混凝土防渗墙技术在党河水库除险加固中的应用.pdf

混凝土防渗墙技术在党河水库除险加固中的应用 1概况 王 进 一 王春成 z ( 1 汉中市水利水 电工程质量安全监督站 陕西 汉 中 7 2 3 0 0 0 ； 2 南郑县阳春镇 水利 管理站 陕西 南郑 7 2 3 1 0 0 ) 摘要近年来国家加大了对中小型水库的病险治理， 如何经济、 高效、 安全达到防渗效果， ：黾一直困绕 水库大坝除险的难题。本文结合党河水库除险加固实例， 从混凝土防渗墙的材料配比、 施工方 法、 施工质量控制等方面阐述了混凝土防渗墙在党河水库大坝除险加固中的应用经验， 并总结 了质量控制措施和施工工艺， 为均质坝防渗处理提供了参考。 关键词 水库除险加固； 混凝土防渗墙； 均质坝 中图分类号 ： T V 6 9 8 2 + 3 文献标 识码 ： B 位于 汉江 一级 支 流 党水 河 上 的党 河 水库，水库坝址位于洋县洋州镇周坎村， 距 县 城 7 k m。 坝 址 以 上 控 制 流 域 面 积 2 3 7 k m ， 多年 平均 迳流量 1 2 8亿 m ， 属 河 谷型水库， 是一座以灌溉为主， 兼有发电、 防洪、 旅游和水产养殖等综合利用的等 中型水 库。水库 枢纽 由拦 河坝 、 正常 溢洪 道、 非常溢洪道 、 放水塔 、 输水洞等建筑物 组成 ， 坝后还 建有水 电站和抽 水机站 各一 座 。大坝 为均质土坝 ， 最 大坝高 5 1 m， 坝顶 宽 5 m， 坝顶长 2 9 7 m， 坝顶高程 5 3 8 m。 输水 涵洞长 2 2 0 m， 最 大输水流量 为 2 0 m 。水 库于 1 9 6 6年 1 O月动工修 建 ， 1 9 7 0年 3月 建成蓄水 ， 总库容 4 1 9 2 万 m ， 设计灌溉面 积 4 1 万亩 。 经过 4 0多年的运行 ， 水库病 险问题较 多，特别是大坝，出现不同程度的渗水现 象，严重的威胁着水库的安全和下游的村 镇安全。经过有关单 位勘察设计 ， 采取混凝 土防渗墙技术对水库大坝进行除险。党河 水库除险加固大坝砼防渗墙沿大坝前沿线 平行与坝轴线并升入两岸坝肩长 3 0 8 m， 厚 度 0 6 m， 墙顶高程 5 3 6 0 m， 最深 5 1 m， 最 浅 7 m，升入相 对不 透水 层 1 0 m，设 计强 度 C 3c 5 ， 抗渗指标 W6 ， 弹性模量 1 0 0 0 NP 。 施 工 中采 用 “ 纯 抓 法 ” 完 成 砼 防 渗 墙 8 7 7 5 5 3 m 2 ， 并在墙体中间为帷幕灌浆预埋 由1 0 0的钢管 2 0 0 6 5 5 m。 2混凝土防渗墙施工方案 2 1混凝 土防渗墙平面布置 混凝土防渗墙的施工总体平面布置的 内容包括施工平台、泥浆系统 、 混凝土系 统、 风水电系统以及场内交通 、 仓库等主要 设施平面布置。 泥浆系统由制浆站 、 供浆管 路和泥浆净化设施等组成。 党河水库施工平台即导墙是防渗墙施 工之前 的临时建筑物 ，它是 确定防渗墙 的 位置、 墙深、 基岩面位置及混凝土浇筑高程 的基准 。导墙 的主要作用是 造孔导向和保 护槽孔口，同时它还具有保持泥浆压力和 阻止废浆、 废水倒流槽孔的作用。 在吊放钢 筋笼 、 下 设导管 、 接头孔 拔管 、 处理 孑 L 内事 故及埋设观测仪器等作业 中 ，导墙起定位 与支撑的作用。 2 2主要施 工机械 采用 上海 金 泰公 司 S G一 4 0 A L连 续墙 液压 抓 斗 ， J s 5 0 o混凝 土搅 拌 机 2台 ， HB T 6 0型混 凝 土 输 送 泵 1台 ， 8 T吊 车 1 台， 成工 5 O 装载机 2台， 自 卸汽车 2 辆。 本 工程的主要机械用 的是液 压抓斗 。液压抓 斗是利用斗体的斗齿、斗刃在槽底切削地 层，将碎块收入斗体内，然后从槽孔中提 出， 打开斗体提出土渣来完成作业的。 切削 地层时， 依靠斗体自重掘入地层， 切削液压 系统加压增加 切削力 。 2 _ 3 槽段 划分及墙段连接 防渗墙槽孑 L 分两期施 工 ，先施工一期 槽孔 ， 后施工 中间二期槽孔 ( 先施 工的为一 期槽孔， 其余为二期槽孔) 。防渗墙接头处 理采用“ 纯抓法” 。在抓斗开 挖每个槽孔之 前 ， 施工单位就上报槽孑 L 开挖 申请单 ， 其 内 容包括墙挖序号 、 槽孑 L 号、 桩号等， 并且做 好与现场人员 的沟通 ， 做好现 场记录 。 以便 资料与施工现场保持一致。 2 4防渗墙造孔 防渗墙造孔采用“ 纯抓法” 成槽 ， 即直 接利用液压抓斗抓取孔 内泥 层堆弃在工作 面上 ，再由装载机装上载重 汽车运至弃渣 场， 保持工作平台的整洁。先抓一序槽孔， 成槽前应复测基准线 和水准点 ，标定防渗 墙 的中心线及高程控制点 。造孔过程 中严 格监控并调整孑 L 型和孑 L 斜 施 工过程 中采 用重锤原理进行孔斜测 量 ，确保施工过程 中的孔斜控制在规定 范围内。孔前应复测 基准线和水准点 ，标定 防渗 墙的中心线及 高程控制点。 施工现场设计有排 水沟 ，及时排除槽 孔周围的废水 、 废浆 、 废渣。加强对漏失地 层 的预 防措施 ， 施 工现场 配备足够的粘土 ， 以便堵漏 。施工 过程 中控制槽孔 内的浆 面 在导墙顶 面以下 0 3 m0 5 m，保证槽孔 的 足够安全 ， 严防塌孔 施工过程中机组 采用 重锤原理进行孑 L 斜测 量。确保施工过程 中 的孔斜控制在规定范围内。 2 5泥浆护壁 泥浆 采用洋 县 当地 生产 的 “ 人合 ” 牌 膨 润土和新 鲜洁净 的水拌 制泥浆 ， 采用高 速搅拌机拌制 ，新泥浆需经 2 4小时水发 溶胀后方可使用 。对新拌制的泥浆每天 做 一次 粘度 、比重 测试 泥浆 按 配合 比配 制 好后 ， 在 输送 到槽 孔 前 ， 需做 实验 检验 泥浆特 性 ， 取样测 密度 。用膨 润土 制浆 时 其 密度 小 于 1 3 ：T I ， 浓度 4 5， 膨 润 土 泥 浆 的密度 较 小 ，浇筑 混凝 土 时 的置换 效 果好 ， 有 利 于成墙 质 量 ， 同时 也便 于 泥 浆 循环使 用 。 孔 内泥浆 在混凝土浇筑之前 应作粘 度 、 比重 、 含沙量三项 指标 的测 试 ， 测试结果应符合 水利水电工程混凝土 防渗墙施工技术规范中表 4 0 7 要求。 浇 筑 置换 出 的泥 浆经 沉 淀或 其他 净化 方 式处理 可重复利用 。循 环使用 的泥浆 应每 隔 3 0 mi n检测一 次性 能指标 。膨润土 泥浆 的密度 较小 ，浇筑 混凝 土 时 的置换 效 果 好 ， 有 利 于成墙 质量 ， 同时 也便 于泥 浆循 环使用 。 2 6基岩鉴定及终孔验收 ( = ) ( ( ) o。 o 当 孔深 接 近 预计 基 岩面 时 ， 即开 始取 样 ，根 据岩 样 确定 基岩 面 。基 岩岩 样 按顺 序 、 深度 、 位 置编 号 ， 填 好 标 签 、 装 袋 ， 妥善 保 存 。终 孔验 收项 目有槽 孑 L 宽度 不小 于设 计 墙厚 ， 孔 深不 小 于设 计孔 深 ， 孔 斜满 足规 范及设 计要 求 以及孑 L 位 、 孑 L 深 、 槽 宽 、 孔 斜 、 入岩深 度等 。 2 7清 孔换浆 槽 段造孔 结束 后 ， 施工单 位先 自检造 孑 L 质量 ，合 格后 方 能进 行清 孔换 浆 及终 孔验 收工 作。清槽 的方 法 ， 先采 用抓斗 捞取槽 孔 内大 部分 淤 积与 大颗 粒 沉渣 ，再 通过 下 设 潜水排污泵清孔， 直至淤积厚度 、 孔内淤积 质量 满 足要 求 。清孔 同时 向槽 内补 充新 鲜 泥浆 ， 对 于被严 重污染 的泥 浆予 以废弃 。换 浆量 约为槽 孔 内泥浆 总量 的 l 3 。槽孔 清孔 换浆结束后应在 4 h内浇筑混凝土 ， 因下预 埋管 不能 按 时浇筑 时 ， 应 对泥 浆 重新 检验 。 清孔 验 收合 格 ，由现场 监理 工程 师 签发 清 L 验 收合格 证后 ， 方 可进行 下道 工序施 工 。 2 8预埋 灌浆管 的布 设 对 防渗墙下 面 的基岩进 行帷 幕灌浆 时 ， 为 了避 免在 墙 内钻 孑 L，在 防渗墙 浇 筑 混凝 土 以前 预埋 灌浆 管 。 布设前 根 据整 个 工程 槽 段划 分情 况 及槽 长 调整 钢筋 保 持架 的长 度， 确保相邻的灌浆管间距为 2 0 m， 并随时 注 意调 整 一期 槽孔 与 二期 槽孔 端 头部 位相 邻两 灌浆 管 的间 距为 2 0 m。 由于防渗 墙 内 不 配 置钢 筋 ，为 保证 预埋 管位 置 准确 和 避 免 在浇 筑混 凝 土时移 位 、 弯曲 ， 采 用槽 孔 内 设 置 定位 桁架 固定灌 浆管 。灌 浆 管采 用法 兰连接 ，这种 方 法连 接强 度高 、连接 速度 快 ， 能 够缩 短混 凝 土浇 筑前 的 准备 时 间 ， 可 以减 少孔 底淤 积 ，并 且使 得混 凝 土 浇筑 更 ,N J顺利进 行 ，这 一点 对 于防 渗墙 混凝 土 的 施 工尤 为重 要 。 2 9 昆凝 土墙体 材料 拌制及 浇筑 2 9 1原材料 水 泥 ：拌 制混 凝 土 的水 泥根 据设 计 及 规范要 求选 用 的是 P C 3 2 5 R的普通 硅 酸盐 水 泥 ， 使 用前 除取 得 出场 检验 合格 证 外 ， 还 应分批 取 样按 相关 标 准进 行细 度 、 安 定性 、 凝结 时间 等指标 的检测 。 粗 骨 料 ：汉 江 河 天 然 河 卵 石 5 mm 2 0 mm 。 细骨 料 ：选 用 汉 江河 中砂 。细 度模 数 2 43 0 ， 含泥 量 不大 于 3 ， 粒 径 含量 不 大 于 1 。 2 9 2 墙体材料的制作及运输 墙体材料配合 比按照监理工程师审核 的 原 材 料 试 验 配 合 比进 行 ，严 格 施 工 控 制。 采用 2台 J S 5 0 0强制式搅拌机 ， 并配备 全 自动电子称配料机， 保证配合 比的准确 和 混 凝土 的 各项 性 能指 标 。 为 避 免 混 凝 土 运 输 中 混 凝 土 的离 析 ，混 凝 土 的运 输 采 用 H B T 6 0混 凝 土 输 送 泵 送 至 浇 筑 导 管 ， 保证 了混凝土 的坍 落度 、扩散度及 其他 性 能 指 标 。 2 9 3 墙体混凝土浇筑 混 凝 土 防渗墙 采 用泥 浆 下直 升导 管 法 浇筑 ， 本次施工选用 q b 2 5 0 m m， 长 2 5 m， 并 配备 l m1 5 m的短管以调整长度。 导管布 设 严 格 按 照规 范 及 设 计 要 求 进 行 ， 导 管距 接头 管为 0 5 m1 O m，导管 间距不 大 于 3 5 m。导 管底 口距 孑 L 底 控制 在 1 5 e m2 5 e m 以内， 每个槽孔均下设两根导管。各导管之间 采用丝扣连接， 并加设橡胶圈密封 ， 以防混凝 土灌注 时导 管漏浆 。 开仓前 ，应按配合比报请监理待批准 后 开 始浇筑 。浇筑 开 始 时 ， 第 一 次 的必 须 备好足够的混凝土 ，保证混凝土能够浇筑 至 导管 口以上 。在混 凝 土浇筑 过程 中 ， 要 不 断用锤球测量混凝土的上升高度 ，保证导 管 下 口插 入 混凝 土深 度 应控 制 在 l m一6 m， 不 宜过深 或过 浅 。捅人 深度大 ， 混凝 土挤 推 的影响 范 围大 ， 深 部混 凝 土密 实强 度 高 ， 但 容易使下部沉积过多的粗骨料，而混凝土 面层聚集较多的砂浆 ，且增大拔管难度甚 至有埋 管的危 险 。插入 太浅 ， 泥浆 容易 混入 混 凝 土而影 响 混凝 土 强度 ， 因此 ， 导 管 捕入 深度控制在 3 m左右。 在 混 凝 土浇 筑 过 程 中 ， 必 须 保 证 预 埋 灌浆管位 置 的准确 ， 防止 灌浆 管上 浮或 移 位 。当混 凝 土 浇 筑 至 墙 顶 时 ， 导 管 内混 凝 土不易流出 ，可在槽 内加水稀释泥浆， 并适当降低灌注速度 ，也可以减少导管埋 深 ，将其控制在 l m左右 。但在浇筑过程 中 ， 导 管不 能做 横 向移 动 ， 否则会 使 沉渣 混 入混凝土 内 ， 影 响混凝 土质 量 。由于 在浇 筑 完成 后 的混 凝 土顶 面存 在 一层 浮浆 ，浇 筑 时必须比设计高程超高 5 0 e m以上。 3质量检测 党 河水 库 除 险加 固工 程大 坝 混凝 土 防 渗墙于 2 0 1 0年 5月全部施工 完成 ， 完成砼 防 渗 墙 8 7 7 5 5 3 m2 ， 并 在 墙 体 中间为 帷幕灌 浆预埋 1 0 0的钢 管 2 0 0 6 5 5 m， 满 足 了建设 单 位 除险 加 固和 夏灌 用 水 的要求 ，施 工单 位 也 获得 了较 好 的经 济 收入 ，达到 了 “ 多 赢 ” 的效果 。建设 单 位委托 汉 中市 山河检测 有 限 公 司对 防渗 墙进 行 了质 量 检测 ，通过 对防渗墙三处开挖检查和取芯取样 ，检测 结 论 为 防渗 墙墙 体 基本 完 整 ，未发 现 明 显 质量 缺 陷 ，墙 体 混 凝 土抗 压 强 度 大 于 3 O NP a 各项检 测结 果均满 足规 范及设 计要 求 ， 达 到 了设计要求 和大坝除险的 目的。 4结 语 运 用凝 土防 渗墙 进 行 大坝 防渗 应 注 意 以下几点 ：凝土防渗墙进行大坝防渗主要 是 机 械 施 工 ， 主要 设 备 液 压 抓 斗 自重 达 3 0 T， 要考 虑 当地 的施 工 道路 能 否满 足 施 工 机 械 要求 。混 凝 土 防渗 墙进 行 大 坝 防渗 施 工一 般采 用 连续 施工 中间 不得 有停 顿 。另 外 ，还要考虑施工电源和电压能否满足施工 机械要求， 虽然主要设备不依靠电源， 但泥浆 系统 、 砼拌合系统、 场地夜间施工等都要有可 靠地 电源做保证 ； 工地实验 室和实验 、 检 测人 员应满足施 工进度 和强度要求 ； 现场负责人要 具有 良好的协调能 力 、沟通 能力和处 理突发 事件的应变 能力 ， 调配好现 场机械 、 人 员和物 资供应 ， 及时联系实验 人员和监理工程 师 ， 达 到设计要求立即验收和砼浇筑。 在 陕 南 运 用 混 凝 土 防 渗 墙 进 行 大 坝 防渗的水库 不多 ，洋县党 河水库 的成功 应 运 对 以 后 水 库 大 坝 防 渗 提 供 了 经 验 和 参 考 。陕 西 承 利 ( 责任 编 辑 ： 黄 灵 芝 )