塑性混凝土防渗墙在彰武水库除险加固工程中的应用

□赵静怡 □孙丽芳（安阳市彰武南海水库工程管理局）

□莫振伟（安阳市润安工程咨询监理公司）

一、工程概况

彰武水库位于安阳市西南约25km的海河流域卫河支流洹河上，总库容0.78亿m3，流域面积120km2。水库主要由大坝（主、副坝）、溢洪道、输水洞和电站四部分组成，是一座以防洪、城市工业供水、灌溉、兼顾发电和水产养殖等综合利用的中型水库。水库大坝为均质土坝，大坝坝顶高程137.6m，最大坝高28.7m，坝顶宽7.0m，坝顶总长1350m，坝顶防浪墙顶高程138.8m。由于彰武水库主坝坝基为强透水层，水中倒土铺盖缺失反滤层，坝基渗流形态极不安全，被水利部大坝安全管理中心鉴定为三类坝。彰武水库除险加固工程于2008年10月开工建设，采用塑性混凝土防渗墙和高喷灌浆防渗墙技术。该工程截渗墙施工段范围为桩号0-180～0+722，总长为902m，其中桩号0+000～0+660段660m为塑性混凝土防渗墙，两侧为高喷防渗墙。

二、防渗墙工程施工

塑性防渗墙施工方案为两期施工，每个槽段6m，先施工Ⅰ期槽，后施工Ⅱ期槽。工艺过程为：修建施工平台—测量放线—成槽机就位开槽—泥浆护壁—清孔换浆—清渣—安放混凝土导管—浇筑混凝土—墙段连接—质量检测。

（一）挖槽

考虑地质条件、工期等因素，根据彰武水库自身特点，选用“液压抓斗成槽法开槽”，挖槽采用液压抓斗直接抓挖成槽。槽孔中心偏差±3cm，槽孔孔深≥设计孔深，槽孔孔斜率≤0.4%。在开挖中利用泥浆固壁成槽，泥浆拌制采用高速泥浆搅拌机拌制，先送入泥浆沉淀池，后流入泥浆池并不断搅动循环，再由泥浆泵输送到槽口用浆点。主河槽部位塌方严重槽段，为保证坝体安全，分别采取了浓浆、粘土换填捣实、缩小槽段长度等手段。

（二）水下混凝土浇筑

1.混凝土施工物理特性指标、混凝土配合比根据设计要求经实验室试配确定。混凝土主要物理性能指标：入槽塌落度18～22cm，扩散度34～40cm，混凝土初凝时间≥8h，终凝时间≤48h。

2.混凝土灌注采用水下直升导管法、槽孔墙体预埋件安装就位后，下设ф250mm钢制导管，导管为丝扣连接。导管安装采用人工配合钻机安装，安装的间距、深度执行防渗墙施工相关规范。

3.水下混凝土浇筑采用球塞式隔水栓，导管距孔底的距离大于球塞的直径。待混凝土料充满导管和分料斗后上提适当距离，让混凝土一次封住导管底。根据本工程槽段长度，首次混凝土浇筑方量＜10m3。

4.按设计要求控制墙顶浇筑高程，终浇顶面全部按大于设计高程50cm控制，待浇筑二期混凝土土工膜连接时将此浮渣全部凿除。

（三）槽段连接

防渗墙槽段连接采用接头管法。一期槽清孔换浆结束后，在槽段两端孔位置下设ф50cm钢制接头管，孔口固定，在混凝土浇筑过程中，根据混凝土初凝时间和混凝土面上升速度及上升高度起拔接头管。混凝土浇筑后接头管部位形成二期槽端孔，待二期槽成槽后连接成墙，接头管分节制作，插销连接，采用液压拔管机起拔。

1.接头管下设

按槽孔深度配置接头管。采用20t吊车先起吊底节接头管，下到销孔位置，松开保护帽固定螺钉，用清水冲洗接头结合面并涂抹润滑油或脱模剂，然后吊起第二节接头管，下到第二节接头管销孔处，插入钢管，下放使其担在导墙上，再按上述方法进行第三节接头管的安装。重复上述程序直至全部接头管下放完成。

2.拔管

拔管法施工关键是要准确掌握起拔时间，起拨的时间过早，混凝土尚未达到一定强度，出现接头孔缩孔和垮塌现象，起拔时间过晚，接头管表面与混凝土的粘结力使摩擦力增大，增加了起拨难度，甚至接头管被铸死拨不出来，造成质量缺陷。在施工初期，根据不同的槽孔深度和底层条件，通过先期槽孔施工，取得混凝土初、终凝时间及合理化拨管时间。

（四）质量检测

根据规范及设计要求，由河南省水利基本建设工程质量检测中心站会同建设、监理、施工单位共同商定检测采用钻孔取芯、注水试验配合无损探测方法进行综合检测验收。本工程共110个槽段，在槽段接缝处及漏浆严重段抽测确定检查孔数量12个，用取芯机取芯，岩芯送到实验室进行物理学性能指标试验。用地质钻机钻孔，检测孔深为孔底0.5m处，冲孔后进行注水试验。高密度电法进行无损探测，经此3项检测综合确定成墙效果较好，深度符合设计要求，注水持续时间及漏水量均符合规范；要求且小于设计要求，防渗墙连续性完好。

三、施工过程质量控制

按照规范要求，质检人员及监理人员对槽孔建造、泥浆配置及使用、清空换浆、混凝土浇筑等质量进行检查与控制。

一是槽孔中心线的位置在设计防渗墙中心线上、下游方向的误差为≤3cm。

二是固壁泥浆原材料应进行物理、化学分析和矿物鉴定，并满足如下要求：粘土粘粒量＞50%，塑型指数＞20，含砂量＜5%。

三是垂直度控制槽孔应平整垂直，2m一段检查孔斜，两端主孔孔斜率≤3‰，其他槽孔孔斜率≤4‰，含漂石块球体及基岩面倾斜度较大等特殊部位，孔斜率≤5‰。

四是墙体物理力学控制指标：抗压强度R28≥2.3MPa,渗透系数＜（19）×10-6cm/s，弹性模量600～900MPa。

五是墙体浇筑质量控制的一般要求：严格按配比进行兑料；墙体浇筑导管内径以20～25cm为宜，并应定期进行密封承压试验；一、二期槽浇筑导管距孔端分别控制＜1.5m和1.0m，导管间距≤3.5m。当孔底高差＞25cm时，导管中心应置放在该导管控制范围内的最低处，导管底口与孔底距离≤25cm，并≤1.5倍球直径；导管埋入混凝土深度应≥1.0m且≤6.0m；混凝土浇筑应连续进行，不得中断。

六是关键点控制孔位、孔深、孔斜和槽宽；槽孔嵌入基岩深度，一、二期槽孔间接头孔的套接厚度；孔内泥浆性能指标，孔内淤积厚度；接头孔壁刷洗质量；混凝土与塑性混凝土浇筑的质量检查与验收；混凝土与塑性混凝土原材料质量的抽样检验；混凝土的最终浇筑高程；混凝土原材料检验。

七是特殊情况处理。造孔过程中出现漏浆或塌孔现象时，施工单位除及时测试、记录浆液漏失量和塌孔等详细情况外，根据实际迅速查明原因，采取以下处理措施进行处理：如仅是漏浆，则在泥浆中加入粘土、锯末等材料；及时填充泥浆，并加大泥浆密度和黏度，以加强固壁效果；如仍不成能孔，则回填粘土，固结后，再进行造孔施工。

四、结束语

彰武水库除险加固工程采用塑性混凝土防渗墙技术，有效解决了坝体、坝基渗漏问题，且具有施工速度快、工程造价低、防渗效果好、可靠性高等特点，对水库除险加固工程有很好的借鉴作用。