关于对水库大坝混凝土防渗墙施工技术的论述

[摘要] 作者通过在某水库复杂地质基础上混凝土防渗墙技术的成功应用, 对该工程在施工工艺、质量控制、质量检测与施工中出现问题的处理措施,进行了较详细的总结。

[关键词] 混凝土防渗墙;地基处理

1 地质情况

坝址区地质条件极其复杂, 上游部位为深厚松的湖积层软土,最大层厚26 m , 总面积0. 4 km2 ;湖积层是由于下游右岸1号滑坡下滑堵塞河道形成湖泊,后湖积淤满形成现在的湖积型山间盆地,其物理力学指标很低,经过碎石置换加固振冲处理,效果显著, 增强了地基的饱和固结与承载力。下游部位为滑坡堆积体, 第四系覆盖层总厚达29 m , 其中滑坡堆积层厚26. 01 m , 组成极不均匀, 夹有团块状、透镜状分布的粘土、淤泥质粉土层等阻水岩体,渗透性极不均匀,须进行地基处理。

2 混凝土防渗墙的施工

经过对大坝基础处理方案的反复比较, 最终确定采取坝基混凝土防渗墙结合两岸帷幕灌浆的全封闭空间防渗体系。防渗墙底部嵌入相对不透水层,顶部插入粘土心墙。

2. 1 造孔所用的泥浆

造孔过程中所用泥浆的组成是粘土、纯咸和水。粘土颜色为红褐色, 塑性指数18，最佳干密度1. 67g/cm3 ,含沙量10% ,烧失量4.17%。

为了在造孔过程中能够维持孔壁的稳定, 确保施工安全, 通过试验比较, 最终采用的泥浆配合比,为1m3 水中粘土和纯碱的加量分别炒500kg和2. 5kg。

2. 2 造孔成槽

造孔所用的主要机械为CZ ―22 型冲击式钻机。主要造孔方法是钻劈法, 即对一个单元槽段的主孔用直径为80 cm 的十字型钻头冲击钻进成孔,待该槽段的所有主孔都完成后, 副孔采用人字劈孔法劈打成孔。在劈打副孔的过程中, 遇到大孤石及基岩时,采用做主孔、劈打小墙的方法进行施工。

2. 3 清孔

为了保证孔壁稳固、减少孔底淤积,必须进行清孔换浆工作。

3 混凝土浇筑

泥浆下混凝土浇筑采用的是直升导管法。导管直径￠

混凝土浇筑过程要求连续进行, 因故中断时间不宜超过45 min ; 导管埋深应控制在10～6 m , 导管间距小于或等于3. 5 m , 导管距孔端、Ⅰ期槽为1. 0～1. 5 m , Ⅱ期槽为1. 0 m ;混凝土顶部高差应控制在0. 5 m 之内; 混凝土的平均上升速度大于或等于2 m/ h 。

4 防渗墙施工中的质量控制

4. 1 泥浆的质量控制

在泥浆生产过程中, 搅浆人员按规定的加粘土量、加水量、加碱量与搅拌时间进行搅浆, 质检人员随时检查, 发现不符合规定的操作及时给予纠正。经过187 组泥浆性能测试, 结果为: 密度1. 05～1. 25 g/ cm3 , 合格率90. 91 %; 粘度16. 78～24. 91S ,合格率90. 37 %;含砂量0. 5 %～3. 8 % , 合格率100 %。

4. 2 造孔质量检查与终孔验收

孔位检查。在垂直于导向槽轴线方向上, 以大绳中心位置距离最近一根轻轨底外沿85 cm 来控制, 其允许偏差不得大于3 cm ; 在平行导向槽轴线方向上,以轻轨上标明的孔位来控制。

孔宽检查。在钻进过程中,经常检查钻头直径,发现不足80 cm 及时补焊。终孔验收时,在主、副孔中心位置和该槽段轴线方向上每隔40 cm 的位置均设测位, 沿深度方向每隔5 m 均设测点, 下放直径为80 cm 的钻头进行检查, 以任一测点的孔斜率不超过规范要求为标准。

孔深检查。放下钻头,测量钻头与大绳的长度,以实测孔深确保大于或等于设计孔深。

孔斜检查。采用孔斜偏差值换算法, 即在待测部位的孔口位置放一个“艹”形简易木框架, 组成临时的直角坐标系,钻头每下降5 m ,测量一次大绳的位置―即孔口值, 并计算其与起始孔口值的差值―即孔口偏斜值,然后以其和相应的孔深查孔斜率表,就可得到任一测点的孔斜率值。钻孔中,每钻进1～2 m , 测一次孔斜, 在基岩面附近增加测孔斜次数,并根据所测得的孔斜率值的大小确定继续钻进或者纠斜。

终孔验收。在一个单元槽段的造孔作业全部完成后,必须进行终孔验收,合格后才能转入下一道工序的施工。

4. 3 清孔验收

终孔验收合格后,则进行清孔换浆工作, Ⅱ期槽段还必须进行接头刷洗,清孔换浆结束时,由验收人员对孔底淤积、泥浆性能、接头刷洗质量进行全面检查,直至合格为止。

4. 4 浇筑混凝土质量控制

首先对砂、石、水泥等材料检验合格后再用于混凝土拌制。

在拌制混凝土前, 根据测定的砂、石含水量, 严格按确定的混凝土配合比进行配料计算, 并填写混凝施工配料单与定称值。拌制过程中, 质检人员经常测定砂、石含水量、泥浆比重、外加剂浓度,发现变化,及时调整; 同时,定时测定气温、材料的温度、混凝土温度、拌和时间、容重与各项流动性指标。衡器在施工过程中配备专人随时检查。混凝土取样数量为每个单元槽段取一组抗压试件和抗渗试件; 每三个槽段取一组弹模试件。

5 墙体质量检查

由主渗墙属于地下永久蔽建筑物, 其施工质量的好坏直接关系到大坝运行的安全。因此, 除了要求在施工中搞好质量控制外, 成墙后的墙体质量检查显得更直接、更可靠。墙体质量检查采用的方法是打检查孔取芯以判定墙身混凝土的均匀性; 从上往下分段做压水试验判定墙体的抗渗性能。

6 施工中遇到的问题及处理措施

由于防渗墙所处位置工程地质和水文地质条件很差, 因此, 在造孔过程中塌孔现象十分普遍, 而且塌孔的速度也很快, 已成槽的单元槽段常常在几个小时甚至更短的时间内就只剩下10 m 左右。这就造成卡钻、埋钻等孔内事故较多,其中有9次在处理过程中大绳断裂,钻头掉落孔底,后经多次处理最终被打捞上来。如果孔内塌落的东西过多, 施工平台还会发生不均匀沉降, 更加严重的是正在施工槽段的施工平台突然发生大面积的塌陷或滑移, 使得导向槽被毁, 造孔过程中断, 必须对其进行处理, 处理方法是孔内回填低标号混凝土,重新做导向槽,才能重新进行造孔。在整个造孔过程中, 类似这种大规模的塌孔共发生5 次,对此,在施工工艺上作了如下调整:

(1) 调整了施工次序, 在塌孔较严重的地段,改变了通常采用的隔槽段施工的次序, 采取了以浇筑完毕的槽段为依附向一边或两边延伸的施工方法。为进一步增加孔壁和施工平台的稳定性,还在将要施工槽段的另一边事先钻一单孔, 然后下导管泥浆下浇筑低标号混凝土(C3～C5) , 以形成稳定支撑。

(2) 对于在造孔过程中卡钻、埋钻等孔内事故频发的槽段, 改变了先主孔终孔后再劈副孔的施工顺序, 采用边打主孔边劈副孔的造孔方法―即所谓的“平行下推法”。采取这种方法的好处是: 即使钻孔过程中突然发生塌孔,钻头被埋住,但由于钻头有较大的活动空间, 处理起来也比较容易。值得注意的是这种方法一般在Ⅱ期槽或者在两边都用独柱桩处理过形成稳定支撑的槽段造孔过程中使用。

实践证明,以上调整处理措施既符合质量要求,又充分保证了防渗墙工程施工的正常进行, 是十分有效的。