西泉眼水库应急维修加固工程塑性混凝土防渗墙施工质量控制

陈 英，仲兆伟，刘小伟

(1.黑龙江省水利工程建设局，哈尔滨150081;2.黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080;3.广州市水利科学研究所，广州510220)

1 工程概况

西泉眼水库是一座以灌溉、防洪、除涝为主，兼顾养鱼、发电等综合利用功能的大(2)型水利枢纽工程。水库总库容4.78亿m3，50 a一遇防洪高水位为212.1 m，设计洪水位为212.1 m，校核洪水位为214.25 m，调节库容2.45亿m3。枢纽工程主要由拦河坝、溢洪道、输水洞和电站等组成。拦河坝为砾质土心墙土石坝。坝顶高程215.1 m，防浪墙顶高程216.3 m，坝顶宽8 m，最大坝高29.1 m。坝体、坝基防渗采用混凝土防渗墙进行防渗处理，防渗墙厚度为80 cm，防渗墙顶高程为213.1 m，防渗墙底高程进入强风化层1 m，下接帷幕灌浆。帷幕灌浆单排布置，孔距为1.5 m，深度至岩石吸水率＜5 Lu。土坝桩号0+030～0+088，坝体采用混凝土防渗墙处理。

2 塑性混凝土防渗墙控制要求

塑性混凝土防渗墙厚80 cm，28 d抗压强度为3.5～5 MPa，弹性模量为500～1 000 MPa，抗渗允许比降〔J〕≥60，渗透系数 ＜n×10－7cm/s。

塑性混凝土防渗墙浇筑时应凿除墙顶部不合格的多余混凝土，然后浇筑C15混凝土至墙顶，并预留深15 cm，底宽15 cm，顶宽30 cm的键槽。

墙体材料拌合物应具有良好的施工性能，塑性混凝土的水泥用量≥80 kg/m3，膨润土用量≥40 kg/m3，水泥与膨润土合计≥240 kg/m3，砂率≥45%。

防渗墙应具有完整性，不得有混浆、夹泥、断墙、空洞现象。塑性混凝土墙体材料入孔坍落度为18～22 cm，扩散度34～40 cm，坍落度保持15 cm以上时间≥1 h，出凝时间＜8 h。终凝时间≤48 h，混凝土密度＜2.1 t/m3。混凝土拌合及运输能力应大于混凝土浇筑强度的1.5倍，混凝土拌合及运输应该保持连续性，若因故障时间≤40 min。

3 防渗墙施工要点

3.1 采用冲击钻造孔

造孔采用冲击钻机进行主孔钻进，钻进过程中利用钻头对原地层进行冲击挤密，抓斗施工过程中对原地层进行切削。由于冲击钻与抓斗在土层中的施工工效较高，可以保证槽孔开槽后在较短时间内具备浇筑条件，该施工工艺可以有效的预防土层缩孔。成槽完毕进行混凝土浇筑过程中，根据实际浇筑混凝土与理论浇筑混凝土方量的对比计算，可有效监控缩孔现象。

3.2 对漏浆、塌孔、埋钻等孔故的预防处理

在碎石集中的地层中施工时，很容易出现塌孔、埋钻等孔故现象。对此，在造孔、清孔中所使用的泥浆全部采用黑龙江省龙江县生产的优质膨润土所制成的泥浆进行固壁，定期检查泥浆的各项性能指标。同时在槽孔附近准备一定数量的堵漏材料，如优质黏土、锯末等。

4 施工现场试验

为了验证防渗墙施工的有关技术参数、施工工艺、施工材料的合理性及造孔施工时地层的稳定性等，工程开工前，在防渗墙轴线上选定3个槽段进行生产性试验。试验槽段分为两个Ⅰ期槽和一个Ⅱ期槽，Ⅰ期槽长为6.8 m，Ⅱ期槽长为6.8 m。

试验内容包括:①泥浆配合比试验;②“上抓下钻法”成槽工艺试验;③浇筑工艺试验;④接头管工艺试验等;⑤槽段划分是否具有合理性的验证。

5 塑性混凝土配合比

配合比成果见表1。用料量见表2。

表1 塑性混凝土防渗墙施工配合比 kg

表2 防渗墙施工用料量一览表 kg/m3

6 孔斜和孔深控制

1)稳固钻机:采取镶铸地锚紧固钻机底盘的措施，使钻机在正常运转过程中始终处于平稳状态。

2)采用合理的钻进方法和工艺技术参数，包括准确定向、采用加长钻具钻进、控制机械钻速、不使用弯曲、瘪陷的钻杆等。

3)根据钻孔情况，5～10 m进行一次孔斜测量，及时了解钻孔轨迹。

4)一旦发现钻孔超偏，尽快采取措施予以处理。

5)采用高精度的测斜仪，配置专职人员进行测斜，准确掌握钻孔的实际轨迹，减少人为因素和仪器自身误差的影响。

6)孔深验收在现场监理的监督下使用专用的测绳进行测量，且使用前对测绳进行检查校准。测量前将冲击钻机取出的地层终孔岩样进行妥善保存并做好相应记录，为孔深的确定提供充分的依据。

7 清孔换浆和接头孔的刷洗控制

1)槽孔终孔验收后，开始组织进行清孔换浆工作，Ⅱ期槽终孔后还需进行接头孔的刷洗。本工程清孔方案主要有冲击钻机抽桶法清孔和抓斗捞取法清孔。

2)接头孔的刷洗采用具有一定重量的圆形钢丝刷子钻头，利用钻机带动钢丝刷子钻头不断的由孔底至孔口进行往返运动，从而达到清洗接头孔壁目的。接头孔壁洗刷的结束标准是刷子钻头基本不带泥屑，并且孔底淤积不再增加。

3)清孔换浆结束后1 h，用测饼测量孔底淤积厚度，并在槽孔底部0.5 m部位取样，进行泥浆试验。当孔底淤积厚度≤10 cm且泥浆各项性能指标达到标准，即可结束清孔换浆工作。清孔合格后，应于4 h内开浇混凝土，如不能按时开浇，应在浇筑前重新按清孔标准进行检测，若不合格需重新清孔或采取其它补救措施。

8 塑性混凝土浇筑工程控制

1)浇筑过程中，导管埋入混凝土的深度要求为:1≤h≤6 m，以方便起拔并严禁将导管拔出混凝土面。

2)混凝土面上升速度应≥2 m/h，并保证均匀上升，同时控制各处高差在500 mm以内，特别是由于槽段内埋设灌浆管，应严格控制混凝土浇筑的上升速度和混凝土面的高差。

3)至少每隔30 min测量一次槽孔内混凝土面深度，每隔2 h测量一次导管内的混凝土面深度，并及时填绘混凝土浇筑指示图及混凝土浇筑量随深度的理论变化曲线，指导导管的拆卸工作。当浇筑方量与混凝土顶面位置不相符时，应及时分析，找出问题所在，及时处理。

4)浇筑过程中，密切注意槽口情况，若发现预埋件上浮，应稍作停浇，同时，在预埋件上面加压重物，在不超过规定的中断时间内继续浇注。

5)不符合质量要求的混凝土严禁浇入导管内，防止入管的混凝土将空气压入导管内，另外，槽孔口应设置盖板，避免混凝土散落槽孔内。

6)混凝土终浇顶面高于设计高程500 mm。

9 混凝土质量标准、检验方法

1)浇筑前应按图纸要求完成混凝土室内配比试验，试验内容包括坍落度试验和试块检测试验。

2)混凝土取样应遵循下列原则:

抗压试件:每个单元槽段均需取样，每槽段混凝土浇筑方量在100 m3以内，取1组试件;混凝土浇筑方量在100～300 m3取两组试件;混凝土浇筑方量在300 m3以上取3组试件(槽孔上、中、下部各一组)。

抗渗试件:每3个槽段取1组试件。

弹模试件:每10个槽段取1组试件。

取样时，每组试块应按规范要求制作、养护，确认达到28 d龄期后做室内检测试验。

入槽口的混凝土应进行性能指标检测，主要包括:温度、强度及其他设计要求检测的项目，混凝土试块按要求制作，及时送检，以便对混凝土质量进行综合评价。

为了准确测试墙体混凝土试块的指标，浇注过程中遵照监理工程师的要求进行抗压、抗渗、弹模试件的取样工作。

10 质量评定

质量评定结果见表3。

表3 防渗墙塑性混凝土抗压强度统计分析

抗渗系数平均值 1.89×10－8，弹性模量平均值87.0 MPa，通过以上方法对塑性混凝土防渗墙控制，保证防渗墙施工质量。

［1］中国水利水电基础工程局.SL174－96水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范［S］.北京:中国水利水电出版社，1996.

［2］长江勘测规划设计研究院.SL313－2004水利水电工程施工地质勘察规程［S］.北京:人民交通出版社，2005.

［3］南京水利科学研究院.DL/T5100－1999水工混凝土外加剂技术规程［S］.北京:中国电力出版社，1999.

［4］水利水电长江葛州坝工程局.SL52－93水利水电工程施工测量规范［S］.北京:中国水利水电出版社，1993.

［5］中国长江三峡工程开发总公司，中国葛州坝水利水电工程集团公司.DL/T5144－2001水工混凝土施工规范［S］.北京:中国电力出版社，2001.