册田水库坝体塑性混凝土防渗墙施工技术简述.pdf

山西 水利 富 技术与应用 2 0 1 4 年第8 期 册田水库坝体塑性混凝土防渗墙施工技术简述 段海玲 ( 大同市水土保持科学研究所， 山西 大同0 3 7 0 0 0 ) 摘要 塑性混凝土是在配比中掺入黏土和膨润土，是一种新型柔性防渗墙体材料。介绍了册田水库工程概 况， 结合册田水库坝体塑性混凝土防渗墙施工实际， 就其生产工艺及质量控制方面进行了研究， 该施工技术 可为 同类工程提供借鉴。 关键词 塑性混凝土； 坝体； 黏土浆掺法； 册田水库 中图分类号 T V5 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 4 ) 0 8 0 0 2 3 0 2 1 工程概 况 册田水库位于山西省大同市境内， 属海河流域永 定河水系，其下游为官厅水库，水库设计库容 5 8 亿 m 3 ，水库大坝为水中倒土和碾压法填筑的均质土坝。 工程于 1 9 5 8 年修建 ， 1 9 6 0年拦洪， 2 0 0 7 年对其进行 除险加 固。 除险加固防渗墙施工内容包括坝体 0 + 1 5 0 _ 0 + 6 2 9 段采用塑性混凝土防渗墙处理。防渗墙轴线长度 4 7 9 m， 墙体厚度 0 8 m， 成槽深度 3 5 4 2 m。防渗墙位 于坝轴线上游 2 0 m ，从坝顶穿过坝体到坝基深入玄 武岩 4 0 in 。防渗墙顶高程 9 6 0 5 in ， 终浇高程高于设 计墙顶高程 0 5 m。 2 塑性混凝土防渗墙施工技术 2 1 施工准备 施工准备工作主要是施工平台及导 向槽施工。 施 工平台包括导向槽、 倒渣平台、 排浆沟等。 根据坝面场 地布置， 将 C Z 3 0型冲击钻机布置在防渗墙轴线下游 一 侧 ， 沿轴线平整场地后 ， 测量放线 ， 开挖原地面至要 求高度 ， 将钻机平 台碾压密实并铺设 5 0 o m厚的碎石 垫层 ， 铺 1 5 c m x l 5 c mx 6 0 0 c m的方木 ， 间距 7 0 c m， 然 后上铺轻轨。倒渣平 台布置在防渗墙轴线 的上游侧 ， 碾压密实后，浇筑 2 0 o m厚的 C 1 5 钢筋混凝土垫层 ， 排浆沟断面尺寸 6 0 c m x 5 0 o m 。 导墙为“ L ” 型 C 1 5钢筋 混凝土结构 ，导墙浇筑成型后外侧 回填至导墙 以下 1 0 e m， 导墙内侧回填黏土。导向槽具有储存泥浆、 槽 孔定位控制、 承受外部荷载支撑等作用。 2 2 成槽施工 根据防渗墙的设计深度、 厚度 、 坝体土质情况及 混凝土拌和站生产能力等， 工程防渗墙成槽施工划分 为 I 序和 序槽段 ， 相邻槽段套接 1 个接头孔， 单个 槽段长 8 8 m， 即 5个主孔和 4个副孔 ， 在每个槽段 内 主孑 L 为 I 序孔， 孔径 0 8 1T I ， 孔间距 2 0 m； 副孔为序 孔 ， 长度 1 2m。 防渗墙钻孔设备 C Z 3 0型钢丝绳冲击钻机 ，先打 主孔再劈副孔 ， 主孔采用冲击钻钻进造孔 ， 副孔采用 “ 两钻一劈” 法劈打成槽。在造孔过程 中， 对泥浆漏失 比较严重的槽孔优先采用“ 钻劈法” 造孔， 充分利用冲 击钻机反 复冲击 、 挤压 密实 的方法稳 固孔壁 ， 以避免 出现大面积漏浆 和严重 的塌孔现象 。墙体连接采用 “ 套打接头孔法” ， 即 I 序槽孔混凝土浇筑完 2 4 h 立即 在其两端主孔位置重钻一个孔 ， 为 I 序槽孔和序槽 孔的接头孔 ， 从而减少坝体及导墙 因起拔接头管所带 来的承载，同时增大 I 期和期混凝土的接触面积 ， 使墙体连接性好。造孔终孔后立即进行终孔验收， 验 收范 围包括孔位偏差 、 孔深 、 孔宽 、 孔斜 、 嵌入基 岩深 度和接头孔套接厚度等。 2 3 清孔换浆 槽孔终孔验收合格后清孔换浆 ， 清孔时不断向孔 内补清水 ，清孔过程 中始终保持孔内原有水头高度 。 泥浆指标检查应从距孔底 5 0 6 0 o m处取样 。清孔换 浆结束 1 h后对泥浆进行测定 ：一是孔底淤积厚度采 用钢制测锤和测饼检查 ， 测锤与测饼深度差 即为淤泥 深度 ， 孔底淤积厚度不大于 1 0 e m； 二是采用 N B I 型 比重计测定泥浆比重，泥浆比重不大于 l -3 g c m ； 三 是采用 1 0 0 6 型黏度计测定泥浆黏度， 不大于 3 0 S ； 四 是采用 N AI 型含沙量计测定含沙量 ，不大于 1 0 。 清孔达到以上标准后为合格，清孔合格后 4 h内必须 浇筑混凝土 ， 超过 4 h 应重新清孔并检查验收。 序槽 型 圭 县 圆 孑 L 清孔换浆结束前应清除接头混凝土孔壁 的泥浆 ， 用 钢丝刷钻头分段进行反复洗刷 ， 洗刷至钢丝刷钻头基 本不带泥屑 ， 孔底淤积不再增加 ， 方可进行混凝 土的 浇筑。 2 4 塑性混凝土浇筑导管及下设 浇筑导管 ：采用快速丝扣连接直径 2 5 0 m m的钢 管， 每根导管上部设数节长度为 0 3 1 0 m的短管， 导 管接头置人可浮起的隔离球赛， 浇筑前先进行密闭试 验、 磨损度和焊接检验， 不合格的导管严禁使用。 导管下设： 采用冲击钻机吊装下设， 下端距槽底 1 5 2 5 e m ， 上端安装料斗， 并将隔离球赛放入导管内； 每个 槽段 布设 2 3根 导管 ，导管之 间 间距 不大于 3 5 m， 当孔底高差大于 2 5 e m时 ， 导管 中心置放在该 导管控制范围内的最深处 。 2 5 防渗墙混凝土浇筑 2 5 1 昆 凝土配合试验及性能指标 通过反复试验确定塑性混凝土的配合比为： 人槽 坍落度 1 8 2 2 c m； 弹性模量不大 于 5 0 0 MP a ； 抗压强 度 1 0 2 5 MP a ；渗透系数不大于 1 1 0 r r d s ；扩散度 3 5 4 5 c m； 混凝土初凝时间不小于 8 h ； 混凝土终凝时 间不大于 4 8 h 。 2 5 2 原材料选取 塑性混凝土的原材料包括石子 、 砂子 、 水泥 、 水 、 黏土及外加剂等 。 水泥进场时查看合格证和厂家检验 报告 ， 同时做好 复检工作 ， 水泥 的细度 、 安定性和凝结 时间等应满足设计要求 ；粗骨料最大粒径不大于 2 0 mm，含泥量不大于 l ，饱和面干吸水率不大于 1 5 ； 砂 子细度模数 2 6 6 3 0 ， 含泥量不大于 l ， 饱 和面干吸水率不 大于 1 6 0 ；黏土黏粒含量 不小于 3 0 ； 膨润土黏粒含量不小于 5 5 ， 塑性指数不小于 6 0 ； 粉煤灰应经磨细加工， 其细度、 烧失量及 s 0 离子 含量应符合有关规定 ； 外加剂 的掺人量应根据 试验后 具体确定； 施工用水应选用符合要求的水库水。 2 5 _ 3 塑性混凝土浇筑 各种原材料应严格按规范进行检验 ， 不合格材料 不允许进人工地。 砂石骨料在每次开盘前要测定含水 量 ， 根据含水量调整用量 。本工程使用 的大同县黏土 黏粒含量较高， 为保证黏土掺人均匀 ， 采用浆掺法根 据配比中黏土和水的用量配制一定比重的泥浆 ， 计算 出每盘混凝土的所需用量，计量后加入混凝土搅拌 机。但配比中的骨料呈饱和面干状态， 而实际施工时 砂石骨料均超过饱和面干含水量， 在泥浆比重掺量不 变 的情况下 ，实际掺人量超过配比要求 的用水量 ， 因 此计算泥浆比重时应扣除骨料可能的最大含水量。 泥浆制备选用 L S J 1 5 0 0型旋 流立式高速搅拌机 ， 搅拌好的泥浆存储在专用的泥浆池内，混凝土浇筑 时， 先用空压机搅动泥浆 ， 然后用双缸泥浆泵泵送至 混凝土搅拌平台设的专用泥浆捅内。每次浇筑前， 测 定 l O 次泥浆比重、 含沙量、 黏度等； 浇筑过程中派专 人每隔 1 h从泥浆内不同部位 、 不同深度取样 ， 检测泥 浆 。取样数不少于 3 组 ， 并做好检、狈 4 纪录。 通过计算混凝土拌和强度， 保证浇筑时混凝土面 上升速度不小于 2 m h ， 采用 2台J S I O 0 0型单轴强制 式混凝土搅拌机配合 自动配料机建立拌和站。 单台搅 拌机生产额度强度为 1 5 m 3 h ， 保证混凝土浇筑正常进 行 ， 并最大限度地提高混凝土 的生产效率 ， 缩短浇筑 时间。混凝土运输采用混凝土输送泵直接送至槽 口前 分料斗内。 塑性混凝土浇筑前 ， 应先在导管 内注入适量的水 泥砂浆 ， 并准备足够的混凝土， 以使隔离皮球被挤出 后能将导管底端埋入混凝土内， 避免混凝土与泥浆混 合 。混凝土必须连续浇筑 ， 槽孔内混凝土上升速度为 2 4 r r d h ， 并连续上升至有效高度 。导管埋人混凝土内 的深度保持在 1 6 m之间，以免泥浆进入导管内堵 管。 槽孔内混凝土面应均匀上升， 其高差控制在 5 0 e m 以内。每 3 0 mi n测量一次混凝 土面 ， 每 2 h测定一次 导管内混凝土面，在开浇和结束时适当增加测量次 数， 根据测得的混凝土表面上升情况， 填写浇筑纪录 和绘制浇筑指标图， 核对浇筑方量， 指导导管拆卸。 混 凝土浇筑时， 在机 口或槽孔 口入 口处随机取样 ， 制作 试块 ， 检验? 昆 凝土的抗压强度指标。当混凝土面上升 距孔 口 1 0 c m左右 ，可增用 6 B S砂石泵抽排泥浆 ， 以 便于浇筑顺利进行 。 3 结语 经过对册 田水库坝体塑性混凝 土试件检验 和防 渗墙墙体质量检查， 结果表明混凝土试件质量全部合 格， 防渗墙墙体可以满足防渗要求。 塑性混凝土由于掺入黏土和膨润土 ， 减少 了水泥 用量， 降低了混凝土强度， 增强了其变形性能； 弹性模 量与土体差异不大 ， 与土体变形协调较好 ， 克服 了普 通混凝土不适应土体变形的缺点 ； 渗透 系数小于土体 渗透系数， 抗渗性能强， 是土质坝体垂直防渗的首选 形式， 具有很广阔的发展前景。塑性混凝土在册田水 库坝体塑性混凝土防渗墙的成功应用 ， 为我国塑性混 凝土防渗墙的发展积累了丰富经验。 作者简介 段海玲( 1 9 7 8 一 ) ， 女， 2 0 0 8年毕业于河北工程 大学水利水电工程专业， 工程师。 收稿日期 2 0 1 4 0 6 1 7 ； 修回日期 2 0 1 4 0 7 2 2