗墙前减小 8 5倍 。前后量测渗流量 时的库水位均为 3 1 1 5 6 m，库容为 9 1 3万 m3 。 7 结语 塑性混凝土防渗墙成功应用于亚吉水库坝体 和坝基的防渗处理 ，达到设计的防渗效果。并且 工 期短 、投 资少 、防渗效 果显 著和 易于 工程施 工 。 利用塑性混凝土 防渗墙对 病险水库 坝基和坝 身进行防渗处理是 目前可靠 、成熟的防渗处理方 法。在水利工程建设 中有着广阔的发展 和应用前 景 。口 参 考 文 献 ： 【 1 】王忠 义 ，周弘文 吉林水利 册 2 0 0 3( 1 ) ( 上接 第 1 8页) 所 占比重最大 按行政 区分析 。吉林市 区、永吉 县 、舒 兰市 、桦甸 市 、蛟 河 市 、磐 石 市 总供 水 量 分 别 为 1 2 6 6亿 m 、 1 7 2 7亿 m 、3 5 5 6亿 m 。 、 1 2 7 7亿 m 3 、1 9 3 3亿 m 3 、1 5 3 0亿 m 3 ，占总供水 量 的 比 例 分 别 为 5 5 8 2 、7 6 1 、 1 5 6 8 、 5 6 2 、8 5 2 、6 7 5 。由此可见 ，供水量 以地 表水为主 ，供水量所 占比重最大 ，蓄水供水量次 之 。 2 2用 水量 分析 2 o 0 8年全区总用水量 2 2 6 8亿 m 3 。比上年减 少 2 4 5 ，在总用水量 中农 田灌溉用水量为 1 1 2 4 亿 m。 ，占总用水量 的 4 9 5 6 ；城镇工业用水 量 为 8 3 4 4亿 m 。 。占总用水量 的 3 6 7 9 ，城镇生活 用水 量为 1 0 0 3亿 m ，占总用水量的 4 4 2 ，城 市 公 共 用 水 量 为 0 4 9 4 5亿 m 。 ， 占 总 用 水 量 2 1 8 ，生活环境用水量 0 2 6 9 7亿 I n 0 ，占总用水 量 的 1 1 9 ，林牧渔用水量为 0 9 8 7 6亿 m 3 ，占总 用水量的 4 3 5 ，由此可见 ，用水量是 以农业灌 溉用水为主 。其次是工业用水量。 2 3耗水 量 分 析 2 0 0 8年全区总耗水量为 8 8 1 5亿 m 。 。比上年 8 8 6 0亿 m3 少 8 O 2 。农业 灌溉 耗水 量 为 5 7 4 1 亿 m ，占总耗水量的 6 5 1 3 工业耗水量为 1 0 6 7 亿 m。 ，占总耗 水量 的 1 2 1 l ，林牧 渔耗水 量为 0 9 4 2 7亿 m。 ， 占总耗水量 的 l 0 6 8 ；城 镇公共 耗水 量为 0 1 7 2 6亿 m3 ，占总耗水量的 1 9 6 ；居 民生 活 耗 水 量 为 O 6 5 o o亿 m 3 。 占总 耗 水 量 的 7 3 7 ；生 态环境耗水量 为 0 2 4 2 7亿 m 。 ， ，占总 耗水 量的 2 7 5 ，全市综 合耗水率为 4 0 ，耗水 率与上年相近。口 一 31