湖北梅川水库主坝防渗墙塑性混凝土施工工艺及质量控制.pdf

湖北梅川水库主坝防渗墙塑性混凝土 施工工艺及质量控制 舒德春 ( 湖北仙桃市水利水电建筑勘测设计院 仙桃4 3 3 0 2 1 ) 王 萍 聂军洲 ( 湖北 大禹水利水 电建设有限责任公司 武汉4 3 0 0 6 1 ) 【 摘要】 本文以湖北梅川水库主坝防渗墙施工为例，结合前人研究的成果和笔者长期的施工经验， 将防渗墙的 施工工艺、 质量评价等方面进行了系统分析。梅川水库主坝防渗墙 的总体质量满足设计要求， 为类似工程提供 了 参考价值 。 【 关键词】 梅川水库 施工技术 质量评价塑性混凝土防渗墙 2 0世纪 5 0年代初期 ， 混凝 土防渗墙技术 起源于欧 洲 。而塑性混凝 土防渗墙 的技 术则始 于 2 0世 纪 6 0年 代末 ， 当初 主要 在 中 、 低 水 头 的 防渗 墙 中应 用 。1 9 5 9 年 ， 意大利的 S a n t a L u c e 坝是世界上第一座应用塑性 混凝土防渗墙的工程， 其 防渗墙最大墙深 2 0 m、 墙厚 1 ． 2 m、 防渗墙长 3 5 4 m。 混凝土 防渗墙 技术 在我 国首 次应 用是 1 9 5 8年青 岛 的月子 口水库 。塑性混凝土 的研究 在 2 0世纪 8 0年 代 中期才开始 。1 9 9 6年 ， 我 国水利部 首次将 塑性 混凝 土列为防渗墙 的墙体材料 。它标志着我 国的塑性混凝 土 防渗墙技术趋 于成 熟。本文运 用前 人 的研究成 果 ， 把 塑性 混 凝 土 防 渗 墙 运 用 到 梅 川 水 库 主坝 及 2号 副坝。 1 工程概况及水文地质条件 I ． i 工程概况 梅川水库位于湖北 省武 穴市梅 川镇 五里 村北 ， 横 岗 山南麓 ， 坝址位 于华 阳水系梅川 河上游舒 样河 与刘 元兴河交汇处 。地理位置为东经 1 1 5 。 3 0 ， 北纬 3 0 。 0 7 。 水库承雨面积 2 5 k m ， 原设计总库容 3 3 1 0万 m ， 复 核总库容 3 9 5 0万 m ， 是一座以灌溉为主、 兼有防洪 、 发 电 、 水产养殖和城镇供水等综合利用的重点中型水库 。 水 库枢纽 工 程 由大坝 ( 一 座 主坝 、 两 座副 坝 ) 、 溢 洪道 、 灌溉发 电管和坝后式 电站等建筑物组成 。 本工程基础 防渗墙工 程为混 凝土 防渗墙 ， 防渗墙 轴线在坝轴线上， 墙体厚度 0 ． 6 m， 墙底伸人基岩以下 0 ． 5 m， 主坝最大平均深度为 2 8 ． 6 m， 成墙面积工程量 为 1 5 4 5 7 m 。 1 ． 2 水文地质条件 工程 区处于亚热 带季 风性湿 润气候 区 ， 多年 平均 气温 1 6 ． 4 ~ C， 多年平均风速 1 ． 7 m ／ s 。梅川 流域多年平 均降雨量 1 3 3 0 ． 6 ra m， 其中5～ 7月为降雨集中期， 约占 全年降雨量的 4 5 ％。5～1 0月为 常水期 ； 1 2～ 4月为枯 水期。 水库 区地貌属大 别 山南部 低 山区 ， 坝址 位于 梅川 河上游 ， 地貌上呈 山谷宽缓 河谷 特征。坝址段 梅川 河 流 向自北向西 南 ， 河 道约宽 3 0 0 m 。库区横 岗山主 峰高 程为 6 9 4 m。坝址区为构造剥蚀 丘陵地形 ， 山顶呈 浑圆 状， 高程 约 5 0～l O O m。主坝右岸 山体 高程 7 2 ． 8～ l l O m， 地形坡度 约 1 5～ 2 0 。 。主坝背水侧 为鱼池 ， 地面 高程约为 2 0～ 5 1 n 3 。 2 1 I m 水利建设与管理 2 0 1 2 年 第 3 期 2 塑性混凝土防渗墙施工 2 ． 1 防渗墙设计要求及参数 主坝防渗墙技术要求： 成墙厚度 0 ． 6 m，墙体 2 8 天抗压强度不小 于 2 ． 6 M P a， 弹性模 量 小于 5 0 0 MP a ， 抗渗等级 W6， 渗透系数K小于 1 1 0 一 c m ／ s， 允许渗 透坡 降不小于 8 0 。深入基 岩标准 ： 塑性 混凝土 防渗墙 击穿覆盖层伸入下伏基岩 0 ． 5 m。 2 ． 2 防渗墙施工工艺及主要设备 防渗墙施工主要 的工序为 ： 施工准备 、 施工平 台填 筑 、 导 向槽 混凝 土浇 筑 、 造孔 、 清 孔换 浆 、 } 昆凝土 浇筑 等。由于各个工程地基 的工程地质条件不一样， 所以 防渗墙的设计要求也不一样 ， 因此， 在施工过程中要使 用合适 的造孔机械设备。此处 主要介绍 防渗墙 的施 工 工艺及设备等 。防渗墙的施工工艺流程如 图 1 所示 。 图 1 主坝防渗墙施工工艺流程 2 ． 2 ． 1 施工导 向槽 导 向槽 的断面 为直角 梯形 ， 横断 面顶 宽 4 5 c m、 底 宽 7 0 c m， 导 向槽深 1 ． 2 m， 槽 口宽度 8 0 c m。导向槽拟从 地面下 挖 1 ． 2 m 深 ， 浇筑 C 1 5混 凝 土 ， 底 部 各 布 3根 4 ) 1 8钢筋。防渗墙中段 ， 深度较深部分 ， 约 占全长的 1 ／ 5 ， 除了在 导 向槽 底部 布 3根钢 筋外 ， 在顶部 各 布 2 根 6 1 8钢筋。导向槽结构如 图 2所示 。 2 ． 2 ． 2 防渗墙槽段划分 主坝混凝土防渗墙分两期( 即两序) 施工， 每个单 槽分主 、 副孔 造槽 。槽段 的划分除 了考虑地层 、 浇筑 能 力等因素外， 主要受灌浆管间距或接头孔位置的制约。 根据设计要求， 防渗墙内要预埋灌浆管， 灌浆管的间距 为 2 ． O m。本工程 防渗墙 的槽段 划分 ， 根 据设计 要求 ， 2 2 I + ．笪 l 图2 导向槽结构( 单位： c m) 每个槽段长度均为5 m。具体方案为： 一期槽段长度为 5 ． O m， 采取 “ 三钻两抓 ” ， 主孔长 0 ． 6 m， 副孔长 1 ． 6 m； 二 舒德春 等／ 湖北梅 川水 库主坝防渗墙 塑性混凝 土施 工工 艺及 质量控制 期墙段长度为 5 ． O m， 亦采取“ 三钻两抓” ( 含两端接头 孔) ， 主孔长 0 ． 6 m， 副孔长 1 ． 6 m。施工前期， 先按方案 进行生产性试验， 若地层和槽壁的稳定性较好 ， 经设计 与监理 同意可将 单槽段 长度适 当加大 ， 以减少槽 段接 缝 、 加快施工进度 。 2 ． 2 ． 3 造孔 防渗墙造孑 L 设备为 c z 一2 2型冲击钻机和 S B 6 5 0 型液压抓斗， 本工程采用冲击钻与液压抓斗结合的方 法进行施工 。冲击 钻机 与液压 抓斗相 互结 合 ， 可 以优 势互补 、 提高工效， 适合各种地层的成槽施工。按照槽 孔划分 ， 先施 工I 期 槽孔 ， 再施 工 Ⅱ期 槽 孔。 “ 三钻 两抓” 的施工工艺流程如图 3 所示 。 ／ ＼ 1冲击钻钻主孔 2抓斗抓取副孔 - ．』 l 。 3冲击钻钻副孔基岩 4泵吸反循环清孔 5 F 设导管和接头管 6灌注混凝土 图 3 三钻两抓法成槽工艺流程 图 2 ． 2 ． 4 清孔换浆 采用泥浆净化机来清孔 ， 从远离 回浆管的一侧清 理至靠近回浆管的一侧 ， 槽内的泥浆通过排浆管导入 泥浆净化机 ， 经过其处理后 ， 泥浆返 回到槽 内。 清孔换浆结束 1 h后 ， 应 达到下 列清 孔标 准 ： 孑 L 底 淤积厚 度不 大于 l O c m； 当使用 黏土泥 浆时 ， 孔 内泥浆 密度密度不 大于 1 ． 3 g ／ C lq [1 ， 黏度不大 于 3 0 s ， 含砂量不 大于 1 0 ％ ； 当使用膨润土泥浆时 ， 应通过试 验确定 。 2 ． 2 ． 5 防渗墙混凝 土浇筑 a ．导管与安装 ： 防渗墙} 昆 凝土采用提升导管法进 行泥浆下浇筑工艺 。导管内径为 2 0 3 m m。根据槽段 的 长度， 每个单槽浇筑时， 设 2或 3套导管。导管采用汽 车 吊下放和提升 。槽孔 内导管 的间距 不大于 3 ． 5 m， 一 期槽段 的导管 距槽 端的距 离不大 于 1 ． 0～1 ． 5 m， 二期 槽端的导 管距 槽 端 为 1 ． O m， 导管 底 口距槽 底 控 制在 1 5～ 2 5 c m范 围内。 b ．混凝土浇筑 ： 采取 “ 压球 满管 法 ” 进行浇 筑 ， 从 低处浇起 。即在开 浇之前 ， 把 隔离 塞球安 放在 导管上 口， 在导管 口集料斗 ， 注满水泥砂 浆 ， 并 在开浇时 ， 用水 泥砂浆将塞球 压 人 导管 底 ， 随着 筑入 混凝 土 ， 提 动导 管 ， 让塞球与导管脱 离 ， 使 得导管埋 在混凝土 内。 C ．墙体浇筑施工技术要求 ： 导管埋 入混凝 土 的深 度不得小于 1 ． O m， 且不宜大 于 6 ． O m； 混凝 土面上升速 度不应小于 2 m ／ h ； 混凝 土面应 均匀 上升 ， 各 处 高差应 该控制在 0 ． 5 m 以内 ； 隔 3 0 m i n ， 测 量一 次槽 孔 内混凝 土面深度 ， 至 少 每 隔 2 h测量 一 次导 管} 昆凝 土面 的深 度 ， 并填绘混凝 土浇筑 指示 图， 核对浇 筑方量 ； 槽 孔 口 应设置盖板， 避免混凝土散落槽孔内； 不符合质量要求 的混凝土严禁浇入槽孔 内。 2 ． 2 ． 6 基岩顶面确定 对于嵌入基岩 的防渗 墙 ， 孔底 基岩鉴定 十分 重要 ， 正确确定基岩顶面高程直接关系到防渗墙的防渗效果。 基岩顶面可按 以下方法确定 ： a ．根据防渗墙中心线的地质剖面图， 求出基岩面 的预计深度 ， 当孔 深 即将靠近 此深度 时 ， 开始 取样 ， 然 后根据取样 的岩性确定基岩面 。 b ． 对照邻孔基岩面高程 ， 并 参考钻进 情况确定基 2 3