混凝土防渗墙在观上水库除险加固工程中的应用

混凝土防渗墙在观上水库除险加固工程中的应用

山西水利旨鲁技术与应用·2011年第6期混凝土防渗墙在观上水库除险加固工程中的应用王立(忻州市水利局，山西忻州034000)[摘要]结合观上水库地质条件，介绍了水库除险加固的设计方案，阐述了混凝土防渗墙工程布置、墙型选择、墙体厚度、墙体材料等各个参数的确定及具体的施工过程，通过加固，达到了预期效果，可为类似工程除险加固提供参考。[关键词]混凝土防渗墙；除险加固；观上水库[中图分类号]TV543．8[文献标识码]C[文章编号]1004—7042(2011)06—0047—021工程概况3混凝土防渗墙设计观上水库位于原平市城区西南15km的永兴河3．1工程布置出山口处，是一座以城镇防洪、农业灌溉、城市供水为结合加固质量及施工平面布置要求，防渗墙轴线主，兼顾养鱼、发电、旅游等综合效益的中型水库，总布置于坝轴线上游2．66m处，平行于坝轴线。防渗墙库容1560万m3，控制流域面积150km2。水库始建于顶布置于现坝顶2m以下，墙顶高程932．94m，墙顶1958年，1960年拦洪蓄水，1976年进行加坝改建。水长487．62m，墙基(包括岸坡结合带)深入岩面下1m。库枢纽由大坝、溢洪道、灌溉洞、水电站组成。大坝为3．2墙型选择水中填土均质坝，最大坝高32．8m，坝顶高程935．44m，防渗墙技术自1958年引进我国以来，已形成了坝顶长485．3m，宽4．0m。建库50多年来，坝基渗漏刚性墙和柔性墙两个不同系列。20世纪80年代以来，及渗透变形破坏严重，经部、省专家组鉴定为“三类从降低运行过程中墙体自身实际应力出发，运用于土坝”，是水利部认定急需改造的病险库之一。石坝防渗加固的混凝土防渗墙逐渐由最初的刚性墙2水库除险加固任务向柔性墙发展。本次设计采用当地黏土为塑性材料的工程建设主要内容为大坝防渗加固、溢洪道改槽板式柔性混凝土防渗墙。建、新增灌溉排砂洞、上坝交通道路工程及增设大坝3．3墙体厚度观测设施。混凝土防渗墙厚度应综合考虑墙体的抗渗性、耐大坝防渗加固工程原初步设计方案为：根据坝基久性及造孔施工机具的高效作业等因素。根据忻州市渗漏和渗透变形隐患，在大坝上游坝脚处做混凝土垂米家寨水库已建混凝土防渗墙工程经验，用主、副孑L直防渗墙工程；防渗墙顶至大坝坝顶沿上游坝坡铺设方法建造防渗墙时，墙厚0．8m可使冲击钻机在最高土工布，以增加坝体的防渗性；对下游坝坡及大坝坝效率区工作，且厚度0．8m的墙体在中小型水库防渗顶进行加固。由于工程量大、工期长，在坝脚处空库施加固实践中运用较广，已积累了丰富的经验。柔性墙工做混凝土防渗墙与灌溉用水的矛盾难以协调，且地体目前所能承受的渗透比降可达9O以上。有关资料质钻探表明，1976年所加坝体施工质量欠佳，单纯采表明，柔性墙体允许渗透比降为70。观上水库防渗墙用土工布防渗达不到全面加固坝体的目的。因此，为承受最大水头50m，墙厚0．8m，可满足渗透稳定要最大限度地体现工程防渗加固效果，结合水库实际，求，因此确定墙厚为0．8m。具体施工方案确定为：1976年所加坝体坝顶以下2m3．4墙体材料全部清除，碾压密实后作为混凝土防渗墙施工平面，防渗墙能否满足使用要求，墙体材料的合理选择混凝土防渗墙自此穿过坝体、坝基砂卵石覆盖层至基及科学配比至关重要。观上水库混凝土防渗墙是从土岩面，并深入岩面下1m，下游坝坡及大坝坝顶进行相坝坝顶穿过坝体和坝基覆盖进入基岩的。由于土坝建应加固成已有50余年，坝体变形基本完成，因而墙体两侧因型!生旦圃n鬣—图誓—囡啊蛋．变形差引起的摩擦力及墙顶竖向荷载很小，防渗墙所度考虑，防渗墙应深入弱风化岩石内0．5～0．8m。但已受荷载以水平荷载为主，与米家寨水库混凝土防渗墙建工程经验表明，防渗墙插入基岩深度大于1m时，工作条件相同。根据米家寨水库已建混凝土防渗墙在固端弯矩将会使墙体的受力状况趋于复杂，出现防渗水压力和地震荷载作用下的应力反算结果可知，柔性效果不利的较大拉应力，且施工难度增大。当高水头混凝土防渗墙无论是在高水头作用还是在地震荷载和防渗要求较高时，一般采用在防渗墙底部增设灌浆作用下均不会出现高应力状态。由于其应力应变关系帷幕的方法。该工程主要是除险加固，且风化层单位与其周围土层的力学性能适应较好，墙体结构应力状吸水率小于10Lu，渗透系数虽大于防渗墙但接近于态有较高的安全余量。因而，该类型的防渗墙设计指坝体土，水库渗漏带及渗变隐患主要存在于砂卵石覆标应以在静水压力作用下的渗透稳定性和耐久性为盖层内，因而从消除渗变隐患、减少渗漏考虑，防渗墙主。墙体抗压强度指标可在25MPa之间酌定。深入岩面以下1m即可满足要求。混凝土防渗墙所能承担的水力坡降按70考虑，3．6造孔泥浆在墙体承受水头5Om、墙厚0．8m时，从墙体抗渗透造孔泥浆主要是固结孔壁、悬浮、携带钻渣和冷稳定和耐久性考虑，可由梯比里斯建筑物与水能科学却钻具，因此，泥浆应具有良好的物理性能、流变性研究所公式估算墙体渗透系数指标如下：能、稳定性及抗污染性能。拌制泥浆的黏土的物理特K=acl／TBJ．性为：黏粒含量大于50％，塑性指标大于20，含砂量式中：防渗墙渗透系数；小于5％。ar-—镀混凝土强度降低50％，淋蚀混凝土石灰4混凝土防渗墙施工所需之掺水量1．542．2m3／kg；4．1造孔——1ms混凝土的水泥量，根据米家寨水库已第一，孔位确定。首先根据设计移交的坐标控制建防渗墙施工试验配比，取169kg／m；点复核坐标系统，测出防渗墙轴线，然后根据防渗墙卜——渗径长度，即墙体有效厚度0．8m；的长度、深度及地质条件划分槽段。导向槽做好后，用—_安全系数，根据米家寨水库已建防渗墙工隔泥板将每个槽分隔开，用黏土将导向槽填满，然后程经验，取8-20；测定防渗墙轴线，并在导向槽两端固定标记，测定每．严_一允许水力坡降，取70；个孔的位置(主孔和副孔)，并用红漆标在导向槽的下H吏用年限，取50年。游侧，以便施工定位。代入上式可得K=(1．3～2．4)~10-scm／s。根据已建第二，主、副孔划分。主孔为I序孔，孔径0．8m，米家寨水库混凝土防渗墙材料配合比试验结果表明，孔间距2．0m，采用冲击钻孔造孔；副孔为Ⅱ序孔，长只要混凝土配合比适当，≤3．91x10~scm／s能达到要度1．2m，采用“一钻两劈”法劈打成槽。防渗墙分I序求，能够保证墙体抗渗透的稳定性和耐久性。槽段和Ⅱ序槽段。造孔时，选用CZ一22型冲击钻，采用结合《混凝土防渗墙施工技术规范》，参考塑性混多台钻机分序、分段、同向、同时作业，每台钻机配置凝土防渗墙施工实践及有关理论研究成果，并在已建2个空心钻头和1个十字钻头。同时结合实际情况采米家寨水库施工配合比试验的基础上，观上水库混凝用反循环泵清渣。土防渗墙主要设计施工参数如下：抗压强度5MPa，弹第三，钻孔施工。先铺设钻机道轨平台，再安装移性模量1000MPa，渗透系数3．91x10-scm／s，坍落度动台车，在台车上固定冲击钻。造孔前调整钻机，使钻18～22cm，扩散度34～38cm。头垂直对准孔位，施工时先I序孔，待相邻两个I序在保证抗渗透稳定和耐久性的前提下，从就地取槽孑L浇筑完成后，再打Ⅱ序孑L，同一槽孔内先打主孔，材、节约材料、降低成本等方面考虑，主要材料选用普后打副孔，最后劈打小墙。槽孑L完成后进行混凝土浇硅42．5水泥、当地崖底黏土(黏粒含量40％左右)、云筑，混凝土浇筑完成12h后，立刻钻打接头孔。中河砂及当地加工的石子。施工前进行配比试验，确第四，泥浆固壁。泥浆质量对成孔成槽非常重要，定合理的材料配合比以及外加剂掺入量、水灰比、水施工中应严格控制泥浆标准：密度1．1～1．2g／cm3，黏度胶比等控制参数。18～25s，含砂量小于5％。在造孔过程中始终保持孔内3．5墙体与边界的连接泥浆面在导墙顶面下3O～5Om，以防塌孔。根据混凝土防渗墙轴线地质钻探结果，覆盖层下4．2清孔换浆及两岸坡基岩强风化层厚度大于10m，从防渗堵漏角造孔达到设计要求后，采用抽筒(下转第57页)n山西水利昌鲁论坛·2011年第6期之外，各单位应建立健全重点领域、关键环节和岗位的启动，“大水网”的建设，水利改革发展迎来了又一的惩防制度，严格按程序办事，从制度源头上防止腐个春天，机遇难得，使命光荣，任务艰巨，责任重大，我败现象发生，保护干部安全。三是建立健全各单位的们要认真总结“十一五”期间水利资金筹集使用管理水利资金风险防控体系机制，完善单位内部资金使用方面的经验，进一步解放思想，转变作风，继续深化水管理控制制度。在一些重点工程，可推行全过程跟踪利投融资体制改革，严格资金管理，充分发挥水利资督查的派驻制，强化监督力度。对所有工程都要认真金在水利建设中的关键作用，为全省“十二五”水利规按规定编制财务资金决算进行验收，搞好资产交接，划目标顺利实现作出新的贡献。防止资金流失。对于投资百万元以上的工程项目要按注：1．本文引用的有关水利投资数据来源《山西水规定开展项目绩效评价。对工程立项的合理性、项目利回顾与展望》、《山西省水利统计年鉴》、厅向省人大完成进度、质量、组织管理水平、财务资金收支管理状汇报材料以及厅财务处有关统计资料；2．本文引用的全况、经济社会效益，做出实事求是的评价结论，发现问省经济社会发展数据来自《山西省2010年国民经济题要追究有关人员的责任。四是加强水利干部特别是和社会发展统计公报》；3．本文仅对省及中央水利投资领导干部的廉政教育，树立风险意识，法制意识。对群的情况进行统计分析，市县财政及群众投入，引黄工众意见较多，反映较大的干部要及时实行戒勉谈话或程等水利投入未作统计。者适时调整撤换，防微杜渐，把违法违纪现象解决在[作者简介]王更生(1946一)，男，大学学历，山西省水利厅事情发生的初期，避免造成更大的损失。原财务处处长。随着中央一号文件的出台，山西省“十二五”规划[收稿日期]2011-04—09-[修回日期]2011-05—10·+-+一+一+*+---t---+--+-+--4---4"--十一+-'-4--++一+一+-+一+一+一+*+一+一+-+-+一+‘+“。+一+一++(上接第48页)抽渣法和反循环泵吸法进行清孔换浇筑难度加大，增用6BS砂浆泵抽排泥浆。混凝土最浆，孔底淤积厚度不大于10cm，孔内泥浆密度不大于终浇筑顶面应高于导槽底部混凝土面50cm。待成墙1．2g／cII13，黏度不大于30s，含砂量不大于10％。清孔后，人工凿除桩头，凿至设计墙顶高程。换浆合格后进行混凝土浇筑。4．4接头处理4．3混凝土浇筑接头处理是防渗墙施工的关键工序，直接关系到混凝土浇筑顺序为：配置导管、安装导管、混凝土墙体质量和防渗效果。I序槽孔浇筑完成后12h，立拌制、混凝土浇筑。选配3套直径219mm的无缝钢管即在其两端主孔位置再钻一孑L，即I序槽和Ⅱ序槽的作为混凝土浇筑导管，根据已验收槽孔的孔深确定导接头孔。Ⅱ序槽孔清孔换浆结束前，应清除接头孔壁管长度，由专人进行配置，统一编号，分段组装，以便的泥浆，方可进行混凝土的浇筑。浇筑混凝土和提升导管。在已验收的槽孔内安置3根5结语导管，间隔2m。导管下端距孔底2Ocm，顶部一般设在观上水库除险加固工程中，采用混凝土防渗墙置数节长度为0．3～1．0m的短管。导管固定在槽孔口，对其坝体和坝基处理后，取得了很好的效果。目前，观由冲击钻、卷扬机配合提升，导管上端安置拉料漏斗，上水库已蓄水5年，运行情况良好。浇筑前将隔离球放人导管内。导管连接必须密封可[作者简介]王立(1980一)，男，2003年毕业于武汉水利电靠。混凝土浇筑采用集中拌制，黏土采用泥浆加入的力大学工程管理专业，工程师。方法，管道泵压力输送，直升导管法浇筑。[收稿日期]2011-04—12；[修回日期]2011-05—23浇筑混凝土时，先注入少量水泥砂浆，随即浇人足量的混凝土，确保挤出隔离球，并埋住导管底部。浇筑应连续作业，导管埋入混凝土中的深度应在1-6in之间，同一槽孔内混凝土面应均匀上升，上升速度不得小于2m／h，同一上升面各点高差控制在0．5m以内。在浇筑过程中，至少每隔30min测量一次槽孔内混凝土面的高度，绘制混凝土上升曲线图，以指导混凝土浇筑施工和导管拆卸，校对混凝土浇筑质量、检验浇筑质量。当混凝土面上升距孔口10m左右时，因沉积泥浆含砂量大，稠度增加，混凝土浇筑压差减小，型生旦团