长堰水库除险加固工程中的低弹模防渗墙施工

中图分类号：TU472 文献标识码：A文章编号：

一、概述

长堰水库坝址位于东阳江支流梅溪上游，距义乌市区约20km，控制集水面积14km2，水库总库容为1112万m3，正常蓄水位为135.45m，相应库容940万m3。低弹模防渗墙施工应用在东副坝防渗加固中。

东副坝于1957年10月开工，1958年5月完工，建设初期为心墙坝，坝高10m，1971年秋的水库续建时增设粘土防渗斜墙，并加高至17.0m，坝顶高程141.35m。1988年8月24日东副坝上游面坝0+006～0+023m部位发生大面积滑坡，滑坡斜面积1800m2，滑坡土石方9000m3，处理措施为挖填滑坡面，并进行粘土套井回填。

二、设计指标

1、东副坝防渗墙设计施工范围为东0+009.2~东0+096.8，总长87.6米，槽段划分为8米（头尾7.8米）。

2、低弹模防渗墙设计指标如下：

出机口坍落度 20～22cm

扩散度 34～40cm

拌和拆水率 ＜3%

初凝时间 ≥6h

终凝时间 ≤24h

极限水力坡降Jmax≥250

抗压强度C28天≥8.0MPa

抗拉强度C28天≥0.7MPa

弹性模量E28≤4500～5500MPa

渗透系数K28≤1×10-7cm/s

三、施工过程

1、施工准备

a、道路交通

东副坝上坝道路在防渗墙开始施工前通车确保了防渗墙施工机械设备及施工材料顺利运达施工现场。

b、施工场地

防渗墙施工临时设施主要在布置在非常溢洪道内，利用坝顶挖出砂、石料平整。砼拌和站，砂、石料堆放，临时房屋搭建。泥浆池布置在下游坝脚，利用坝顶挖出砂、石料堆筑泥浆池。

c、水电系统

施工用水用潜水泵直接从水库内抽取，分送至各用水部位。施工用电由指挥部安装315KVA变压器一台。考虑防渗墙施工连续性，最好配备功率大于200KW的柴油发电机组一台，在工地遭遇停电及用电高峰时使用。

d、砼导向槽和施工平台的制作

砼导向槽沿防渗墙轴线布置，槽宽0.9m，槽深1.3m，导向墙为0.3m厚的钢筋现浇砼结构，两侧用粘土分层夯实填筑。导向槽完工后，进行施工平台的修建。施工平台总宽为12.5m，钻机行走平台设在防渗墙上游侧，宽度6.0 m。钻机轨道平行于防渗墙的中心线，地基无不均匀沉陷，轨枕间填充道渣碎石。下游侧施工平台要行走重型机械设备、吊机以及修补钻头，出渣等，其宽度不为6.5 m，并采用混凝土硬化。并在下游侧修砌一条排浆沟，将废浆通过排浆沟回收至

泥浆池。

导向槽配筋图（图表-1）

e、砼拌和系统：

砼搅拌站布置在非常溢洪道内，由于本工程槽段划分为7米，经过计算仅配备一台750行砼搅拌机也能满足浇筑强度要求，整个系统包括：750型砼搅拌机、卸料平台、砂、石料场，砼自动配料机、出料平台、水泥库和外加剂库组成。砼运输采用泵送，其输送能力满足浇筑强度需求。

2、造孔：

a、设计防渗墙施工桩号为0+009.2～0+096.8，轴线长度为87.6m，按图纸要求划分8米一个槽段共11个槽段。为便于施工调整为7米一个槽段。实际施工中防渗墙施工桩号0+022.8～0+085.8，总长度63米共9个槽段。桩号0+009.2～0+022.8、0+085.8～0+096.8从相邻槽段基岩情况分析，基岩面离施工平台高差较小（基本都小于4米），调整为浇筑C20砼岸墙。

b、钻孔机械的选择；

本工程采用两台钢绳冲击式钻机宝钻CZ-30，这种机械不仅适用于一般的软弱地层，亦可适用于砾石、卵石和基岩，且结构简单，技术成熟，易于维护，在防渗墙施工中仍被广泛采用，缺点是效率较低。采用空心钻头，为厚壁大直径无缝钢管，头部堆焊切割刃角，前端1/3处焊成翼翅。抽排沉渣采用抽砂筒。

c、孔位控制

防渗墙轴线沿坝轴线布置，分别在左右岸山坡设置半永久性轴线控制点，在与槽段对应的钢轨上设置单孔中心点，并标明单孔的孔号和孔位,以槽段对应的第一根钢轨的腹板（钢轨腹板平行防渗墙轴线且距防渗墙轴线90cm）作为防渗墙轴线辅助基准，钢轨腹板上用红油漆标明各孔孔中心，以此控制和检查各钻孔的孔位和孔斜。

d、基岩鉴定

槽孔嵌入基岩的深度必须满足设计要求,依照防渗墙中心线地质剖面图，当孔深接近预计基岩面时，开始取样，采用抽筒捞砂取样。

基岩面按下列方法确定：

①根据岩样的性质确定基岩面；

②对照邻孔基岩面高程，并参考钻进情况确定基岩面；

③当上述方法难以确定基岩，或对基岩面发生怀疑时，采用岩芯钻机取岩样，加以确定和验证。

基岩岩样是槽孔嵌入基岩的主要依据，必须真实可靠，并按顺序、深度、位置编号，填好标签，装箱，妥善保管

e、造孔中，孔内泥浆面持在导墙顶面以下30cm～50cm。

f、如果发现泥浆漏失，立即堵漏补浆。

g、保证槽孔平整垂直，孔位中心允许偏差不大于3cm、孔斜率不大于0.4%。遇有孤石、漂石的地层及基岩面倾斜度较大导至溜坡等特殊情况时，其孔斜率应制在0.6%以内；对于一、二期槽孔接头套接孔的两次孔位中心任一深度的偏差值不大于施工图纸规定墙厚的1/3，并采取措施保证设计厚度。

h、造孔结束后，对造孔质量进行全面检查。经检查合格，方可进行清孔换浆。

清孔换浆结束后1h，达到下列清孔标准：

①孔底淤积厚度不大于10cm；

②当使用粘土泥浆时，孔内泥浆的密度不大于1.20g/cm3，粘度不大于30s，含砂量不大于10%；

i、二期槽孔清孔换浆结束前，应清除接头砼孔壁上的泥皮。宜用钢丝刷子钻头进行分段刷洗，刷洗的合格标准是：刷子钻头上基本不带泥屑，孔底淤积不再增加。

清孔合格后， 4h内开浇砼。

3、泥浆下砼浇筑

a、导管

砼浇筑采用“直升导管法”，导管内径为Φ230mm，壁厚4mm，导管布置间距根据实际情况，按规范要求进行，导管组装后，要进行密闭承压试验，提升导管采用钻机提升。

b、根据批准的配合比拌制低弹模砼，采用电子计量方法，确保称量准确，拌制砼施工中对袋装膨润土的质量进行检查，不用受潮结块的膨润土，不与水同时掺加，应将水泥、膨润土和砂石等搅拌均匀后再加水搅拌，防止膨润土结块和粘搅拌机，使拌和质量均匀。

c、砼的运输和浇筑强度

砼从搅拌站出料后，用1台HBT60A拖式砼泵，直接输送到施工平台的储料斗里，通过储料斗的卸料槽流入导管漏斗，砼浇筑强度以槽段内砼面上升速度不小于2m/h为宜，砼面高差不大于50cm，砼终浇面高程控制在138.7m左右，超浇高度0.6m挖除后成型高程138.1m。

d、砼原材料质量：粗骨料采用碎石，最大粒径不大于40mm，骨料中粘土和其他杂质含量应低于2%，超径含量不大于5%，逊径含量不大于10%；拌制砼的水泥，采用普通硅酸盐水泥，各种材料的配料偏差，水泥、掺和料、水为±1%，砂、石为±2%。

砼坍落度控制在20～22cm，扩散度控制在34～40cm，每个槽段均在槽口取样，作为抗压、抗渗、弹模试验，在砼浇筑过程中，有专人绘制指示图和浇筑曲线图，及时填写导管拆卸记录，测量砼面，核对导管埋入砼的深度，防止发生“拔空”现象。

浇筑过程严格遵守下列规定：

①导管埋入砼的深度不小于1m，不大于6m；

②砼面上升速度不小于2m/h；

③砼面均匀上升，各处高差控制在0.5m以内；

④至少每隔30min测量一次槽孔内砼面深度，至少每隔2h测量一次导管内砼面深度，并及时填绘砼浇筑指示图，以便核对浇筑方量；

⑤槽孔口设置盖板，避免砼散落槽孔内；

⑥不符合质量要求的砼严禁浇入槽孔内；

⑦防止入管的砼将空气压入导管内。

及时做好各槽段的砼性能指标的统计和分析工作，发现存在的问题要作出调整分析意见和改进措施。

4、墙段连接

砼接头孔套打在一期槽段砼浇筑完毕24～36小时后进行，在其两端主孔位置用冲击钻再套打一整钻，因砼强度较低，钻进不太困难，故操作中要勤放钢绳，勤抽砂，并经常检查造孔质量。

四、质量检测

浙江省水利水电工程质量监督检验站到现场取样检测，本工程送检的两组防渗墙砼抗压强度平均值10.1 MPa 、10.3 MPa满足设计抗压强度≥8.0Mpa；抗拉强度平均值0.89 MPa、0.92 Mpa满足设计劈裂抗拉≥0.70 Mpa。两组渗透系数≤0.196×10-7cm/s满足设计要求≤1×10-7cm/s 。砼平均弹性模量5260 Mpa满足设计要求4500～5500 Mpa。超声波检测防渗墙混凝土均质性、密实性较好；槽段与槽段之间无明显泥皮。

五、经验总结

1、施工准备不够充分：防渗墙施工用电从业主安装在主坝坝脚315KVA变压器搭接。搭设架空线时没有充分考虑防渗墙施工机械用电总功率及500m左右线损，架空铝芯线满足不了东副坝施工机械用电。经过再三计算，项目部又再采购电缆线一组，方能满足施工需求。防渗墙施工一定要详细计算施工机械总功率，选用合适的输电线，保障安全施工，节约施工成本。以下列出本工程防渗墙施工机械电功率统计表供大家参考，具体施工时仍要根据自身工程投入机械型号、数量等因素综合考虑。

施工机械电功率统计表（图表-3）

施工机械 型号 功率（kw） 台数 总功率（kw）

冲击钻机 CZ-30 75 2 150

拌和机 750型 10 1 10

自动配料机 12 1 12

输送泵 HBT60A 112 1 112

电焊机 18 1 18

泥浆泵 3PN 10 3 30

水泵 4 5 20

夜间照明 小太阳 1 5 5

合计 457

2、钢轨使用方法的改进：本工程投入两台钻机且施工顺序按1-9号槽段循序施工。考虑钢轨及枕木运输不便且防渗墙工期允许的前提下，本工程使用钢轨及枕木为20米（钢轨一根10米）。具体做法如下：将枕木及钢轨铺设在一号、二号槽段，等一号槽段施工完毕及钻机行走到第二根钢轨处时，将第一根钢轨及相关枕木接到第二根钢轨后面。如此循环使用，不影响施工也能节省大量钢轨及枕木施工带来的费用。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。