水库大坝薄型液压抓斗混凝土防渗墙施工体会.pdf

2 0 1 0年第 1期 水库大坝薄型液压抓斗混凝土防渗墙施工体会 王江 贵 ( 安溪县 水利局 ，福建 安 溪3 6 2 4 0 0 ) 摘要 ：针对泉州市安溪村内水库大坝除险加 固工程混凝土防渗墙施工过程中遇到的一些影响 防 渗墙质量的问题提 出处理办法，较好地保证 了村内水库大坝除险加固工程的施工进度及工程质 量。该 文对此进 行 了总结 ，供 相似 工程参 考。 关键词 ：薄型液压抓斗混凝土防渗墙；除险加固工程；村 内水库 中图分类号 ： T V5 4 3 文献标识码： B 文章编号 ： 1 0 0 2 —3 0 1 1 l 2 0 1 0 ) 0 1 —0 0 3 6 —0 3 1 水厍概况 3 薄型液压抓斗混凝土防渗墙 施工 村内水库 位于晋江 西溪支流 龙门溪上 游，总库容 1 1 1 7 万 m3 。坝址 以上 集 雨面 积 1 8 ． 4 k m2 ，主河 道长 7 ． 1 5 k m， 河道 比降为 1 3 ． 0 8 ％ 0 。工程于 1 9 7 3年 6月动工，1 9 7 8年 1 2 月蓄水，是一座集灌溉 、防洪、发电、养殖 等综 合利用于一 体的年调节 中型水库，保护下游人 口5万人，灌溉 1 5 0 0 h ， n 2 耕地。 大坝坝型 为粘土 心墙堆 石坝。最大 坝高 4 2 ． 5 m，坝顶 长 1 4 0 ． 0 m，宽 6 ． 0 m。经过多年运行。大坝不均匀沉陷造 成迎水坡表部局部沉陷，大坝渗漏量较大。经过安全鉴定， 大坝坝体心墙填筑土干密度低、含水率高。压实度、渗透系 数不能满足现行规范要求。省水利厅于 2 0 0 8年 3月确认该 大坝为三类坝，需要对坝体进行防渗处理。经多方案比较， 并综合考虑施工质量和防渗效果等 ，坝体防渗采用薄型液压 抓斗混凝土防渗墙 方案。该施 工方案 比较成熟，耐久性 好， 工程质量及防渗效果可靠。 2 防渗墙墙 体控制质量的主要因素 防渗墙墙体混凝土控制指标为：墙厚 0 ． 6 m；弹模3 0 0 0 MP a <~F a s ≤ 5 0 0 0 MP a ；抗 压强 度 R 2 8 ≥ 5 MP a ；抗拉 强度 R 2 8 ≥0 ． 5 MP a ；极限水力 坡降 J 。～ ≥4 0 0 ；抗 渗标号 取 W6 ， 渗透系数 K s≤1 X 1 0 _ 7 c m ／ s ；水泥用量≥1 5 0 k g ／ m3 。低弹 模混凝土性能指标试验结果见表 1 。 3 ． 1 施 工平 台和混凝 土 导 向槽 的制作 村 内水库除险加固工程大坝混凝土 防渗墙为坝 体全断面 防渗，现坝顶宽度不能满足抓斗机施工平台的要求，需要挖 除坝顶土方，将坝顶宽度拓宽至 9 ． 5 5 m后进行防渗墙施工。 导 向槽是在地层表 面沿地下连续 防渗墙轴线方 向设置 的 临时构筑物 。起着标 定防渗 墙位 置、成槽 导 向、锁 固槽 口、 保持泥浆液面、保护槽孔上部孔壁、支撑外部荷载的作用， 采用倒 L型断面现浇混凝土构筑导向槽。 施工中发生导墙变形破坏的主要原因：①导墙的强度或 刚度不足 。②导墙的底部发生坍塌或受到 淘刷破坏 。③ 作用 于导墙的荷载过大。④导墙没有设置支撑或支撑遭受破坏。 处理措施如下：①当导墙变形不大且 尚未断裂时，可采 取加强顶撑 、减少荷载 、用钢梁加固、用 塑性混凝土 等低强 度材料封堵导墙底部进行处理。②当导 墙变形过大 或已断裂 时，一般应 回填槽孔，拆 除导墙 ，重新建 造。③当槽孔 深度 较大并且接近完成时发生局部导墙破坏，为缩短工 期和减少 经济 损失 。可不 回填槽孔、不恢 复破 坏部位的导墙 ，而采用 沿墙轴方向架设大型型钢跨过塌坑支承枕木铁轨的方法继续 施工。 3 ． 2 护壁 泥浆在造孔成槽过程中起固壁、悬浮、携渣、冷却钻具 和润滑的作用，成墙后还可增加墙体的抗渗性能。本工程采 表 1 低弹模混凝土性能指标试验结果 收稿 日期 ：2 0 1 0 —0 1 —0 4 3 6 2 0 1 0年第 1 期 用优质膨润 土泥浆固壁。 施工 中发 生槽壁坍塌 的主要原因 ：①槽 内泥浆漏 失或泥 浆循环 时未 能及 时补 充泥浆，槽内泥浆液面降至 安全范围 以 下，导致泥浆静水压力过小。②泥浆性能不适应地质情况或 泥浆质量差 。③ 施工平台过低，地下水位过高或地下 水流速 过大 。④地层松 散、软 弱而未 作处理。⑤处理地 下障碍 ( 如 大孤石 )时 ，所用方法 不当。⑥单元槽 段过 长。 ⑦地表 荷载 过大或振动力过 大。⑧槽 孔施工时间过长。 处理措施如下 ：① 紧贴导 墙外缘 每间 隔 0 ． 2 ～0 ． 3 m 向 下斜插钢筋或钢管 ，并打 入坍 孔形 成的斜坡体 内，然 后用袋 装土封堵塌坑下 部，用混凝土封堵塌坑上部。②沿墙轴 方 向 跨过塌坑铺设数 根 1 6 ～2 0号型钢 支承 造孔设 备。减轻 导墙 的荷载 。③孔深较 小时也 可回填槽孔，下部用土料 或砂砾料 回填，上部用低标号混凝土或固化灰浆回填，然后重新开 孔 。必要时重新 划分槽孔。缩短槽孔长度。 施工 中发 生漏浆 的主 要原 因 ：①地 层较松 散，砂砾石 、 大漂石等地层 中存在 架空 现象。② 基岩 中存在 溶洞、溶槽 、 断层 、裂隙等渗漏通道 。③坝体填 筑质量不好 ，存在 渗漏通 道。④坝基 中存在长期 渗漏、管涌造成 的集 中渗 漏通道。⑤ 泥浆 的防渗性 能差，质量不好。 处理措施如 下 ：①发生大量漏浆时应立 即中断造孔 ，迅 速 向槽孔 内补 充泥浆，保 持浆面高度不低于导墙 底部。②在 泥浆中掺加膨润土、粉煤灰、锯末、棉子壳、纸屑、麻屑、 人造纤维等堵漏材料。③ 向孔底投放粘土、水 泥、砂、碎 石、粘土球等堵漏材料 ，并用钻头 捣实并挤入漏 浆孑 L 洞。 3 ． 3 成槽 本工程采用 S G一3 0液 压抓 斗法，防渗墙分 一、二 期槽 段施工 ，每个槽段采用 “ 三抓 法”成槽 。根据地 质情况 、成 墙深度 、成槽方法和浇筑 强度，防渗墙共划分 为 2 2个槽 段， 其中第 1 #、2 2 # 槽段长 5 ． 0 m，其余槽段长均为 6 ． 5 m，槽 段施工成形后为 5 ． 6 m及 7 ． 1 m。孔壁 应平整垂 直，孔位允 许偏差不得大于 0 ． 0 3 m，孔斜率不得大于 0 。 4 ％。 施工中 由于造孑 L 设备安装 不当 、固定不稳或钻凿 昆凝土 接头孔时混凝土强度过高而发生孑 L 斜时，利用抓斗、液压铣 槽机 的测斜纠偏装置进行 纠偏。 3 ． 4 清 孔 清孔换浆结束前，将钢丝刷子安装在抓斗斗体上，紧贴 一 、二期 混凝土结合面 ，分段上下 反复 提动 。达到刷 子上不 带泥屑，孔底淤积不再增加，即接头面清洗合格。清孔换浆 结束 1 h后 ，达到 下列 标 准 ：孔底 淤 积厚 度 不大 于 0 ． 1 m； 槽 内泥浆比重 不大 于 1 3 0 0 k g ／ m ，粘度 不大 于 3 0 s ，含 砂 量不大于 1 0 ％。 3． 5 成 墙 混凝土浇筑是防渗墙施工的关键工序，需对各工序质量 进行检测 ，以确保 墙 体质 量。采用 泥浆 下直 升导管 法浇筑 。 自下而上置换孔 内泥浆 ，在浆柱 压力 的作 用下 自行密 实，不 用振捣。 施工质量控制如下 ：①浇筑混凝土前 ，须在导 管 内放 入 一 个胶球作为导管塞，以便将最初进入导管的f 昆 凝土和管 内 的泥浆隔离开来。② 当槽 孑 L 为 平 底 时，备 根导 管 应 同 时 开 浇。当槽孑 L 底 部有 坡度 或 台阶时 ，开 浇 的顺序 为先 深后 浅 。 ③首批混凝土 浇注完毕后，要立 即察看导管 内的混凝 面 位 置，以判断开 浇是 否正常。④导管埋 入7 昆凝土 的深度 为 2 ～ 6 m，要防止导管提 出混 凝土 面而造成 断墙 事故 。⑤混 凝土 面的上升速度 不小于 2 m／ h ，浇 筑速度越 快对浇 筑质量 越有 利。⑥严 格控 制混 凝土 质量，入孔混凝土 的坍 落度要 控制在 1 8 ～2 2 c m的范 围内，且 不得存在 严重离 析现 象。⑦ 终浇 阶 段要全面浇到预定高程，避 免产生墙顶欠 浇 、高差 过大 、f 昆 凝土混浆过多 、墙 段接缝夹泥过厚等缺 陷。终浇高程 应高 出 设计墙顶高程至少 0 ． 5 m，再把 这部分质 量较差 的混 凝土 凿 除。 施工中发生卡 塞的主要原因 ：①导管塞 的形状和材 料不 当。②导管管节 受损变 形过 大。③开浇时不 先浇注砂 浆，或 砂浆中含有碎石。 处理措 施 如下 ：如 果 刚开 浇 就发 生 堵管 ，可 判 别 为卡 塞，若多次提动导管，? 昆凝土仍下不去，应立 即起卸 部分导 管，直至取出被卡住的导管，然后重新下管 。 施工 中发生堵管 的主要原 因：① 混凝 土的 配合 比不 当。 ②新拌混凝土的质量不符合要求 ( 流动性过小，严重离析， 骨料超径等) 。③混凝 土的运 输方 法不 当，造 成混 凝土严 重 离析。④混凝土浇筑方法不当，浇筑速度过慢或中断时间过 长。⑤混凝土导管 内径 过小，或同一根导管 中采用 了不 同 内 径的管节。 处理措施如下 ：①分析堵管原因和部 位，查对记 录 ，确 认管底位置和埋深。采取措施避免其他导管同时堵管。②上 下反复抖动导管，每次提升不要过高 ，不得 猛镦导 管，以 防 导管破裂和混凝土离析。③抖动无效 时， 可在 导管埋 深许可 的范围内提升导管，以增加导管 内的压力 ，减少混凝 土流 出 的阻力。④若 仍然无效 ，堵管部位不深时 可下钻杆捅 ；较深 时可用压缩空气顶推管 内混凝土 ( 事先制作 带进气管 的导管 封头) ，所用压力应 在导管 强度 允许 的范 围 内。⑤ 若 以上 处 理方法均无效，应抓 紧 时 间起 出导管 重 新 下 管。重 新 开 浇 时，管底应插入? 昆 凝 土 0 ． 5 ～1 ． 0 m，并 用小抽 筒 抽 出管 内 泥浆，并至少先注入 1 ． 0 m砂浆。 旋工 中发生埋管的 主要原 因：①导管埋深过 大。②提 升 机械状况不好，提升能力不足 。③浇筑速 度过慢 ，长时 间不 活动导管。④导管的形式不好 ，连接法兰 盘直径过大等 。 处理措施如下 ：①暂停浇筑或 降低浇 筑速度 ，避免继 续 增加导管埋深。②改换 吊车或 以千斤顶 配合等措 施增加起 拔 力。必要时也可在导管 口上垫上 厚木 板，用钻头 往下轻击 导 3 7 2 0 1 0年第 1期 管。从反方向活动导管。③若上述处理方法无效，应尽快在 其旁边下一根备用导管重新开浇。④长度小于 7 ． 0 m且下有 3 根导管 的槽 孔。当 中 间 的导管 拔 不 出时。若 浇筑 速 度较 快 ，也可不再下管而采取 向中间适 当移动其他导管 ，并保持 适 当埋深 的措施 。 施工 中发生导管破裂的主要原 因：①孔深较大 ，管 内的 压 力较大 。②导管的强度不够或制作质量不满足要求 。③处 理堵管事故时向下镦管。④各导管下料不均，造成导管倾斜 过大。 处理措施如下：①导管破裂的位置一般在底部的一、二 节导管，不易及时发现，往往造成全槽? 昆 凝土混浆报废的严 重后果。对 于深度较大 的槽孔。开浇阶段拆卸导管时，必须 严密监视管内情况。发现管内混凝土面过低、漏浆等异常情 况时 ，应立即下放导管增加埋深 ，在以后的浇筑中继续保持 较大的埋深，防止泥浆进入管 内。②若 破裂位置较高，则应 起 出破裂导管 。重新下管 。处理的关键是要及时发现事故。 施工 中发生导管脱出混凝土面 的主要原 因：①导管的埋 深误判 。始终是脱空浇筑。②拆卸导管记录错误，造成拆管 时将导管提 出混凝土面。③混凝土面 以上堆积的沉渣和混浆 混凝土过多，难以测到真正的混凝土面。④拆管时操作不 当，提管过高 。⑤混凝土面测 量工具不 当。 处理措施如下：①当发现导管内混凝土面过低，或有泥 浆进入管内时。应立即下放导管，增加管底插入深度，直至 管内情况恢复正常。为避免意外情况造成管底再次脱出混凝 土面，在 以后 的浇筑过 程中该导管 应一直 保持较大 的埋深。 ②如果因导管拔出混凝土面，发现及时，除管内进入泥浆 外，无其他 已浇筑混凝土严重混浆的迹象 。可在下放导管 的 同时用小抽筒抽出管内泥浆，然后继续浇筑。③如果长时间 或反复处于脱管状 态浇筑 。经查对 浇筑记录 ，槽 内浇筑 的混 凝土 已发生大范 围严重々 昆 浆 ，则应果断停止浇筑 ，尽快清 除 全部 已浇混 凝土 ，重新清孔。重新浇筑 。 3． 6槽段连 接 槽段连接是混凝土防渗墙施工中的一道关键工序。本工 程防渗墙一、二期槽段采用套管接头法连接。在一期槽段端 部安装 直径 0 ． 6 m的套管 至孔底，后浇筑 一期槽段 混凝土。 待两端一期槽段混凝土具有一定强度后，利用千斤顶拔出套 管，形成接头孔。二期槽段施工时，用专用机具清除一期混 凝土接头管侧面上所附的泥皮及地层残留物，清孔换浆，浇 筑混凝土，形成连续的墙体。一、二期槽孔接头套接孔两次 孔位 中心的任一深度的偏 差值 不得大于设计墙 厚的 1 ／ 3 。墙 段连接施工程序见图 1 。 4 结语 ( 1 )低弹模混凝土防渗墙具有施工速度快、无须放空水 库施工 、耐久性较好且水 泥浆 不会造成环境和地下水 污染等 3 8 Ⅱ Ⅱ ( a )一序墙段成槽预埋接 头管并成墙 I Ⅱ I Ⅱ ( c )二序墙段浇 完 图 1 墙段连接施工程序 优点，具有较好的应用前景。虽然工艺成熟，但由于各地条 件差异。要针对实际问题进行处理。施工中要及时总结施工 方法和经验。供同类工程 的施工借鉴， 以节省时问及资金。 ( 2 )混凝土防渗墙属隐蔽工程，施工中必须严格把握各 工序质量 ，认真做好施工记录和质量跟踪检测 。施 工中应保 证墙体均匀，连接性好，连接 可靠 。 ( 3 )为提高混凝土 防渗墙 的安全性 。一方面 要适当 降低 混凝土 的弹性模量。另一方面在满足混凝土 弹性 模量和抗 压 强度 比值 ( 模强 比)的前提下 ，应 适 当提 高混 凝土 的强度 ， 以满 足耐久性的要求。 参考文献 [ 1 ] 高钟璞 ． 大坝基础混凝土防渗墙[ M] ． 北京：中国电 力出版社 。2 0 0 0 ． [ 2 ] 白永年 ． 中国堤坝防渗加固新技术[ M] ． 北京：中国 水利水电出版社，2 0 0 1 ． [ 3 ] 中华 人民共和 国国家发 展和改 革委 员会 ． 水 电水 利 工程混凝土防渗墙施工规范 ( D L ／ T 5 1 9 9 —2 0 0 4 )[ S ] ． 北京： 中国电力 出版社 ，2 0 0 5 ． 作者简介 ：王江贵 ( 1 9 7 6一) ，男，福建 安溪人，工程 师。从事水利 工程设计与施工工作。 ( 上接第3 5页)防渗墙结胶体芯样岩采率达9 4 ． 6 ％，抗压强 度为 5 ． 9 ～1 2 ． 3 MP a 。墙体整体性好。结胶体芯样渗透系数 为 ( 0 ． 6 ～6 ． 8 )1 0 0 c r n ／ s ，防渗效果好，满足设计要求。 6 结语 目前大坝防渗加固应用防渗墙方法较多，各类防渗墙各 有其特点和适用条件。湖后水库大坝防渗加固应用新型旋喷 防渗技术——x L一5 O型旋喷钻机及防渗技术，加固后水库 提高正常蓄水位3 ． 0 m，增加正常库容 3 0 0万 m 3 ，达到除险 加固的目的，取得较好的社会效益、经济效益，可供类似工 程借鉴。 作者简介 ：黄院生( 1 9 6 6 一) ，男，福 建福 清人，教 授级 高级工程师。从事水利 管理工作。