浅谈方洲水库大坝混凝土防渗墙施工质量控制及实施效果.pdf

水利建设与管理 2 0 1 1年第5期 陈 胜 方 群 ( 安徽省太湖县水利局 2 4 6 4 0 0 ) ( 安徽省太湖县方洲水库管理所2 4 6 4 0 0 ) 【 摘要】 方洲水库除险加固工程大坝混凝土防渗墙施工质量控制中， 重点是把好泥浆拌制、 槽段成槽、 混凝土浇注 等关键工艺质量关。工程实施后， 墙体整体连续， 较均匀， 防渗墙渗透 系数及透水率均满足设计要求； 坝体渗流情况 得到改善， 浸润线降低明显， 实测大坝浸润线低于理论计算浸润线， 大坝运行状态正常。 【 关键词】 混凝土防渗墙 施工质量控制 效果 1 工程概况 方洲水库位 于安徽省太湖县城西 乡 6 k r n 的皖河水 系长河支 流方家洲河 出口处 ， 枢纽 主要 由大坝 、 开敞式 实 用堰溢洪道 、 输水洞 、 事故洞 、 一级 电站等建筑 物组 成 。水库集雨 面积 2 8 6 8 k m z ， 年径流深 8 5 0 O m m， 总库容 1 7 5 0 万 m 3 ， 正常蓄水位 8 8 O m。下游保护合九铁路 、 1 0 5 国道 、 沪蓉高速路及 8 4 7 h m z 农 田和 1 4万人 口。是一座 以灌溉为主 ， 结合防洪 、 发电、 养殖等综合利用的省重点 中型水库。 方洲水库大坝为粘土心墙砂壳坝 ， 坝顶高程 9 3 8 m， 最大坝高 3 3 8 m， 坝顶宽 5 O m， 轴线长 1 8 0 O m。 心墙顶高 程 8 8 6 2 9 3 O m， 顶宽 0 5 1 6 m。勘探表 明： 大坝粘土心 墙 顶宽 0 5 1 6 m， 坡度 1 ： 0 - 3 ； 心墙不仅顶宽不 一致 ， 其 顶部高程也有起伏 ， 最高 9 3 O m， 最低 8 8 6 2 m， 填筑极不 规则 ； 心墙土体多表现为含砂高液限粘土 ， 有些地段心 墙中含有大量的低液限粉土质砂 和碎 石 、 块石等 ， 填筑 土料的质量较差。 渗透系数为 8 6 x l O - 6 9 5 x l O m s ， 属 中等透水； 坝壳代料的工程性状根据坑槽和钻孔所取土 样分析 ， 坝壳代料 的物质组成和颗粒级配不均一 ， 其 中 主要是残积砂土 ，渗透系数为 1 3 x l 0 8 7 1 x l O 2 e ra s ， 透水性较强。 2 0 0 4 年 1 2 月 ， 安徽省安庆市水利局组织进行了方洲 水库大坝安全鉴定工作 ， 2 0 0 5 年 2 月 1 6日，水利部大坝 安全管理 中心 以坝I i 2 0 0 5 1 2 4 8 号文 关于方洲水库三类 坝鉴定成果认定的意见 评定为三类大坝。 2 0 0 5 年 1 1 月 ， 经长江水利委员会 长江勘 测规划设 计研究 院设计 ， 对方洲水库大坝进行 除险加 固设计 ， 土 坝 防渗处 理 的 方案 为 混凝 土 防 渗墙 垂 直 防 渗方 案 。 2 0 0 7 年 1 2月 ，方洲水库除 险加 固工程 正式 获批 准实 施 ， 经公开 招标 ， 该 工程 由山东水 利工程建 设局承 建 ， 2 0 0 7 年 1 2月混凝土防渗墙 开始施工 ，于 2 0 0 8年 3 月 完工。在施工 中 ， 施 工单位加强 质量管理 ， 严格按规范 要求施工 ， 施工质量优 良， 2 0 1 0 年 5 月顺利通过竣工验 收。经过一年 的观测 ， 大坝加固后 防渗工程的截渗效果 比较明显 。 2 混凝土防渗墙工程施工质量控制 方洲水库除险加 固工程混凝土防渗墙施工分两期进 行 ， 先 I 期 ， 后 期 ， I、 期槽 间采用双反弧接头 ， 各期 按主 、 副孔进行施工 ， 建造槽孔前修建现浇混凝土导墙 ， 槽孔采用泥浆护壁； 防渗墙造孔采用两钻一抓施工方法 ， 先钻完主孔 ， 后采用抓斗抓取副孔土体 ； 混凝土防渗墙 的 质量检查采用岩芯钻孑 L 法。其施工工艺流程为 ：施工准 备一修建泥浆池及导墙一槽段划分及确定施工顺序一修 建施工平台一泥浆拌制一槽段成槽及清孔处理一混凝土 浇注。 在该工程实施过程中 ， 业主 、 监理单位 、 施工单位各 陈胜等， 浅谈方洲水库大坝混凝土防渗墙施工质量控制及实施效果 自履行职责 ， 实行全面的质量管理 ， 采取事前、 事中、 事后 控制 ， 重点把好 泥浆 的拌制 、 槽段成槽 、 混凝 土浇注等关 键工艺 的质量关 ， 确保了工程质量。 2 1 泥浆的拌制及质量控制 方 洲水库 除险加 固工 程混凝 土防渗墙 施工 选用 2 台制 浆 能力 达 2 5 0 m 3 台班 ( Z L 4 0 0型制 浆机 ) 的 高效 、 低噪音的高速回转搅拌机拌制泥浆 ，其中 1台备用。 制浆 材料按 规范要求 选用 ， 施 工 中泥 浆输送设 备选 用 2 2 k W 离 心泥浆泵 配 5 英 寸钢 管或胶管 ，由泥 浆池 将 新 鲜 泥浆 ( 在 泥浆 池 中存 放 2 4 h以上 的 泥浆 ) 输送 到 开槽 现场 。施 工 中不 合格 的泥浆 输送 至废弃泥 浆池 ， 运至监 理指定弃渣 场。泥浆拌制 过程 中质量控制措施 如下 ： a 严格保证泥浆的搅拌时间， 使之搅拌均匀。 拌制好 后 ， 在储浆 池内存放 2 4 h以上 ， 以便粘土颗 粒充 分水化 、 膨胀。如直接使用 ， 则须延 长一半 的搅拌时间 ， 以确保泥 浆质量 。 b 加强泥浆技术性能的检测 ， 每 2 0桶抽查泥浆试样 一 组。在循环使用过程 中，每工班进行两次泥浆质量检 测 ， 以便有效地控制好泥浆质量。 c 在成槽过程中， 不断向槽 内补充新泥浆 ， 确保孔内 泥浆面始终保持在导墙顶面以下 3 0 5 0 e m，避免因孔 内 水头不够而导致坍孔。 d 施 工过 程 中 ， 根 据不 同 的地层 ， 经常调 整 泥浆 配合 比。 2 2 槽段成槽施工工艺及质量控制 根据设计要求 的指标和该工程的实际地质条件 以及 施工单位现有的实际施工能力 ， 此次成槽主要选用 S G 3 0 全液压抓斗和冲击钻 ， 采用两钻一抓 的施工方法 。 整个造 孔过程中的质量控制要点如下： a 抓斗在开孔时要保证斗体与防渗墙轴线平行， 斗 体的中心线与导墙 的中心线重合 ， 其下放的速度要平缓 、 稳定， 以使形成的导向槽垂直。 b 施工过程中， 禁止大行程快速提降斗体 ， 以防抽吸 或冲击而引起坍孔和大坝裂缝。 c 成槽过程中，如发现液面下降并伴随泛气泡的现 象， 证明有漏浆现象。 一般情况填粘土、 水泥； 稍严重填锯 末、 草球； 严重时槽孔填死， 等两边结束后再开挖( 或用冲 击钻 ) 。 d 成槽过程中 ， 因故停止时间较长时 ， 为避免泥浆沉 淀、 防止孔壁坍塌， 在停工期间， 用气鼓法( 即下排气管、 通压缩空气 ) 搅拌槽孔内泥浆。 e 注意特殊情况的处理。 在进行槽段开挖的时候 ， 容 易 出现以下的情况 ： 一 是由于地质情况出现漏浆和槽段塌方 。 2 0 0 7 年 1 2 月 2 4日， 在进行 1 7 号槽的开挖工作时出现了漏浆 ， 现场 工程 技术人员认真对现场情 况进行检查 ，发现坝体在 1 7 2 7 号槽之间有松散的砂砾层 ， 厚度大约在 3 - 4 m 。针 对这种情况 ， 决定对此槽进行 回填 ， 在 回填时加入 了大量 的膨润土 、 泥球 、 纤 维素 以增加土体的粘结能力 ， 并 每回 填 2 m， 用液压抓斗进行一次压倒工作 ， 以堵死可能渗漏 的裂缝； 另外， 针对这些槽段， 及时调整泥浆稠度， 并在泥 浆 中加入稻草等添加剂 。 此举错收到了明显的效果 ， 在对 此槽段再次进行开挖时 ， 有效地解决 了漏浆 问题， 顺利完 成 了这部分槽段 的施工 。 二是由于抓斗的垂直度控制得不好，致使孔斜率超 出设计要求。针对这种情况 ， 处理的方法是将此槽 回填 ， 同时进行压实 ，避免第二次开挖时出现回填部分塌方或 因回填不实造成污染混凝土 。 2 3 混凝土浇注质量控制 方 洲水库除 险加固工程混凝 土防渗墙施工按设计 要求， 根据实验的配合比合理选择原材料 ， 考虑该工程 需混凝 土约 3 0 0 0 m 3 ， 选 用 0 5 m 3 的搅拌 机 2台， 以满 足 施工要求 ， 并选用 2台混凝土罐车 ， 保 证最 深槽 在规定 时间内浇注完成 。泥浆 中浇筑混凝土采用直升导管法 ， 并配备 2台 自制的专用悬臂式导管提升架 ， 导管 的布置 和整个浇注过程必须严格按照规范连续进行 ， 施工质量 控制要点如下 ： a 浇注过程 中，若发现导管漏浆或混凝土 中混入泥 浆 ， 立 即停止浇灌 。利用冲击钻及抽筒进行清孑 L 换浆 ， 一 直清到设计墙顶高程 。 b 混凝土浇注不得 中断，控制在 4 6 h内浇完 ， 以保 证混 凝土 的均 匀性 。间歇 时间 不得超 过 3 0 m i n 。 搅拌好的混凝土在 1 5 h内浇注完毕 ，否则应掺加缓 凝 剂 。 c 浇灌时保持槽内混凝土面均衡上升，导管不能做 7 0 陈胜等 浅谈方洲水库 大坝混凝土防渗墙施 工质量控制及 实施 效果 横向运动 ， 各导管处的混凝土面高差不宜大于 0 3 m 。 导管 提升速度控制与混凝土的上升速度相适应 ，始终保持导 管在混凝土中的插入深度不小于 1 5 m，也不能使混凝土 溢出漏斗或流进槽内， 污染泥浆。 d 在混凝土浇灌过程中，经常用测锤测量混凝土面 实际标高， 计算混凝土上升高度， 导管下口与混凝土相对 位置 ， 统计混凝土浇灌量 ， 及时做好记录。 e 当混凝土浇到墙顶层时，浇注高度须超 出设计墙 顶标高至少 5 0 c m， 以保证混凝土质量。 f 注意? 昆 凝土接头处理 。根据该工程实际情况和施 工工艺 ， 槽段连接采用接头管 ， 使用液压拔管机起拔接头 管 ，其最佳拔管时间根据混凝土初凝时间和浇筑速度确 定， 在验算地基及导墙承载能力 的基础上 ， 采取措施防止 槽孔坍塌。 3 工程施工后渗控效果 3 1 工程竣工检测效果 方洲水库混凝 土防渗墙工程施工完成后 ， 2 0 0 8年 4 月 ，安徽省水利工程质量检测中心站对该工程进行 了无 损检测。 此次检测运用工程物探仪器对墙体进行连续滚动测 试。 主要检测墙体的均匀性 、 连续性 、 可能存在的缺陷等， 两种方法相互验证 ， 以提高判断的精度。 经检测给出的结 论如下： a 防渗墙体质量钻孔检查结果表明：检查孔芯样材 料均匀、 完整， 未见孔洞 、 裂隙和混泥现象。 b 根据高密度电法和地震影象法对被检测墙体的检 测结果 ， 墙体整体连续 、 较均匀 ， 有效深度达到设计要求 ， 未发现明显缺陷。 c 根据防渗墙墙体芯样实验结果， 其抗压强度、 弹性 模量均满足设计和规范要求。 d 防渗墙压水实验结果表明 ：防渗墙渗透系数及透 水率均满足设计要求( 见表 1 o 3 2 运行观测效果 方洲水库除险加固工程施工完成后 ，方洲水库管理 表 1 方洲水库混凝土防渗墙工程施工检测成果 孑 L 口高程 实验顶底埋深 实验顶底高程 实验长度 透水率 渗透系数 孔 号 桩 号 ( m) ( m) ( I l 1 ) ( m) ( L u ) ( 1 O c m s ) 92 1 0 3 O 9 1 8 9 2 0 0 0 0 7 0 91 J 4 0+ 0 2 9 2 5 92 4 5 7 5 8 7 5 8 4 5 3 0 0 0 0 7 l 0 9 2 92 5 O 8 O 8 7 8 4 3 O O o o 6 3 0 8 4 J 5 0+ 0 8 3 2 5 9 2 1 2 1 6 8 0 7 6 4 O 0 0 0 3 7 0 4 8 9 2 6 8 1 2 8 8 5 2 7 9 2 6 O 0 0 0 7 2 0 9 4 J 6 0+1 2 8 2 5 9 2 2l 2 9 71 6 3 8 O 0 0 0 6 5 O 8 5 所通过大坝安全观测系统对方洲水库混凝土防渗墙进行 r连续跟踪观测 。观测成果 示 ： a 防渗墙前后水位差变化大，防渗墙的截渗效果比 较 明显。 2 0 0 8 年 7月处于高库水位时 ， 0 + 1 3 0 和 0 + 0 9 5 断 面防渗墙前后水位差最大达到 1 2 6 9 9 m， 水位差最小也超 过了 8 8 3 9 m ； 0 + 0 5 0断面防渗墙前后水位差相对小一些 。 主要是m左岸坝壳料土质砂性较强，降雨入渗及左岸山 体排水所致。 b 实测坝体浸润线比理论汁算浸润线低，满足设计 要求 。工程加同后 ， 从大坝实测浸润线看 ， 防渗墙前后的 水位差明显 ， 坝体下游浸润线较低。 大坝实测浸润线与理 论计算浸润线( 初设阶段加 固后的渗流分析成果 ) 见下页 图。可见 ， 大坝实测浸润线低于理论计算浸润线 ， 满足设 计要求。 c 加同后坝体 渗流场变化明显 ，防渗工程显 著降 低 了坝体浸润线高度 。根据新建测 压管的孔位 0 + 0 9 5 断面 5 号测压管与加圊前 2号老测 压管 ( 基本同一位 置 ) 1 9 9 9年水 位的 比较 ， 2 0 0 9年 与 1 9 9 9年汛期库 水位 情况较相近 ( 见表 2 ) ，在上游水位接近或者大的情况 下，防渗工程实施后坝体渗压水位有了一定程度的降 陈胜等， 浅谈方洲水库大坝混凝土防渗墙施工质量控制及实施效果 7 1 大坝实测浸润线与理论计算浸润线对 比图( 库水位 8 8 O m) 表 2 0 + 0 9 5断面 5号测压管与2老测压管水位比较情况 2 0 0 9年 1 9 9 9年 新老测压管水位差 日期 库水位 5号测压管水位 E t 期 库水位 I I 2 号老测压管 ( m) ( 月 日) ( m) ( m) ( 月 日) ( m) 水位( m) 1 0 1 5 8 3 5 5 7 1 95 5 - 3 1 8 3 49 72 4 6 0 5 1 1 02 O 8 25 4 71 8 6 6 5 8 3 40 72 5 O 一 06 4 7 1 88 0 7 7 26 9 6 2 O 8 7 8 7 73 4 9 0 8 O 7 1 88 O 7 7 26 9 62 5 8 796 73 7 0 1 0l 7 1 88 0 7 7 26 9 7 5 8 7 8 5 75 1 8 - 24 9 7 1 88 O 7 7 26 9 7 1 0 8 771 7 4 8 8 2 1 9 7 1 8 8O 7 7 26 9 7 1 5 8 792 7 4 1 2 1 43 7 1 8 8 0 7 7 26 9 72 O 8 79 9 7 401 1 - 3 2 7 1 8 8 0 7 7 26 9 72 5 8 8 0 O 7 3 8 3 1 1 4 7_3 8 7 3 4 7 28 5 7 3 1 8 748 7 361 - 07 6 7 4 8 7 2 9 7 28 7 8 5 8 72 4 7 34 0 - 05 3 7 5 8 7 1 9 7 29 0 8 1 5 8 7 1 3 7 3_ 3 9 - 04 9 7 1 8 8 o 7 7 26 9 8 2 5 8 8 0 4 7 38 4 -1 1 5 7_2 8 8 1 O 7 27 9 8- 3 l 8 8 1 O 7 4 1 3 -1 3 4 7 1 8 8 0 7 7 26 9 95 8 79 4 7 4 1 0 -1 41 7 1 8 8 0 7 7 26 9 9 1 0 8 79 5 7 4- 3 2 1 6 3 低 ， 不同库水位下， 测压管水位下降了 0 4 9 2 4 9 m， 当 库水位高达 8 8 1 O m时， 防渗工程实施后 5号测压管水 位下降 1 3 4 m， 说明防渗工程对于降低坝体浸润线高度 起到 了比较明显的作用。 4 结语 方洲水库混凝土防渗墙工程在实施过程中 ，重点把 好泥浆的拌制、 槽段成槽、 混凝土浇注等关键工艺的质量 关 。 工程实施后 ， 墙体整体连续 ， 较均匀， 有效深度达到设 计要求 ， 防渗墙渗透系数及透水率均满足设计要求。 坝体 渗流情况得到改善， 浸润线得到了降低 ， 实测大坝浸润线 低于理论计算浸润线。已有资料表明：当水库达高水位 8 8 1 O re时 0 + 0 9 5 断面防渗工程实施后防渗轴线下游 4 m 处水位下降了 1 3 4 m。 其他测压管位势在不同水头作用下 也基本稳定 ， 大坝运行状态正常。