水库大坝混凝土防渗墙施工技术探究.pdf

第8 期 ( 总第1 2 5 期) 中国水能及电气化 N o 8( T O T A L N o 1 2 5) 2 0 1 5 年8 月 C h in a Wa t e r P o we r &E l e c t r i fic a t i o n D OI ：1 0 1 6 6 1 7 j c n k i 1 1 5 5 4 3 T K 2 0 1 5 0 8 0 0 9 水库大坝混凝 土防渗墙施工技术探究 谭进轩 ( 福建华城水利水 电工程有限公司，福建 泉州 3 6 2 0 0 0 ) 【 摘 要】 近年来，我国水利事业在取得 巨大发展的同时，也暴露出不少问题，其中以水库大坝混凝土渗漏问 题最为突出。本文结合具体工程实例，对水库大坝塑性混凝土防渗墙施工技术进行了分析、研究。 【 关键词】 水库大坝；混凝土防渗墙；研究 中图分类号 ：T V5 4 3+ 8 2 文献标识码 ：A 文章编号 ：1 6 7 3 - 8 2 4 1 ( 2 0 1 5 )0 8 - 0 0 1 8 - 0 4 Re s e a r c h o n r e s e r v o i r da m c o n c r e t e c ut - o ff wa l l c o ns t r uc t i o n t e c h no l o g y T AN J i n x u a n ( F u fi a n H u a c h e n g Wa t e r C o n s e r v a n c y a n d H y d r o p o w e r E n g i n e e r i n g C o ， L t d ， Q u a n z h o u 3 6 2 0 0 0 ，C h i n a ) Abs t r ac t ：I n r e c e n t y e a r s，Ch i na ma d e a hu g e p r o g r e s s i n wa t e r c o n s e r v a n c y c a r e e r Me a n whi l e，ma n y pr o bl e ms a r e a l s o d i s c l o s e d ，a n d t h e r e s e r v o i r d a m c o n c r e t e s e e p a g e p r o b l e m i s t h e m o s t p r o m i n e n t i n t h e mI n t h e p a p e r ，s p e c i fi c p r o j e c t e x a mp l e i s c o mb i n e d f o r a n a l y z i n g a n d s t u d y i n g r e s e rvo i r d a m p l a s t i c c o n c r e t e c u t o ff wa l l c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y Ke y wo r ds：r e s e r v o i r da m ；c o n c r e t e c u t 一 0 f f wa l l ；r e s e a r c h 相比其他垂直防渗措施，混凝土防渗墙具有极为 优越 的特 性 和经 济性 。首 先 ，它 具有 很好 的力 学特 性 ，弹性模量低 ，适应 变形 的能力 强 ，极 限应变 高 ， 抗震 、抗渗性能好；其次，它具有很好的和易性 ，有 较长的终凝时间和较低的强度，具备较好施工及易于 操作的优 点。还 因为其掺入 了适 当的黏性土 ，减少 了 水泥的用 量 ，不仅增加 了其抗渗性能 ，而且使 防渗 墙 投资大大减小 。因此 ，混凝土防渗墙 因其优越 的性 能 在水利水电工程得到广泛的推广应用。 1 混凝土防渗墙施工概述 1 1 施工程序 混凝土防渗墙的施工程序一般可分为造孔前准 7 8 备、造孔、基岩鉴定 、终孔验收、清孔换浆、清孔验 收 、浇注泥浆下混凝 土前准 备 、浇注 泥浆下 混凝 土 、 全墙质量检查与验收、与坝体防渗设施的连接等。 造孔采用专用的钻机与钻具进行。造孔过程中， 自始至终均需采用 由膨润 土或优质黏土制成 的泥浆护 壁 。泥浆 的各项性能指标 ，必须达到施工技 术规范 的 要求 。当其 中一项 或数 项 达不 到要 求 时 ，应 进行 调 整 。清孔换浆 的 目的是清 除孔底岩 面 以上 的淤 积物 ， 将孔内含有大量砂粒和岩屑的泥浆更换成新鲜泥浆 ， 还要将孔 段两端 已浇 混凝土 弧面上 附着 的黏稠 泥浆 、 岩屑等刷洗干净 。浇注过程 中，要求孔 内 昆 凝土顶 面 的上升速度至少应大于或等于 2 m h ，且应均匀 上升 ； 导管底口应始终埋入混凝土中，埋人深度最小应大于 施工技术 Co ns t r uc t i o n Te c hn o l o g y 或等于 1 1T I ，最大不 宜超 过 6 m。 1 2 造孔与清孔 a 造孔 工程 量计 算 。造 孔作 业 是靠 单个 钻 孔逐 渐加深来完成 的，因此 ，通常 以单个钻孔 进尺数 的累 计来表示造孔工程量。用计量单位来计算造孔工程量 应用范围较广 ，能准确地反映出造孔作业的实际情况 及形象面貌 ，具有便于分析与对 比主 、副孔工效 ，简 便实用 ，易于理解和掌握等优点。 在具体划分槽孔之前 ，可用下式粗略计算一整道 墙板 型混凝 土防渗 墙的造 孔工程 量 ： M= B 式 中 造 孔总进 尺 ； F 墙 的总截水面积 ； D 终孔钻 头直径 ，等于设计墙厚 ； 槽孔套接 时重复 进尺 系数 ，当槽 孔 长度 大多为 1 0 m左右 时可采用 1 0 8 ， 5 m左右 时可采用 1 1 6 ，3 m左右时可采用 1 2 7 。 b 槽孔长 度 的选 择 与划 分。实践 证 明 ：在保 证 造孔安全 、成墙质量的前提下 ，槽孔长度应考 虑三个 主要因素：工程地质与水文地质条件 ；单个槽孑 L 的造孔延续 时间；混凝土浇注能力 ，即混凝土 的拌 和与运输能力等 。 为保证泥浆下浇注混凝土的质量 ，孔 内混凝土顶 面 的上升速 度应 大于 2 m h 。按此要 求 ，最 长 的槽孔 长度 可用下 式计算 ： 最长的槽孔长度 = 量 遢 篮 设计墙厚 2 r n h( 1 1 51 2 0 ) 2泥浆配合 比试验 确定泥浆 比重 的最好 方法是进行 泥浆一水 泥浆絮 凝试验。试验方法 ：拌制5种或 5 种 以上不 同比重的不 掺加任何泥浆处理剂的黏土原浆 5 L ，按水泥浆与泥浆 的体积比1 ： 1 0 0加入水灰比为0 5 ： 1 的浓水泥浆，用漏 斗黏度计测量其不同时段的黏度值，并观察泥浆 中絮 凝团块的出现情况，依此来判定泥浆的絮凝程度 j 。 3实例分析 3 1 工程简介 福建 省南安 市后桥水 库库容 2 5 8 7万 m ，水工建 筑及工程等别分别为 3级和 等。因地质等方面原 因 ，将左岸段 防渗墙轴线加长 、右岸 段防渗墙轴线缩 短 ，轴 线 长 1 7 2 7 5 m。上 游 墙 和 下游 墙 间 中心距 由 1 2 m调整为 1 4 m，墙厚仍为 1 2 0 m。上游墙顶设计高 程 6 7 0 m，墙上部 埋设 钢筋 笼 ，与 心墙 间采用 插入 式 连接，墙下设双排灌浆帷幕 ，帷幕灌浆 1 7 1 0 m。下游 墙顶设计 高程 6 6 7 m，下游墙与心墙采 用廊道式 连接 ， 廊道底高程 6 7 3 m，墙 下设 双排 灌浆 帷幕 。在上下 游 防渗墙内埋设 3组仪器。 3 2 施工技术要点 通过总结 防渗墙试验经验 ，对大坝混凝 土防渗墙 工程施工技术反复进行研究 ，最终总结 了施 工技术要 点 ：首先增强导墙结构，加大导墙 ( 高度达 2 m) ，增 加导墙 主筋数 量 ，满 足 拔 管施 工 对地 基 承 载力 的要 求 ；其次选择优质造孔泥浆 ，使用高黏度膨 润土泥浆 作为造孔泥浆 ，加大泥浆 比重和黏度 ，根据 实际情况 添加增 黏剂 或堵 漏 剂 ；最 后及 时 处 理槽 孔 漏浆 和坍 塌 ，造孔 中架 空地层 漏浆 ，除 回填 常规 堵漏 材料外 ， 还 向槽孔 内灌 注水 泥浓浆 。若 防渗墙施 工平 台较 大范 围坍塌，沿防渗墙轴线上下游一定范围内或在二期槽 内预灌浓浆 ，此外 ，还要控制好槽孔施工各项指标。 孔位 中心允 许 偏 差 不 大于 3 c m，槽 孔 孔斜 率 不 大 于 0 4 0 ；孤石 、漂石及基岩面 陡坡 等 ，孔 斜率不 大于 0 6 0 ；一期 、二期槽孔接头要确保 防渗墙 的搭接 厚 度为墙厚的9 0 。 3 3 混凝土性能指标 防渗墙体混凝土设计性能指标见下 页表。对于混 凝土原材料 ，水泥强度等级不低于 P 0 4 2 5 ，粉煤灰 不低于二级；骨料最大粒径小于 4 0 m m且不大于钢筋 间距的 1 4 ；混凝土坍落度 1 82 2 c m，扩散度 3 4 4 0 c m，坍落度保持 1 5 c m 以上 的时间不小于 1 h ；混凝 施工技术 Co n s t r u c t i o n Te c hn o l o g y 土初凝时 间不小于 6 h ，终凝时间不宜大 于 2 4 h ，密度 不宜小于 2 1 0 0 k g m ；胶凝 材料不小 于 3 5 0 k g m ，水 胶比不宜大于 0 5 5 ；砂率不宜小于 4 0 ；粉煤灰掺 量不宜大于 3 0 。防渗墙墙顶浇注高程 6 7 2 m。导管 埋 深控制在 2 6 m内 ，不得 小于 l m。槽 内混凝 土 面 上 升速度控制在 3 7 m h 。 防 渗 墙 墙 体 混 凝 土 设 计 性 能 指 标 表 9 0 d抗压 9 0 d弹性 9 0 d抗 渗 部位 抗冻等级 强度 MP a 模量 MP a 等级 上游墙 4 0 3 0 0 0 0 Wl 2 F 5 0 下游墙 4 5 3 3 O 0 0 Wl 2 F 5 0 3 4 先导孔施工 坝址地层相 当复杂 ，尽管增加了复勘孔 ，还很难 完全掌握地层 的岩性 、分布情况及透水性 。因此 ，按 照规范及合同要求 ，沿防渗墙轴线每隔5 0 m布置一个 先导孔，位置按施工详图或监理工程师指示布置。 一 期槽 先导孔采用地质钻机钻进 ，岩样取 芯进 行地质编 录 ，同时 ，绘制 出地质剖面图 ，用 以指 导防渗墙施工 及防止槽孔漏浆处理 。 根据 防渗墙 试 验和 大 坝左 坝肩 防渗墙 经 验 ，在 漂 、孤石含 量大的地层 中，先导孔 施工 中经 常卡钻 ， 成孔困难 、工效低 ，难 以指导防渗墙施工 ，因此 ，将 先导孔改在槽孔 内钻进 ，用岩芯钻机取样 ，达到鉴定 基岩的 目的。 3 5 防渗墙施工 根据大坝防渗墙特点 和试验结果 ，确定单元槽 段 长度为 77 4 0 m。大部分槽段采用 “ 三主两副”划 分 ，副孔长 I 7 01 9 0 m。其 中一期槽 长 77 2 0 m， 二期槽长 7 2 0 m左右 。在特殊地段 ，例如 ：下游防渗 墙轴线上河床最深处布置 1 个一期槽，槽段深度超过 l O re，槽长 4 4 5 m，采 用 “ 两主一副 ” 划分 。槽T L JJ 分见 图 1 和图 2 。 二 期槽 主孔 一 期槽 主孔 主孔 主孔 主孔 图 1 “ 三主两副”典型槽孔划分示意图 主孔 主孔 图 2 深槽段 “ 两主一副”槽孔划分示意图 一 期 下游墙 上游墙 这种布置方式便于 2 3台钻机同时施工一个槽 的主孔 或C g T L ，适 合副孔 劈打 与钻凿 。槽 段划 分 时 ， 为减小造孔 中冲击振动对地层的影响 ，将上下游双墙 错位 布 置，即上游 墙 的一 期 、二 期槽 与 下游 墙 的一 期 、二期槽错位布置 ( 见图 3 ) 。 二期 图 3 一期、二期错位 位置示意图 施工技术 Co ns t r u c t i o n Te c hn o l o g y 副孑 L 施工时，尽量采取上劈下钻、多劈少钻方 式 ，劈打同时在副孔两边用接砂斗接渣 。副孔施工尽 量少放炮 。防渗墙地层上部极为松 散 ，孤石 、块石较 多，主、副孔施工工序突破常规 ，在主孔未终孔前提 前施工 副孔 。主孑 L 造孔钻具选用平 底钻 、十字钻 或空 心钻 ，副孔造孔一般 采用 十字钻。 最 后 在大 坝 防渗 墙槽 孔 内下设 的设施 包括 钢 筋 笼 、预埋灌 浆管 、混 凝土浇注导管 、埋设在墙 内的仪 器 ，一 期槽 端头 内还要下设 接头管 。这些设施 的下设 工序都十分复杂 。一般情况 6 0 m左右深 的一期槽 ，从 清孑 L 结束到开始浇注混凝土需 1 0 h 左右 ，二期槽需 7 h 左右。因此，槽孔的清孔要求很高，一般采用泵吸反 循环法清孔较合适 。但 由于槽孔深度 大 ，在孑 L 底淤积 较厚时 ，泵吸反循环法清孔需配专人 用钻头搅动 ，既 费时又不便操作 。因此 ，除 D X - 2 2采用泵吸反循环 法 清孔外 ，深孔 的清孔 采取 常规抽筒 换浆法 。每次槽 孑 L 验收后 ，回填 2 3 m 黏土 ，静置 3 h左右 ，再用 钻头 在孔底搅动，然后 ，用抽简清孔换浆。 3 6 混凝土配合比 使 用 P 0 4 2 5级硅 酸盐水 泥和 P L H 4 2 5级 特 制低热普通硅酸盐水泥配制混凝土 ，两种混凝 土的强 度发展过程见 图 4 。 6 O 蠢5 0 骥4 0 3 0 2 0 1 O O 混凝土配合比；试验研究阶段，采用不同的原材料 和掺量 ，试验研究各种配合 比? 昆 凝 土 ，提出初期施工 用配合比；优化完善阶段，对胶凝材料用量 、粉煤 灰品种 及掺量 和外 加剂等进行 调整，最终确定 配 合 比。 3 7 混凝土浇注 浇注 中控制各导管均匀下料 ，使槽 内混凝 土面高 差在 0 5 0 m 以 内。混 凝 土 面上 升 速度 不 小 于 2 m h 。 起拔时确保导管始终埋在混凝土 内 1 6 m之 间。混凝 土浇注顶 面高 于防渗墙设计顶 高程 2 m。 3 8 工程效果 通过水利水 电工程质量 监督检验 站检验 ，此次工 程t 昆 凝 土质地均 匀 、密实性 较好 ，槽 段 间无 夹泥 层。 基 岩保 持着 良好的完 整性 ，没有沉 渣 出现 ，完全符 合 设计要求。 4 结语 水库大坝混凝土防渗墙施工不仅要结合防渗墙的 特点，还要结合具体的施工技术影响因素 ，选择具体 的混凝土 防渗墙施工技术 ，只有这样才能确保 水库大 坝 的质量 。同时 ，还要 明确具体的工程质量 控制和技 术 的熟练程度 ，并指导工程施工 ，以保证 防渗墙 的质 量 和安全 。A 参考文献 1 张寅虎 水 电站 大坝施 工 实践及 其技 术探讨 J 中国水运 2 0 1 1 ， 1 1 ( 1 O ) ： 1 8 2 1 8 3 7 2 8 6 0 9 0 1 8 0 龄期 d 2 徐隽 浅谈 茂化 水库 混凝 土防 渗墙施 工 J 广 西水 利水 电 ， 图4 两种混凝土的强度发展过程 。 o 0 ( 。 ) ： 8 2 - 8 4 3 王立彬 ， 燕 乔 ， 毕明亮 病险水 库除险加 固 中混凝 土防渗墙新 大坝防渗墙混凝土配合 比的确定经历了 3个 阶 型接 头的 研究 J 长江科学院院报 2 0 0 9 ， 2 o ( s 1 ) ： 6 6 - 6 8 段 ：酝酿 阶段 ，参建各方希望采用 “ 高强低弹” 27