滁州市平阳水库大坝防渗加固工程防渗墙施工技术简介

王伟高宁卫耀宗
关键词：防渗墙   混凝土施工
中图分类号：   U457+.3    文献标识码：A         文章编号：
摘要：随着中国水利方面施工的增多，对于水库大坝的防渗施工技术要求越来越高，本文就在平阳水库大坝防渗加固工程施工中的技术进行了简单讨论。
Key words: the concrete construction of the diaphragm wall
Abstract: with the increase of water conservancy construction in China, the dam seepage control for construction technology requirements more and more high, in this paper the pingyang dam reinforcement engineering technology in the construction of a simple discussion.

1、工程概况

平阳水库大坝防渗加固方案采用垂直塑性混凝土防渗墙，防渗墙轴线位于原坝顶防浪墙下游1.05m处，防渗墙厚度0.5m，墙顶高程▽39.80m。按照施工图设计要求，防渗墙墙底入岩深度分别为0.5m（入石灰岩）、1.5m（入红砂岩及闪长玢岩）。新建混凝土防渗墙起止桩号为0+084.62～0+740.5，两端分别与大坝原东、西涵洞相接。
2、施工总体布置
2.1布置原则
根据该标段工程项目特点、工程量、地质条件、施工工艺及工程总工期等因素，本着合理利用空间、充分利用时间，力争使资源分配合理，在确保工程质量和总工期要求的前提下，将该标段分成二个施工区域。以管理方便，避免施工相互干扰，造成资源浪费。
二个施工区域划分如下：
施工Ⅰ区：混凝土防渗墙施工区       施工Ⅱ区：后台施工区
2.2施工用水、电及附属设施布置
2.2.1施工供水
施工生产用水直接从水库抽取，使用潜水泵抽到施工现场的贮水池中，再分流至制浆站、混凝土搅拌站等施工处所；生活用水来自管理所内井水。
2.2.2施工供电
在大坝附近有10kv高压线路，施工中在大坝下游道路中部设变压器一台，供应施工区用电。从变压器起沿施工工作面架设三相五线制380V线路至各用电点，现场施工区设固定照明设备，以方便夜间施工。
2.2.3临时办公、生活区布置
项目部生活区、办公区、农民工住房由业主单位提供。共设立三部一室，即施工部、技术质量部、财务部及办公室。生活区设警卫值班室，确保人员、材料安全。
2.3施工临时设施布置
2.3.1施工平台
本工程采用水库降坝后坝顶面作为防渗墙施工平台，平台高程▽39.8m，与防渗墙墙顶高程相同。根据本工程的具体情况，冲击钻工作平台、供电线路、电焊机等均布置在上游侧，下游侧则布置倒浆平台、回浆槽、出渣及浇筑道路、交通道路（抓斗行驶道路）。平台的主要部分为钢筋混凝土结构，上铺轻轨作为冲击钻的工作平台。其中导向槽平行于防渗墙中心线布置，采用钢筋混凝土结构形式，高1.5m，宽60cm。
施工平台具体布置见下图：

2.3.2施工后台布置
施工后台布置包括：混凝土生产系统、泥浆制备及存储系统、材料及维修车间、工地实验室等。
2.3.2.1混凝土生产系统布置
混凝土生产系统布置在大坝下游稻田旁，施工中共布置2台JS500型搅拌机和1台PL800型配套电子配料机，组成混凝土生产系统，占地面积约150m2。砂、石堆料场布置在混凝土生产系统两侧，占地面积约200m2。
2.3.2.2泥浆制备及存储系统布置
制浆系统依据水库走向，由水库折点向东、西各布置一套制浆系统。每区均布置制浆池、储浆池及搅浆设备、输送设备。制浆系统配置1台污水泵、1台BW200/40输浆泵，并铺设200mФ100mm钢管作为输浆管路。
2.3.2.3水泥储存
水泥采用两个30t水泥罐进行储存，施工期间，项目部后勤人员定期对水泥罐进行检查，尤其是输送系统。
2.3.2.4材料库、修配车间
材料库及修配车间布置在实验室旁边，配件及材料库房约50m2，修配车间25m2。材料库和修配车间为简易临时建筑。
2.3.2.5工地试验室、办公室
为了能更方便、快捷对各种材料进行检测，在混凝土生产系统附近布置一间试验室，面积约50m2。实验室配备一名专业试验员。实验设备严格按照规范及监理单位要求配备，确保工程需要及各种原材料、中间产品质量检查需要。
2.4施工道路及通讯的布置
2.4.1施工道路布置
施工区对外交通道路采用业主提供的施工进场道路；施工场地内的交通，利用降低后的坝顶下游侧作为场内交通道路。
2.4.2施工通讯
进场后，与当地电信部门进行联系，现场配置固定电话1部。另配手机5部、传真机1部，利用配置的通讯设备线路和互联网进行对外通讯联系和传输文件资料。内部配置4台对讲机，形成生产指挥系统。
3、防渗墙主体施工
防渗墙施工采用“三钻二抓”法成槽，此法充分发挥冲击钻机、液压抓斗配合作业的优势，合理安排施工顺序，排除干扰，提高了工效。防渗墙墙体材料采用塑性混凝土。具有弹性模量低、极限应变大、能适应较大变形、有利于改善防渗墙体的应力状态等优点，同时还具有一定的抗压强度，防渗性能好，节约水泥，造价低廉，施工方便等优点，是一种很好的防渗墙体材料。
3.1槽孔施工
3.1.1施工准备
A、根据本工程施工方法及工程地质情况，共计分为117槽段，槽段长为6.1m。
B、施工前根据业主提供的地质资料分析防渗墙槽位的地质情况，结合复勘后编制槽位轴线剖面，查明槽段基岩性质等。
C、施工中做好槽孔施工废浆排放，避免污染环境。
3.1.2护壁泥浆
3.1.2.1泥浆制备
为方便集中供水、供电，在大坝中心向东、西两侧各布置一套泥浆搅拌系统。护壁泥浆采用膨润土泥浆，膨润土产地为滁州市来安县。施工采用循环出渣、回收净化再重复使用的工艺，其耗量和成本大幅度下降。本工程泥浆设计指标：泥浆比重不大于1.15g/cm3，马氏漏斗黏度32s～50s，含砂量不大于6%。通过现场泥浆试验，确定泥浆配合比为：
水：膨润土：碱=1000：150：5（重量比，单位kg）。
3.1.2.2泥浆回收利用
对混凝土浇筑过程中的排浆利用浆管进行回收利用。
3.1.3防渗墙造孔施工
3.1.3.1冲击钻、抓斗施工
防渗墙采用Ⅰ、Ⅱ 期槽孔分期施工，造孔采用三钻二抓施工方法，造孔机械配备1台抓斗、4台冲击钻。主孔采用冲击钻造孔，主孔嵌入基岩合格后，副孔开始施工，施工机械采用抓斗。如遇到地层坚硬部位，抓斗未能有效施工，则采用冲击钻进行补充。直至达到设计终孔深度。
3.1.3.2基岩鉴定
当冲击钻机钻进距设计基岩面0.5～1m左右时，机组至少每30～50cm取样一次，自基岩面起每30cm取样一次。取样方法为冲击钻机抽筒取样，每次取样用清水冲洗干净，装入岩样袋，填写岩样标签，标明槽号、孔号、取样深度、取样人等信息。现场地质工程师会同监理和设计方的地质工程师进行岩样鉴定，以确定最终成槽深度。
3.1.3.3接头施工
防渗墙Ⅰ、Ⅱ期槽孔衔接段的接头方式选用钻凿式，这种方式的优点是施工工艺简单，不需要专门的设备。在一期槽孔结束14h，开始劈打接头孔。
3.1.4槽段终孔验收和清孔验收
3.1.4.1终孔验收
防渗墙成槽以后，由施工队伍班长组织槽孔质量初检，检验方法：用冲击钻机每间隔1.4m作为一个检测点，检测前后左右方向上的孔口偏差值、终孔深度、孔斜等。
槽段初检合格后，由施工员进行复检，复检合格后通知技术员、质检员进行终检。终检项目包括：槽孔孔位偏差、槽宽、孔深、孔斜率、ⅠⅡ期槽接头孔套接厚度等。
终孔验收合格后由技术员填写检查记录表，整理好终检资料提交监理工程师，正式申请终孔验收。
终孔验收由监理单位、设计单位、施工单位进行联合检查验收。验收合格后，施工单位填写终孔验收合格证，参加验收成员填写验收意见并签字，验收资料作为竣工资料应妥善保存。
3.1.4.2清孔验收
终孔验收合格后进行清孔，清孔的同时注入新鲜泥浆。清孔完毕1小时后，进行清孔质量检查验收，用测饼法进行孔底淤积厚度检测，同时用泥浆取样器进行泥浆取样，由试验人员检测粘度、比重、含砂量三项指标。Ⅱ期槽应检查接头孔刷洗质量。接头刷洗采用钢丝刷子钻头刷洗接头孔壁，刷洗时要使刷子钻头紧贴端孔孔壁。刷洗次数根据具体情况掌握，直至刷子钻头不带泥屑、孔底淤积不再增加为止。
3.2混凝土施工
3.2.1混凝土生产
3.2.1.1材料
水泥采用海螺牌32.5级，砂子南京市浦口区江砂，石子采用来安采石场石子，外加剂采用河北省外加剂总厂生产的DH型泵送剂，膨润土采用来安县骏达凹凸棒粉总厂产品。
3.2.1.2配合比
设计防渗墙混凝土性能指标：塑性混凝土强度R28≥5MPa，渗透系数≤ⅰ×10-7cm/s，弹性模量不大于2000 Mpa，混凝土墙体材料的入孔坍落度应为180~220mm，扩散度应为340~400 mm，坍落度保持150mm以上的时间应不小于1h。初凝时间应不小于6h，终凝时间不宜大于24h。混凝土的密度时间不宜小于2100kg/m3。依据上述指标，我单位委托河海大学试验室进行混凝土施工配合比试验，配合比见表2，试配完成后报送监理人审批，审批合格后用于施工。
表3-1    防渗墙砼配合比
材料名称水泥水砂子石子外加剂膨润土
每m3用量 (kg) 220 250 883 722 2.36 75
重量比 1 1.136 4.014 3.282 0.011 0.341
3.2.2混凝土拌和
本工程防渗墙砼全部在自建混凝土搅拌站拌和生产，搅拌机械采用2台JS500型强制搅拌机和1台PL800型电子配料机，组成混凝土搅拌系统。设备生产率满足本工程高峰浇筑强度的要求，所有的称量、指示、记录及控制设备都有防尘措施，设备称量准确。混凝土拌制过程中，应观察熟料的稠度、均匀性和和易性，合格后方可放入储料斗，一般搅拌时间为120s。
3.2.3混凝土运输
混凝土输送方式采用泵送，输送泵型号为60m3/h。混凝土出拌和机后，迅速进入泵车输送。为了确保泵送顺畅，项目部专门成立一支队伍，在混凝土浇筑过程中，检查是否有堵管、漏浆等现象，发现后立即进行疏通与修补，保证混凝土浇筑质量。
3.2.4混凝土浇筑
塑性混凝土浇筑采用泥浆下直升导管法，每个槽段布设三套导管，导管直径230mm。导管下设及导管起拔均按规定要求控制，下设及起拔机械采用16T吊车。混凝土开盘前，采用压球开浇，以保证混凝土浇筑质量及防止堵管。混凝土开浇时保证有足够数量的混凝土，让砂浆和混凝土连续不断地注入导管，一次性地将管内隔浆球压至孔底、压出导管，使混凝土在导管底口迅速形成锥体，一举将导管底口埋住，使泥浆无法返回导管内，混凝土浇筑应连续进行，混凝土面上升速度不低于2m/h，导管埋深在1～6m。浇筑的混凝土同时，应填写孔内混凝土顶面深度测量记录表，绘制槽孔混凝土浇筑示意图，并核对浇筑方量，计算导管埋深，合理控制各导管下料速度。浇筑至设计高程时，为了能充分的排出槽孔内浮浆应继续注入混凝土，直至见到纯净混凝土止。
4、质量控制
4.1原材料检测
本工程使用的水泥、碎石、砂、膨润土、外加剂均按批次送河海大学进行试验，试验结果均合格。
4.2中间产品检测
本工程质量检测试件数量：抗压强度试件100m3成型一组，每个墙段至少成型一组；抗渗性能试件每3个墙段成型一组；弹性模量试件每10个墙段成型一组。依据此要求，混凝土生产过程中进行取样试验。取样后均送至南京河海大学进行试块检测，试件检测结果全部合格。
4.3墙体质量竣工检测
墙体质量竣工检测包括：取芯检测、注水试验、墙体开挖检查、超声检测墙体，检测委托河海大学进行，检测结果合格。
4.3.1芯样物理力学性能检测
芯样物理力学性能指标主要包括抗压强度、弹性模量、渗透系数，取芯部位为混凝土防渗墙的31、47、48、74、86号槽段。检测程序严格按照相关检测规程进行。试验结果全部合格。
4.3.2注水试验
墙体注水试验孔位选为32、33、60、69、91号槽孔。由注水试验，计算所得结果均小于设计指标（ⅰ×10-7cm/s）。
4.3.3防渗墙开挖检查
防渗墙开挖检查的内容主要包括：墙体厚度测量、墙体及接缝部位的混凝土表观描述、接缝两侧超声检测等。开挖检查部位：31～32、47～48、74～75、86～87号槽段。开挖检测结果：墙体厚度满足设计要求（大于500mm），混凝土表观描述较好。根据超声检测结果，接缝部位波速略低于非接缝部位，非接缝部位波形规整，墙体连续可靠，符合设计要求。
4.3.4超声检测混凝土防渗墙
超声检测采用点面结合的方法，对防渗墙接缝部位、中间部位进行重点检测。
4.3.4.1面上检测（连续检测，共20组）：坝体左岸和右岸分别预埋钢管11根，相邻孔距约为2m，检测时在孔中放入声测探头，然后按试验步骤进行检测。
4.3.4.2点上检测（非连续检测，共5组），在防渗墙的轴线位置每隔一定的距离钻孔，向孔中放入声测探头，然后按照试验步骤进行检测。
4.3.4.3检测结果
根据超声检测结果（声速、离异系数、匀质性、波谱、剖面曲线等），可以判定防渗墙混凝土连续性较好，墙体连续可靠。
5、防渗效果分析
为了更好的检验防渗墙防渗效果，我部采用4种方案对施工前、后的大坝一些数据进行观测。主要观测内容： 1、防渗墙施工完毕后，对防渗墙前、后水位进行观测；2、桩号0+630处水井进行观测；3、大坝下游（0+480～0+530）开挖积水槽进行大坝渗水观测；4、大坝下游0+350及0+550位置埋设测压管进行观测。从防渗墙施工前、后观测资料证实，防渗墙防渗效果明显。