塑性混凝土防渗墙在龙湾水库主坝基础防渗中的应用.pdf

第 1 O期 ( 总第 3 7 7期 ) 吉 林 水利 2 0 1 3年 l O月 文章编号 1 0 0 9 2 8 4 6( 2 0 1 3 )1 0 0 0 3 9 0 3 塑性混凝土防渗墙在龙湾水库 主坝基础防渗中的应用 吴殷哲 周玲 ( 辽 宁省 黑 山县龙 湾 水库 管理 处 ，辽 宁 黑山 1 2 1 4 1 4 ) 摘 要龙湾水库 主坝为粘土斜墙坝 ，坝基 防渗采用 4 0 c m 塑性 混凝 土防渗墙 处理方案。防渗墙最 大深度 2 8米。 采用工程类 比法选 用塑性混凝土 防渗墙的 配合 比和 防渗墙的厚度。 关键词 龙 湾水库 ；塑性 混凝 土防渗墙 ；施 工 中图分类号 T V 5 4 3 + 8 文献标识码B 1 前 言 坝基渗漏是 目前我 国病 险水库普遍存在 的问 题 大 坝 基础 防渗 处 理 的成 败 是 关 系 到 大坝 安 全 稳定 的关键问题 随着水利水 电工程科学技术 的 发展 各种基础防渗的方法也层 出不穷 ， 在众多的 防渗处理方法 中 混凝 土防渗墙在工程实践 中所 取得 的防渗效果是最明显也是最有效 的 塑性混 凝土 防渗墙是在混凝土防渗墙基础上发展 的一种 新型的防渗墙 塑性混凝土是不 同于工程 中常用 的普通混凝 土 的一种新 型防渗体 其在组分上比普通混凝土 增加 了粘性土或膨润土成分 由于材料组成和配 合 比的改变 使它具有 了极为优越 的特性和经济 性 首先 ， 它具有很好 的力学特性 ， 其弹性模量低 适应变形能力强 ， 极限应 变高 ， 抗震 、 抗渗性能好 ； 其次 ， 它具有很好 的和易性 有较长 的初凝时间和 较低的强度 使之具备较好施工并易于操作的优 点 还 因为其配合 比中掺入了适 当的粘性土 减少 了水泥用量 不仅增加 了其抗渗性还减少了工程 投资 。基于塑性混凝土的这些优点 ， 采用塑性混凝 土做 防渗墙在堤坝基础防渗处理 中得到了广泛 的 应 用 。 龙湾水库的坝基渗漏 问题严重影响大坝 的运 行安全 自建库 以来不能正常蓄水 长期低水位运 行致使工程效益不能正常发挥 应用塑性混凝土 防渗墙技术进行大坝 的基础 防渗处理 解决坝基 渗漏问题。 2塑性混凝土 防渗墙设 计 2 1 工 程基 本概 况 龙湾水库是 1 9 5 8年兴建 的一座 中型水库 经 过多年的改 、 扩建补修等一系列工作 。 达到了 目前 总库容 7 0 9 1万 m 3 兴利库容 2 0 4 7万 m 的工程 规模。但由于受当年的设计 、 施工技术等诸多因素 的影响 ， 工程存在多方面的质量 问题 ， 如主坝 、 一 、 二副坝的基础渗漏 问题严重影响了水库的大坝安 全运行 。特别是主坝的基础渗漏尤为严重 坝后管 涌 、 流 土时有 发 生 形 成大 面积 沼泽 。 2 2 大坝 基本 参数 龙湾水库主坝为粘土斜墙坝， 属混合坝型。坝 长 7 2 4 m， 最大坝高 1 6 6 m， 坝顶高程 5 7 6 m， 坝底高 程 4 1 m。 千年一遇校核洪水位 5 6 9 5 m。 坝前最大工 作水头 1 5 9 5 m。迎水面干砌石护坡 。 坡 比 1 ： 2 5 1 ： 3 0 ， 背水坡为 1 ： 2 5的碎石护坡。 2 3 坝基 地质 条件 根据地质勘察资料描述 龙湾水库主坝坝基 基岩 以上部分为第四纪洪积覆盖层 其组成从上 至下为 ： 素填土 、 粉质粘土 、 中粗砂 、 圆砾 、 强风化 安 山岩、 弱风化玄武质安山岩 。为表明坝基各岩土 收稿 日期 2 0 1 3 0 7 1 8 作者简介 吴殷 哲( 1 9 6 l 一 ) ， 男， 工程 师， 从 事病 险水库大坝基础塑性混凝土防渗墙的施工。 一 3 9 吉林水利 塑性混凝土防渗墙在龙湾水库主坝基础防渗中的应用 吴殷哲等 2 0 1 3年 1 0月 层 的埋深情况和渗透等级 用最深的勘察孔 Z K 2 1 表述各层岩土的埋深情况和渗透系数见表 1 。 3 防渗墙位置 与深度确定 3 1 防渗 墙位 置确 定 龙湾水库主坝为粘土斜墙坝 为使坝体的防 渗体与坝基防渗墙有效连接 ，同时考虑易于施工 作业面的布置 在主坝迎 水坡 4 7高程( 设 计死水 位 ) 处 0 + 0 8 0 一O + 6 0 0段 布置 防渗墙轴线 防渗墙 轴线与坝轴线平行 3 2 防渗 墙深 度确 定 坝基地质资料表 明坝基覆盖层最大厚度为 为 中、 强 等透水层 ， 且强 风化层较 薄 ， 易 于基岩部 分 的施 工 适合采用全封闭式防渗 防渗墙嵌入弱 风化岩 0 5 m 防渗墙最大深度 2 8 1 0 m。 3 - 3 塑 性混 凝 土防渗 墙 配合 比 的选用 塑性混凝土 由于其组成 的材料较多 影响其力 学性能的因素复杂 要获得一个符合要求 的塑性混 配合 比。 需要大量而复杂的设计和试验工作 。龙湾 水库主坝 的基础防渗工程是一项普通而工程量不 大 的防渗工程 单独做一配合 比设计是不太符合 实际的 我们通过工程类 比的方法选择塑性混凝 土配合 比。根据当地有丰富的膨润土资源的优势 塑性混凝 土的粘性土掺和料选用膨润土 经过工 程类 比选用 中国水 电基础局试验室提供 的塑性混 2 4 8 m( 含坝体素土部分 ) ， 强风化基岩厚度 2 8 m， 配合 比( 见表 2 ) 。 表 1 塑性混凝 土的配合 比 3 4 塑性 混凝 土 防渗墙 的物 理 力学指 标 ( 1 ) 抗压强度 ： 3 MP a ( 2 ) 弹性模量 ： E1 0 0 0 M P a ( 3 ) 渗透系数 ： 渗透系数为 k 丝 i 1 0 c m s 。 ( 4 ) 坍落度 ：l 8 2 2 c m ， 扩散度 ： 3 4 -4 0 c m 。 3 5防渗墙 厚 度的确 定 防渗墙 的塑性混凝土的指标确定后 ，防渗墙 厚度的确定是个重要的问题 因为防渗墙厚度过 大 会造成大量 浪费 ： 偏小又不能满足 防渗 、 强度 等功能要求 因此防渗墙的厚度要合理确定。对 于 已建的除险加固工程 确定防渗墙厚度考虑的主 要 因素是要有足够 的抗渗性能和耐久性能。龙 湾 4 0 水库 自建库 以来没有实际的设计资料和运行监测 资料 用理论计算缺少必要的计算数据 因此 防渗 墙的厚度也需要通过工程类 比的方法来确定防渗 墙 的厚度 根据 中国水电基础局提供 的国内已建 工程 的设计 、 施 工和运行 情况 ， 对工程规模 、 地 质 条件等进行 比对后 确定龙湾水库 主坝坝基塑性 混凝土防渗墙的厚度为 0 4 m。 4 塑性混凝 土 防渗墙施工 塑性混凝土防渗墙 的施工与普通混凝土施工 的工艺差别不大 只不过是在普通混凝土拌合的 吉林水利 塑性混凝土防渗墙在龙湾水库主坝基础防渗中的应用 吴殷哲等 2 0 1 3年 l 0月 基础上增加 了粘性 土的掺合工序 。其余施工流程 与普通混凝土防渗墙施工流程相 同。这里再就龙 湾水库塑性混凝土防渗墙的施工主要过程作以赘 述 。 4 1 确 定施 工方 案 ( 1 ) 在主坝迎水面坝脚 4 7 m高程处制做 1 2 m宽 施工作平台 ( 2 ) 在 防渗 墙轴 线上 制做 C1 5混凝 土施 工导 墙 。 ( 3 ) 槽孔划分 ：一期槽孔长 7 2 m，二期槽孔长 7 8 m 。 ( 4 ) 采用 G B 一 2 4 、 B H 一 1 2型液压抓斗直接成槽 ， 优质膨润土泥浆护壁 ( 5 ) C Z 一 2 2型冲击钻进行基岩部份造槽 ( 6 ) 先用液压抓斗初步清孑 L ，然后有气举 反循 环法彻底清孔 ( 7 ) 泥浆下直升导管法浇筑混凝土 ，混凝 土罐 车 运送 砼 ( 8 ) 采用接头管法进行墙段连接施工。 4 2 槽 孔建 造 防渗墙施 工的槽孔建 造是一关键工序 它受 地层 、 地质条件影响最大。龙湾水库主坝坝基为第 四纪 洪 积 覆 盖 层 的粉 质 粘 土 、 中粗 砂 、 圆砾 组 成 ， 且圆砾最大砾径不超过 1 0 0 mm适合于薄型液压 抓斗施 工 根据设计孑 L 深和地层情况确定槽孔长 度为 ： I 期槽孑 L 7 2 m 1 I 期限槽孑 L 7 8 m。覆盖层部 分和易于液压抓斗抓取 的强风化岩部分直接用抓 斗抓取 然后用 冲击钻破碎基岩部分 用抽砂筒抽 排破碎的沉渣 直至嵌入弱风化岩 0 5 m达到设计 孔 深为 止 4 - 3泥 浆 固壁 泥浆在 防渗墙 的建造 中有着重要 的作用 是 保 证 防渗 墙J l , N施 工 的关 键材 料 要 根据 不 同地 层条件采用不同的泥浆 比重 在槽孑 L 建造过程 中 要 及时观察泥浆的浓度变化 及时补充新浆 。 以保 证槽孔的稳定性 ， 和浇筑工序的J 10 , N进行 。 4 4混凝 土浇 筑 每个槽孑 L 浇筑前必须单 独制定 浇筑方案 并 检查各项准备工作 的完成情况 根据孔深在地面 配置好导管 砼浇筑采用“ 泥浆下直升导管法” 。 导 管间距不大于 4 m 导管中心 至槽孔端部或接头管 壁面的距离为 1 0 1 5 m： 导管底 口距槽底控制在 l 5 2 5 c m范围内 各导管开浇按先深后浅的顺序 进行 浇筑时严格控制槽内混凝土面高差和导管 埋深 以防混浆和夹泥 各导管保持均匀进料 以 保证槽孔内混凝土面高差不大于 0 5 m导管埋深 一 般控制 在 1 5 5 0 m 范围 内极端 情况不超过 1 6 m 浇筑过程中每间隔 3 0 mi n测量一次槽 内混 凝土面深度 。 测点设置在两导管间及槽孔两端头。 槽内混凝土面平均上升速度不小于 2 m h 每个槽 孔 均按 规 定 的频 次 和项 目取样 成 型混 凝 土 性 能试 件。 4 5 墙段 连接 槽段连接采用“ 接头管法” 即在一期槽清孑 L 换浆合格后在槽孔两端下设接头管 混凝土浇筑 一 定时间后起拔接头管形成 圆形接头孔 采用 1 6 t 吊车下设接头管 起拔接头管采用 Y B J 1 2 0 0型液 压拔管机 根据混凝土取样确定的混凝土初凝 时 间确定混凝土的脱管龄期 混凝土的脱管龄期从 浇筑导管底 口高于此部位后开始计算 开浇 3 4 h 后开始微动接头管 以破除混凝土 的粘结力 每次 提升 l 一2 开始正式拔管后应将管底实际上升线 控 制在 混 凝 土 脱 管 龄期 线 附 近 误 差 不 超 过 2 0 m i n 在拔管过程中要随时观察拔管机压力上升 情况和管内泥浆面下降情况 如拔管阻力过小且 管内泥浆面不下降说 明不能成孔 未到脱管龄期 应暂停拔管。如拔管机压力过大且压力上升过快 应加速拔管 每次起拔接头管后要及时 向接头孑 L 内补充泥浆 最后一节管拔 出前孔 内泥浆面应高 出孑 L V I 5 0 c m左右 并适当降低拔管速度延长拔 出 时间 使孔 口部分的混凝土达到脱管龄期。 5 结语 塑性混凝土 防渗墙在施工实际应用 中的难点 就是适宜的配合 比和合理的防渗墙厚度 对 于缺 少资料的已建的病 险水库最好的方法就是采用工 程类 比法来确定这两项重要指标。口 一 4l一