塑性混凝土防渗墙在靠山屯水库除险加固工程中应用

塑性混凝土防渗墙在靠山屯水库除险加固工程中应用

塑性混凝土防渗墙在靠山屯水库除险加固工程中应用　　摘要：塑性混凝土防渗墙适宜多种地质条件，防渗效果可靠，但成槽工程量较大，造价相对较高。靠山屯水库土坝坝基覆盖层由角砾组成，此种地层条件更适宜混凝土防渗墙。在施工中严格按照规范执行，控制各种指标，达到了令人满意的效果。关键词：塑性混凝土防渗墙水库除险加固应用中图分类号：TU377.4文献标识码：A文章编号：1工程概况靠山屯水库座落在义县西南部，留龙沟乡靠山屯村南，系小凌河流域黑山庙河中下游峡谷地带的水利枢纽工程，距义县城45km。是一座以防洪、灌溉、养鱼综合利用为一体的中型山谷水库，水库设计总库容1593万m3，设计洪水位139.01m，校核洪水位141.28m，正常高水位（防洪限制水位）135.30m，死水位129.57m，死库容51.60万m3。水库主要由大坝、溢洪道和输水洞组成，坝体为均质土坝,全长180m,坝顶宽6m,上游坝坡1∶3,下游坝坡1∶2.7。库区由天然的构造剥蚀洼地构成,8n形状不规则。库区地层岩性主要中元古界蓟县系雾迷山组白云岩组成,水库在多年运行后大坝坝基的松散的砂砾层严重渗水，部分坝段出现明显的渗漏积水,坝后土壤次生盐碱化、沼泽化严重,直接威胁大坝安全和正常效益的发挥,被水利部列为病险库。靠山屯水库除险加固工程对坝体防渗选用薄壁抓斗塑性混凝土防渗墙技术,防渗墙轴线位于坝轴线偏上游,全长180m,墙顶高程139.51m,墙体有效厚度0.4m,塑性混凝土防渗墙底部至弱风化岩上部。塑性混凝土防渗墙平均深8m,最深达23m,本工程共建混凝土防渗墙3128.9m2。混凝土防渗墙的主要设计指标为:抗压强度达到5MPa~6MPa,弹性模量1500MPa，渗透系数1×10-7cm/s。塑性砼墙配合比采用二级配,水泥采用32.5MPa普通硅酸盐水泥。2塑性混凝土防渗墙施工工艺2.1挖槽准备1)布置施工平台及导向设施，抓斗施工平台设置在坝顶,因坝顶宽度为6m,坝前土护坡1∶3,为满足施工要求，将坝顶下挖1米，使防渗墙施工的工作平台宽度达到12m并压实。挖掘机挖导槽，C15混凝土浇筑导墙，导墙壁宽0.5m，高0.6m，间距0.5m。2)槽段划分及施工顺序根据靠山屯水库的地质情况,单个槽孔长度为7m,采用间隔槽段造孔。槽孔总长180m,分为26个槽段,分Ⅰ、Ⅱ序槽段分段造槽,采用“抓凿法”,Ⅰ序槽段和Ⅱ序槽段连接即形成连续的垂直防渗墙。8n3)泥浆准备泥浆用于支承孔壁、稳定地层、悬浮沉渣,同时向槽两侧地层渗透的泥浆以及槽两侧边壁形成的泥皮还起到辅助截渗的作用。泥浆拌制采用ZJ–400L型高速泥浆搅拌机3台,供浆泵3PNLG型2台，由泥浆站至施工槽段，铺设直径75mm钢管用于输送泥浆，另按浇筑槽孔的位置铺设可移动的直径75mm管路，用于槽段浇筑时回收泥浆，管路始端分别安设相应的泥浆泵。泥浆材料选用膨润土,泥浆性能指标为：浓度大于4.5%，密度小于1.1g/cm3,粘度大于25s，泥皮厚度小于1.5mm。成槽过程中,对槽段采取必要的防护,防止废浆、废渣、杂物进入槽内,引起泥浆性能的改变。为防止离析、沉淀、保持性能指标均一,槽段内泥浆液面保持在槽口板顶面以下30～50cm的范围内。2.2成槽方法槽孔分两序施工,先施工Ⅰ序槽、再施工Ⅱ序槽。Ⅰ、Ⅱ序槽段均采用三抓成槽,即Ⅰ序槽先抓取两侧单元,再抓取中间单元;Ⅱ序槽先抓取中间单元,再抓取两侧单元。1)槽孔宽度和槽孔分段长度槽孔宽度不小于400mm,Ⅰ、Ⅱ序槽段采用接头管法相连,槽孔长度采用7m。8n2)槽孔中心线与垂直度各槽孔中心线位置在设计防渗墙轴线上。槽孔壁面保持平整垂直,防止偏斜,孔斜率不大于4‰。成墙段无探头石和波浪形小墙等。Ⅰ、Ⅱ序槽孔接头管中心线在任一深度的偏差值应能保证满足设计要求。抓斗上下升降过程中保持平稳,避免左右摆动。主机要倒退行驶,不允许在已成槽部位上行驶,以免孔壁坍塌。3)槽孔深度为了掌握地层岩性及确定防渗墙底线高程,沿防渗墙轴线每间隔20m布设一个先导孔,针对局部地段地质条件变化大的部位进行适当加密。先导孔采用XY—2型取芯钻机进行施工,根据芯样整理资料确定槽孔底线高程并报监理单位批准,以指导施工。4)终孔槽孔终孔后,施工方及时对孔位、孔深、槽孔长度、宽度及孔斜等施工质量进行自检,自检合格后报监理单位验收,验收合格后进行下一道工序的作业。2.3防渗墙混凝土配合比及材料1)防渗墙为塑性砼墙体,抗压强度5.0Mpa~6.0Mpa。2)混凝土入槽时的坍落度为18～22cm,任何情况下不得低于15cm;扩散度为34～40cm;混凝土的初凝时间不小于6h,终凝时间不大于24h。8n3)水泥选择32.5MPa普通硅酸盐水泥,混凝土骨料选择，中粗砂；砾石粒径5mm~20mm的天然骨料。膨润土选用附近膨润土厂的产品。2.4墙体混凝土浇筑成槽后,采用直升导管法于泥浆下浇筑混凝土。1)砼拌和及运输在施工现场设置一套混凝土搅拌系统进行混凝土拌制，严格按配合比对混凝土进行配料和拌制，拌制时间和程序均由试验确定。混凝土运输采用3台3m3混凝土搅拌运输车，在运输过程中尽量缩短时间，不使混凝土产生离析、漏浆。2)混凝土浇筑浇筑导管沿槽孔轴线布置,相邻导管的间距不大于3.5m,Ⅰ序槽孔两端的导管距孔端应小于1.5m,Ⅱ序槽孔两端的导管距孔端应小于1.0m。安装导管时,导管底部出口与孔底板距离不得大于25cm,并不大于1.5倍导注塞的直径,如孔底高差大于25cm,则将导管中心放在该导管控制范围内的最低处。浇筑前,每个导管均下入可浮出浆面的导注塞,堵塞导管底口。浇筑导管内径采用25cm,浇筑前导管应进行密闭承压试验。导管开始浇筑时,先下入导注塞,将导注塞压到导管底部,将管内泥浆挤出管外。然后将导管稍微上提,8n使导注塞浮出,一举将导管底端被混凝土埋住,保证后续浇筑的砼不致与泥浆掺混。槽孔砼浇筑严格遵循先深后浅的顺序,从最深的导管开始,由深到浅依次开浇,直至全槽砼面基本浇平以后,再全槽均衡上升。浇筑过程中,保持导管埋入砼的深度为2~4m,维持全槽砼面均衡上升,控制其高差在0.5m范围内。每30min测量一次槽孔砼面,每2h测定一次导管内砼面,在开浇和结尾时适当增加测量次数;槽孔内砼面上升速度大于2m/h,并连续上升到设计高程;浇筑过程中作好砼面上升的记录,防止堵塞、埋管、导管漏浆和泥浆掺混等事故的发生。在砼浇筑时,按要求在出机口和槽口入口处随机取样,检验砼的物理力学性能指标,不合格砼严禁入槽。3)相邻槽孔混凝土采用接头管法。接头管采用25t汽车起重机起吊接头管，对准端孔中心，垂直徐徐下放。要准确掌握起拔时间，起拔过早，混凝土尚未达到一定强度，就会出现接头孔缩孔和垮塌；起拔时间过晚，接头管表面与混凝土的粘结力使摩擦力增大，增加了起拔难度，甚至接头管被铸死拔不出来，造成重大事故。3特殊情况处理1)在成槽过程中,对固壁泥浆漏失量作详细测试和记录,以便及时发现问题,作好堵漏和补浆准备,并查明原因,采取措施进行处理。根据实际施工情况,在固壁泥浆性能指标基本满足要求的前提下,8n适当调整泥浆配比,并适当放缓挖槽速度,待固壁泥浆漏失量正常后再恢复下沉抓槽。2)当出现塌孔时,应尽快补充大比重泥浆,以稳定孔壁;回填适量的渣土,平衡孔壁土压力;向孔内加入粘土、锯末、水泥等,确保孔壁稳定和槽孔安全。4结语水库除险加固后,现场观察表明,大坝下游的沼泽情况已经显著改观,原沼泽区地面干燥并出现大面积盐碱;大坝监测成果显示,坝体浸润线比除险前已显著降低,说明防渗墙已起到显著的作用。塑性混凝土因其弹性模量低,极限应变大,使得塑性混凝土防渗墙在荷载作用下,墙内应力和应变都很低,可提高墙体的安全性和耐久性;而且施工方便,节约水泥,降低工程成本,较刚性混凝土在力学特性上具有显著优点,因此具有广阔的发展前景。作者简介：姓名：孙凯出生：1976年5月9日性别：男籍贯：辽宁省绥中县工作单位：绥中县水利局职称：工程师学历：本科研究方向：水利工程施工。参考文献：[1]黄河水利委员会勘测规划设计研究院．碾压式土石坝设计规范SL274-2001．中国水利水电出版社，2002[2]黄河水利委员会勘测规划设计研究院．碾压式土石坝施工规范DL/T5129-2001．中国水利水电出版社，2002[3]8n黄河水利委员会勘测规划设计研究院．水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范SL174-96．中国水利水电出版社，19978