五岳水庫塑性混凝土防滲墻施工技術

□李 軍 □蘭福江（信陽市水利局）□劉 聰（河南方正水利工程咨詢有限公司）

五岳水庫塑性混凝土防滲墻施工技術

□李 軍 □蘭福江（信陽市水利局）□劉 聰（河南方正水利工程咨詢有限公司）

文章通過塑性混凝土防滲墻在五岳水庫除險加固工程主壩壩體和壩基防滲中的施工應用，介紹了五岳水庫主壩塑性混凝土防滲墻的施工背景、施工方法、工藝流程、特殊情況處理、質量檢查和施工效果。

水庫除險加固；塑性混凝土防滲墻；施工

一、工程概況

五岳水庫位于河南省信陽市光山縣南向店鄉長沖村，淮河一級支流寨河主干青龍河上，水庫控制流域面積102km2，總庫容為1.22億m3，是一座以防洪、灌溉為主，兼顧發電、養殖等綜合利用的大型水庫。2007年12月，水利部大壩安全管理中心對五岳水庫安全鑒定核查意見為，主壩基礎未徹底處理，壩體材料不均一，密實度不滿足要求，壩體浸潤線偏高，多處存在滲漏等問題，核定為三類壩，亟需對水庫進行除險加固。2008年10月，五岳水庫除險加固工程經河南省發展和改革委員會批復，批復內容中主壩壩體防滲處理采用塑性混凝土防滲墻，軸線長548m，防滲墻成墻面積約1.4萬m2，墻厚60cm。塑性混凝土防滲墻底部深入基巖1.0m。

二、工程地質

五岳水庫主壩心墻粘性土料以粉質粘土和重粉質壤土為主，在壩基礎面設置粘土截水槽。壩殼填料在粘土心墻上游為代替料，下為砂礫石；粘土心墻下游側，主河槽段77.88m以上為代替料，77.88m高程以下為砂礫石；臺地段在81.88m高程以上為代替料，81.88m高程以下為砂礫石。大壩壩基基巖為云母石英片巖和斑狀角閃片巖。

三、施工方案

在確定防滲墻的施工方法時，應充分考慮地層條件、施工效率等因素，選擇適宜高效的施工設備。根據本工程地質條件，確定塑性混凝土防滲墻施工方案。一是，造孔：采用液壓抓斗“抓取法”成槽，充分發揮液壓抓斗在土層中造孔的高效性；二是，泥漿：膨潤土泥漿護壁，確?？妆诜€定；三是，清孔：采用“抓取法”出渣，“氣舉反循環法”清孔和置換泥漿；四是，澆筑混凝土：采用泥漿下“直升導管法”澆筑混凝土；五是，墻段連接：采用“接頭管法”進行墻段連接。

四、防滲墻施工

（一）槽孔劃分

防滲墻分兩期施工，先施工Ⅰ期槽孔，后施工Ⅱ期槽孔。

槽孔的劃分主要與施工順序、施工方法有關，同時還要考慮防滲墻軸線處地質條件、槽孔深度、造孔設備特點、預測成槽周期、導管布置和澆筑能力等因素。在保證槽孔穩定和安全的前提下，應盡量采用較長槽段，以減少墻體接頭數量，加快施工進度。

綜合比較分析，確定防滲墻Ⅰ期槽長度為7.8m，Ⅱ期槽長度為8.4m。槽段劃分情況如圖1所示。

（二）泥漿

保證槽孔孔壁的穩定性是防滲墻施工的關鍵因素之一。近年來，膨潤土泥漿以其良好的懸浮性、觸變性、濾失量小、含砂量低、造漿率高、護壁性能好、現場配置方便等優點，在防滲墻工程施工中得到廣泛應用。本工程采用優質膨潤土泥漿護壁，保證孔壁穩定。

膨潤土采用當地生產的二級鈣基膨潤土，分散劑為就近化工廠生產的工業碳酸鈉(Na2CO3)。泥漿性能指標主要考慮比重、馬氏漏斗粘度、含砂量等指標。泥漿性能指標參數、新制泥漿配比分別見表1、表2。

表1 泥漿性能指標參數表

表2 新制泥漿配比表

（三）造孔

防滲墻造孔施工采用液壓抓斗。造孔時，液壓抓斗利用油缸壓力以斗齒、斗刃切削土體，將土渣收容在斗體內，從槽孔中提出，開斗棄掉，重復挖掘，完成造孔作業。鉆進基巖時，利用斗體重量反復沖擊基巖，然后撈出破碎巖塊，直至達到設計深度。由于在造孔時不需要將土體完全破碎，因此施工造成的污染少，施工工效高。

液壓抓斗造孔時，全程進行孔斜控制。造孔孔斜采用“重錘法”進行測量，造孔過程中出現偏斜及時采糾偏措，保證造孔垂直度。防滲墻造孔孔位偏差不＞3cm，孔斜率不＞4‰。

清孔換漿采用“氣舉反循環法”法?！皻馀e反循環法”是籍助空壓機輸出的高壓風進入排渣管經混合器將液氣混合，利用排渣管內外的密度差及氣壓來升揚排出泥漿并攜帶出孔底的沉渣。造孔驗收合格后，先采用“抓取法”撈出大塊巖塊，然后采用“氣舉反循環法”清孔，槽孔底部吸出的沉渣混合漿液經泥漿凈化機凈化處理后直接返回槽孔，同時向槽孔內補充新鮮漿液，新鮮漿液與槽底漿液的置換量至少為該槽孔方量的1/3。清孔時由孔底高處一端向孔底低處一端移動，邊移邊抽，直至排漿管排出的漿液不含砂或僅含少量砂?！皻馀e反循環法”清孔換漿如圖2所示。

（四）混凝土澆筑

防滲墻為塑性混凝土，主要設計指標有：

密度：2.0～2.2t/m3；抗壓強度：1.5～5MPa；彈性模量：300～2000MPa；滲透系數：n×10-7～10-8cm/s；破壞滲透比降：不＜300。防滲墻塑性混凝土配合比見表3。

表3 防滲墻塑性混凝土配合比表

混凝土由混凝土泵直接輸送到孔口，采用“泥漿下直升導管法”澆筑。一期槽端距離導管不＞1.5m，二期槽端距導管不＞1.0m，導管之間間距不＞3.5m，當孔底高差＞25cm時，導管布置在其控制范圍內的最低處?；炷帘仨氝B續澆筑，槽孔內混凝土面均勻上升，其高差控制在0.5m以內，槽孔內混凝土上升速度不＜2m/h，導管埋入混凝土內的深度保持在1～6m之間?；炷翝仓戤吅蟮捻斆鎽哂谠O計要求墻頂高程50cm?；炷翝仓^程中，應加強壩體變形表觀監測。一旦壩體出現縱向裂縫，視裂縫情況采取降低混凝土澆筑速度、暫停澆筑等措施，防止壩體可能沿防滲墻軸線方向劈裂。

（五）墻段連接

“接頭管法”是目前混凝土防滲墻施工接頭處理的先進技術，具有防滲墻接頭質量可靠，施工效率高等優點。本工程防滲墻墻段連接采用“接頭管法”。

“接頭管法”是在一期槽孔澆筑混凝土前將接頭管置于槽孔兩端，然后澆筑混凝土；待混凝土初凝后，用專用的拔管機將接頭管拔出，從而在一期墻段的兩端形成光滑的半圓柱面；二期槽孔施工完成后，即在此形成一個接縫面。在二期槽孔澆筑混凝土前，需對接縫面混凝土充分刷洗，清除黏附在一期混凝土上的泥皮等雜物，保證接縫質量。

“接頭管法”施工關鍵是要準確掌握起拔時間，起拔時間過早，混凝土尚未達到一定的強度，就會出現接頭孔縮孔和垮塌；起拔時間過晚，接頭管表面與混凝土的粘結力使摩擦力增大，增加了起拔難度，甚至接頭管被鑄死拔不出來，造成重大事故。

為保證墻段連接質量，本工程采取了下列措施：建造鋼筋混凝土導墻，以承載拔管架重量及接頭管起拔力的反力；槽孔澆筑混凝土時，取混凝土試樣，判斷初凝時間和終凝時間，精確指導拔管施工。

（六）特殊情況處理

1.砂礫石、粗砂互層

施工過程中發現，在防滲墻墻底基巖面與粘土心墻結合部位，存在砂礫石、粗砂互層，層厚沿防滲墻軸線0.5～2m不等。液壓抓斗鉆進至該層時，進尺緩慢，工效降低，個別槽段還出現局部塌孔現象。分析原因主要是該層粒徑大，結構不緊密及滲流作用所致。施工中采取了補充新制漿液、填加粘土等措施，抓斗按照多沖擊、少進尺的方法鉆進，有效地解決了在該不良地層造孔問題。

2.孔斜

當防滲墻槽孔發生孔斜時，將使墻體的有效厚度減少以及影響墻體的連續性。造成防滲墻墻發生孔斜的原因有很多，其中地層原因是最主要的。原地層中有多種土質，在土質變化的層面較易出現孔斜現象。在槽孔造孔過程中，也多次發生孔斜超標的情況。液壓抓斗斗體上帶有糾偏系統，利用該系統及時糾偏，槽孔孔斜均控制在標準范圍內。

3.混凝土冬季施工

本工程施工期部分處于冬季。根據水下澆筑混凝土的特殊性，只要保證混凝土出機口溫度滿足規范要求，即可保證防滲墻混凝土質量。具體保證措施為：（1）在雨雪天氣施工時段，對砂石骨料進行覆蓋，防止骨料積水結冰，并在混凝土開倉前挖除表層骨料；（2）根據需要采用加熱水拌制混凝土。

五、質量檢查

一是工序質量檢查和控制。防滲墻各個工序施工完成后，均進行工序檢查，未經檢查合格不得轉入下到工序。工序檢查質量指標有：造孔質量、清孔質量、混凝土澆筑質量。經檢查，各工序施工質量均符合設計和規范要求；二是混凝土取樣。澆筑混凝土時，在槽孔孔口取樣檢查混凝土的和易性，不符合要求的混凝土不得進入澆筑導管。為檢測混凝土抗壓強度、滲透系數、彈性模量等物理力學指標，在孔口取樣成型，經標準養護、達到齡期后進行室內試驗。本防滲墻工程抗壓強度試件、滲透系數試件、彈性模量試件分別取樣72組、25組、8組，檢測結果表明混凝土質量達到設計要求；三是墻體檢查。防滲墻混凝土澆筑超過28天后，在墻體內選取5個斷面鉆孔，采用注水試驗的方法對墻體滲透性進行檢查。各檢查孔的滲透系數均在n×（10-7～10-8）cm/s范圍內。

六、結束語

五岳水庫主壩防滲墻工程在水庫的1個枯水期完成施工，施工的進度控制、質量控制均達到預期目的。工程實踐證明，防滲墻采用的施工工藝、設備組合在本水庫地質條件下是適宜的。其中，單純依靠液壓抓斗完成基巖造孔、“氣舉反循環法”清孔、“接頭管法”墻段連接等防滲墻施工工藝均具有或達到國內先進水平，值得在類似工程中加以借鑒和推廣應用。

2010-06-06