塑性混凝土防渗墙在太平水库除险加固中的应用.pdf

塑性混凝土防 渗墙在太平水库除险加固中的应用 王 强 ( 山西省水利工程质量与安全监督站 ， 山西 太原0 3 0 0 0 2 ) [ 摘要] 针对太平水库存在的大坝左右坝肩裂缝及渗漏问题，设计采取塑性混凝土防渗墙对坝体和坝基砂卵 石层进行防渗处理， 介绍了造孔、 泥浆固壁、 清孔换浆、 混凝土浇筑、 接头孔处理等步骤的施工要点， 工程实施 后有效解决了水库大坝的渗漏问题。 [ 关键词 ] 塑J}生混凝土； 防渗墙； 除险加固； 太平水库 [ 中图分类号] T V 5 4 3 ~ ． 8 2 [ 文献标识码] c [ 文章编号] 1 0 0 4 — 7 0 4 2 ( 2 0 1 2 ) 1 0 — 0 0 4 4 — 0 2 1 概 况 太平水库位于临县城庄镇太平村 ， 湫水河中游太 平沟沟口， 距临县县城约 1 3 k m 。 太平沟发源于紫金山 南麓， 全长 l 3 ．2 k m， 坝址以上控制流域面积 4 0 k m 2 ， 坝址上游 4 k m处有数十处涌泉 ，全年清水流量约 6 4万 m。 。水库总库容 5 3 6万 m ， ， 是以防洪为主、 兼顾 农业灌溉的小型水库， 主要防洪对象为库区下游临县 县城 、 2 0 9省道 、 2个乡镇 、 1 5 个村庄 , 2 2家企业 、 2 8所 中小学校、 5 ．9 8 万人口、 6 6 7 h m 2 耕地。 水库于 1 9 7 2 年 l 0 月动工兴建， 1 9 7 5 年 7 月建成 蓄水。枢纽工程由大坝和泄洪输水洞组成。大坝为均 质土坝， 原设计为水中倒土施工， 后改为水力冲填施 工 ， 最大坝高 2 8 ． 5 m。泄洪输水洞位于大坝左岸 ， 为圆 形有压隧洞， 由进水喇叭口段、 进水塔、 洞身段和出口 段组成 ， 隧洞全长 1 2 6 n l ， 内径 2 In ， 洞壁采用钢筋混 凝土衬砌 ， 厚 0 ． 2 n l 。 2 存在问题 经水利部大坝安全鉴定中心鉴定 ， 太平水库 主要 存在泄洪输水洞泄洪能力不足，大坝防洪能力低， 不 达防洪标准；坝体与左右坝肩接触部位存在渗漏问 题， 左坝头横向裂缝发育； 施工时坝基右端截水槽局 部未挖到基岩 ， 坝基存在渗漏隐患 ； 泄洪输水洞进出 口闸门及启闭机损坏严重； 大坝上游干砌石护坡严重 破损； 大坝无安全监测设施。 水库大坝属《 水库大坝安 全鉴定办法》 规定的三类坝， 需进行除险加固。 3 除险加固措施 针对太平水库泄洪输水洞泄洪能力不足 ， 大坝不 达 防洪标准的问题 ，设计在大坝左岸新开一条洞径 3 In的泄洪洞， 增加水库泄洪能力；坝顶上游侧增设 O ． 8 m高的浆砌石防浪墙 ， 提高水库防洪能力。针对大 坝左右坝肩和坝基渗漏问题， 坝体及坝基砂卵石层采 用塑性混凝土防渗墙 ， 坝基采用帷幕灌浆防渗。 4 塑性混凝土防渗墙设计 根据观测的大坝现状渗漏位置及坝基地质情况， 设计塑性混凝土防渗墙布置范围为 ：左岸 0 — 0 0 8 ． 7 — 0 + 0 5 1 ． 3 ， 长 6 0 m； 右岸 0 + 1 8 7 ． o _ 一 0 + 2 7 1 ． 0 ， 长 8 4 m。防 渗墙墙顶高程 1 2 8 ．0 IT I ， 比坝顶低 0 ．5 113 。墙底深人基 岩不小于 1 ．0 m。大坝塑性混凝土防渗墙轴线与大坝 轴线重合。 塑性混凝土防渗墙厚 8 0 c m， 最大墙高 3 3 ．3 In ， 槽 孔长 6 m。塑 f生混凝土设计 弹性模量不大于 5 0 0 MP a ， 抗压强度 1 ． 0 2 ． 5 M P a ，渗透系数不大于 1 x l O -6 c m ／ s 。 防渗墙浇筑完成后， 用黏土回填槽孔至坝顶。 5 混凝土防渗墙施工技术 5 ． 1 造孔 太平水库除险加固工程塑性 昆 凝土防渗墙全长 1 1 9 ． 8 m， 槽孔按 8 m划分 ， 共 1 7个。 造孔采用“ 两钻一 劈” 法， 主孔宽0 ． 8 m， 副孔宽 1 ．2 m 。防渗墙由多个单 元槽段套接而成， 槽段施工分两序， 即 I 期槽和Ⅱ期 槽。单元套接长度 O ．8 m 。 槽孔孔壁应平整垂直，孔位允许偏差不得大于 3 c m， 孔斜率不得大于 4 ％。 I， Ⅱ期槽孔接头套接孔 的两次孔位允许偏差不得大于设计墙厚的 1 ／ 3 ，并保 证 I， Ⅱ期槽孔连接处的设计墙厚 。 太平水库防渗墙造孔设备选用 C Z 一 3 0 型冲击钻 机 ， 每个槽段安排 2 台钻机作业 ， 每台钻机配置 2个 空心钻头和 1 个十字钻头， 以加快单个槽段的施工进 度， 防止因施工周期长发生槽孔坍塌。 山 西 水利鲁 鲁 5 ． 2 泥浆固壁 泥浆在防渗墙施工中起到浮渣、 固壁 、 冷却钻头 等作用，泥浆质量对槽孔施工具有非常重要的作用。 太平水库塑性混凝土防渗墙泥浆质量标准控制在密 度 1 ． 1 ～ 1 ． 2 g ， c m 。 ， 黏度 1 8 ～ 2 5 s ， 含砂量小于 5 ％。造孔 过程中始终保持孔内泥浆面在导墙顶面下 3 0 ～ 5 0 c m， 以防塌孑 L 。 5 ． 3 清孔换浆 造孔结束后， 要对孔位 、 孔深、 孔径 、 孑 L 斜等进行 检查， 检查合格后方可进行清孔换浆。清孔换浆利用 C Z 一 3 0型冲击钻机和抽筒，采用抽筒换浆法进行换 浆 ，应确保清孔结束 1 h后，孔底淤积厚度不大于 1 0 c m，孔底泥浆密度不大于 1 ． 2 g ， c m ， ，黏度不大于 3 0 s ， 含砂量不大于 1 0 ％。清孔合格后， 应于 4 h内开 浇混凝土， 超过 4 h 应重新清孔。 5 ． 4混 凝土 浇筑 5 ． 4 ． 1 导管安装 太平水库防渗墙混凝土浇筑选用直径 2 1 9 m m的 无缝钢管作为混凝土浇筑导管， 每个槽段安装 3 组导 管， 分别安装在 2 号、 5 号、 8 号孔位置上， 导管间距为 3 ． O m， 导管距槽孔两端 1 ．4 m。安装时， 利用冲击钻机 卷扬机配合提升导管， 导管固定在导向槽顶特制的井 架上， 导管顶部安置进料漏斗， 浇筑前将隔离球放入 导管内。导管安装要求导管底部距孔底 0 ． 1 5 ～ 0 ．2 5 m， 导管连接要密封、 牢固、 可靠。 ( 上接第4 3页) 凝固水泥将紫钢管埋设在钻好 的孔 内， 在进行聚氨酯灌浆前要先进行洗管、 压水检查。 用 微型电动高压注浆机进行灌浆， 灌浆材料选用聚氨酯 D M一 5 1 0和 D M一 5 0 0 ，对于裂缝有可能进一步产生变 化的， 可全部单独采用 D M一 5 1 0 材料 ， 直至达到质量 要求为止。 聚氨酯灌浆结束准备封孔时的吸浆量应小 于 0 ．0 2 L ／ 5 m i n 。 聚氨酯灌浆在进行灌装时必须依照裂 缝走向不同而使用不同的灌装方法： 垂直裂缝和倾斜 裂缝进行灌装时要从深 到浅 、 自下而上灌 装 ； 水平裂 缝和接近于水平裂缝灌装要从低端或吸浆量大的孔 开始。 在灌浆完成后， 对外露灌浆管进行清除， 对缝面 进行修整， 以使坝面平整。 3 ． 3 灌浆质量控制标准 通过对裂缝的勘察与科学分析，确定聚氨酯配 比， 这是裂缝处理质量好坏的基础。 针对不同裂缝情况 ， 采用单孔一次灌浆或停灌结 合等多种灌浆方式 ， 以保证灌浆质量。 如灌浆量较大， 需要待前面灌人的聚氨酯固化后再进行后续施工。 5 ． 4 ． 2 混凝土浇筑 混凝土采用直升导管法浇筑。开浇前， 导管内置 人可浮起的隔离塞球。 先往进料漏斗注入适量的水泥 砂浆， 在储料簸箕内储存足够量的混凝土， 一次进料 确保挤出隔离球， 并埋住导管底部。 浇筑应连续作业， 导管埋人混凝土中的深度 1 - 6 m 。同一槽孔内混凝土 面保持均匀上升， 各控制点高差控制在O ．5 m以内， 上 升速度不小于 2 m ／ h 。 5 ． 5接 头孔 处理 接头孔处理是防渗墙施工的关键工序， 直接关系 到墙体质量和防渗效果。鉴于塑性混凝土早期强度较 低 ， 待 I 序槽孔浇筑完成 2 4 h 后， 在其 1 号、 9 号孑 L 的 位置进行 I 序槽和Ⅱ序槽的接头孔施工。Ⅱ 序槽清孔 结束前， 用钢丝刷钻头对接头孑 L 进行刷洗， 清除接头 孔壁的泥浆， 直至钢丝刷钻头不带泥屑， 孔底淤积不 再增加， 方可进行 Ⅱ序槽混凝土浇筑。 6 结语 太平水库实施除险加固工程后， 经过两年多的蓄 水运行 ， 原坝肩、 坝基渗漏明显减少， 大坝上下游坝坡 稳定， 无变形和塌陷产生。 水库防洪标准达到了 5 0 年 一 遇洪水设计， 3 0 0 年一遇洪水校核标准， 大坝安全状 况得到明显改善。 [ 作者简介 】 王强( 1 9 7 3 一 ) ， 男， 1 9 9 8年毕业于太原理工大 学水利工程专业， 工程师。 [ 收稿 日期] 2 0 1 2 — 0 8 — 1 3 ： [ 修回日期] 2 0 1 2 — 0 9 — 2 5 施工时还要注意观察本条裂缝内部有无其他裂 缝 ； 当有其他裂缝时， 需要增大压力使聚氨酯渗透范 围增大以确保质量 ， 以免 因压力过小使聚氨酯灌人不 饱满 裂缝无法完全堵死， 影响施工质量。 终孔标准：当压力稳定在 0 ．8 M P a 时，时间延续 1 0 ～ 1 5 m in即可结束灌浆。 压水试验： 压力 0 ．8 M P a ， 孔深 1 ．2 ～ 1 ．5 m， 保持压 力时间 2 0m i n 。 4结语 本 次施 工共处理裂缝 7 1 0 m，灌入 聚氨酯浆液 1 0 1 1 9 ．9 3 L ， 经现场压水试验检查达到要求。 汾河二库 大坝表面温度裂缝处理达到了预期效果， 由此可确定 混凝土坝体裂缝使用聚氨酯灌浆加固处理是可行的， 施工时通过加强原材料质量控制、 施工工艺流程控制 与技术管理即可保证灌浆质量， 加强坝体强度。 [ 作者简介 ] 原建强( 1 9 7 1 一) ， 男， 1 9 9 7年毕业于山西省水 利学校水库运行与调度专业， 助理工程师。 [ 收稿 日期] 2 0 1 2 — 0 8 — 1 1 _ [ 修回日期] 2 0 1 2 — 0 9 — 2 8