象山水库除险加固槽板式塑性混凝土防渗墙施工技术

王振田，王 成

(黑河象山水电厂，黑龙江 黑河 164300)

1 工程情况

象山水库是一座以发电为主，兼顾防洪、养殖和旅游环保的大2型综合水利枢纽工程，位于黑龙江支流法别拉河中上游，据黑河市区72k m。水库大坝为沥青混凝土心墙堆石坝，坝顶高程284.6 m，主要建筑物有大坝、溢洪道、引水系统和发电厂房，于1992年10月动工修建，1996年8月开始蓄水，1997年9月并网发电。坝址以上控制流域面积1 972 km2，总库容 3.34亿m3，最大坝高50.7 m。校核洪水位284.2 m，设计洪水位282.6 m，正常蓄水位282.0 m，兴利库容1.9亿m3。电站装机3台，总装机容量1.8万 kW，多年平均发电量4 130万kW·h，按以水定电的方式承担我省北部地区的调峰任务。由于防渗体水平变形和坝后渗漏量过大，大坝存在严重安全隐患，2005年对大坝进行了除险加固，重新建造了防渗体，同时进行了坝基帷幕灌浆、坝后坡脚堆石压重和增设了下游坝体排水设施等，有效的解决了大坝水平变形和下游防渗问题。

2 防渗墙布置方案

防渗墙轴线与坝轴线平行，位于坝轴线上游4.0m处，与原沥青混凝土心墙相距1.25 m，左端与溢洪道相连，右端与右岸山体相接。防渗墙由槽板式混凝土防渗墙和现浇混凝土防渗墙组成。桩号0+137.9～0+412.5段，高程279.0 m(施工平台高程)以下采用槽板式混凝土防渗墙防渗，高程279.0 m以上采用现浇混凝土防渗墙方案，墙下连接灌浆防渗帷幕。为加强坝体防渗墙与坝顶结构的变形协调性，防渗墙下游面与坝顶防浪墙上游面相接，之间设置止水(顶部柔性止水、侧面铜止水)。

为适应坝体变形，槽板式混凝土防渗墙采用塑性混凝土，根据水力梯度确定墙体厚度为0.8 m。塑性混凝土各项性能指标如下:

塌落度18～22 cm，扩散度34～44 cm，抗压强度3.0～5.0MPa，抗折强度≥1.5 MPa，弹性模量 500 ～800 MPa，渗透系数小于1×10-7cm/s。

3 槽板式混凝土防渗墙施工工艺

槽板式防渗墙施工采用CZ—30型冲击钻机“钻劈法”造孔，泥浆下直升导管法浇筑混凝土成墙。

槽板式防渗墙成槽施工采用膨润土泥浆护壁，同时在槽孔施工时每钻进一定深度，就往孔内添加一定的黏土用来封堵密实孔壁空隙和悬浮钻渣。

采用“抽筒法”出渣，“气举法”结合“抽筒法”置换新鲜膨润土泥浆清孔。混凝土生产采用电子计量搅拌系统，混凝土输送利用HBT50型混凝土泵。混凝土浇筑采用泥浆下直升导管法。槽段连接采用“套打一钻”方法。

象山水库坝体堆石未经碾压，在槽孔施工中漏浆和塌孔的可能性较大，不利于防渗墙槽孔孔壁的稳定。为改善地层漏浆状况，提高地层的密实程度，增大防渗墙造孔施工的安全性，进而提高造孔施工工效，确保施工顺利进行，在防渗墙工程施工过程中对槽孔上部10～15 m坝体采取了预灌浓浆加密处理的措施，保证了造孔的顺利进行。

槽板式防渗墙自桩号0+137.9～0+412.5m，轴线长274.6 m。标准槽孔长度为6.8 m，最大槽孔长度8.8 m，其中标准槽孔为38个。每一槽孔划分为一个施工单元，共划分为44个单元和一个接头搭接灌注桩。混凝土防渗墙深入基岩0.8 m以上，最大施工深度为50.7 m，最浅深度3.5 m，防渗墙成墙面积为12330.65 m2，造孔总进尺15377.54 m。

4 槽板式防渗墙混凝土施工质量

4.1 技术要求

槽板式防渗墙塑性混凝土采用3种混凝土材料，技术要求见表1。

4.2 混凝土原材料

槽板式防渗墙塑性混凝土主要原材料有:水泥、砂石骨料、膨润土、粉煤灰、外加剂和纤维。这些原材料除砂石骨料采用黑龙江天然河砂和卵石外，其余材料均为外购，均有产品合格证和与品质检验报告单，现场抽检结果均满足各自规范要求。砂石骨料的细度模数和粒径级配等品质检验结果均满足DL/T5144—2001《水工混凝土施工规范》要求。

4.3 防渗墙混凝土施工配合比

设计阶段，设计单位对本工程防渗墙混凝土配合比进行了试验，并提出了推荐配合比。施工单位根据推荐混凝土配合比确定了防渗墙混凝土施工配合比，见表2。

表2 防渗墙混凝土施工配合比

4.4 施工方法

槽板式塑性混凝土采用1台1.0 m3强制式搅拌机拌和，搅拌机配有电子计量系统，正常拌和能力为30 m3/h，满足最大槽孔(长8.8 m)每小时混凝土面上升≥2.0 m的浇筑强度要求。

塑性混凝土水平运输采用HBT50型混凝土泵输送混凝土，在槽孔泥浆中采用直升导管法浇筑混凝土，并采用“套打一钻”法进行槽段连接施工。

4.5 施工质量

施工单位对塑性混凝土进行了机口取样，试件28d龄期检测结果如下:

抗压强度检测121组，最大为6.3 MPa、最小为4.0 MPa、平均值为5.5 MPa，抗压强度检测结果基本满足设计要求(3～5 MPa)。标准差为0.60 MPa、强度离差系数为0.11，说明塑性混凝土抗压强度均匀性好。

渗透系数检测16组，最大为7.5×10-8cm/s、最小为3.0×10-8cm/s、平均为6.3×10-8cm/s，其检测结果均满足设计要求(＜1.0×10-7cm/s)。

弹性模量检测5组，最大为670 MPa、最小为580 MPa、平均值为627 MPa，其检测结果均满足设计要求(500～800 MPa)。

抗折强度检测6组，最大为2.30 MPa、最小为1.21 MPa、平均为1.72 MPa，除最小值外，其余检测结果均满足设计要求(≥1.5 MPa)。

黑龙江省水利工程质量检测中心站对防渗墙混凝土质量进行了监督抽检。抽检抗压强度32组，检测结果为3.9～6.2 MPa，平均5.0 MPa，基本满足设计要求(3～5 MPa);抽检抗折强度5组，抽检结果为1.6～2.1 MPa，满足设计要求(≥1.5 MPa);抽检渗透系数5组，抽检结果为9.3×10-8～5.6×10-8cm/s)，满足设计要求(＜1.0×10-7cm/s);抽检弹性模量5组，抽检结果为540～697 MPa，满足设计要求(500～800 MPa)。

5 施工质量的评价

1)防渗墙工程用水泥、膨润土、粉煤灰、砂石骨料、外加剂、合成纤维等原材料品质检验结果均满足有关标准的要求。

2)施工单位检测抗压强度121组、渗透系数16组、抗折强度6组、弹性模量5组，除有部分抗压强度稍偏高外，其余检测结果均满足设计要求;黑龙江省水利工程质量检测中心站抽检抗压强度32组，抗折强度、渗透系数与弹性模量各5组，以上抽检结果均满足设计要求。

3)对防渗墙钻孔压水试验，实测成墙渗透系数为(5.6～9.3)×10-8cm/s，该实测渗透系数值均满足设计要求(＜1×10-7cm/s)。

4)对局部不合格混凝土进行了凿除处理，挖键槽、加锚筋、设膨胀止水条，最后采用现浇式塑性混凝土浇筑到原设计高程，经以上处理后满足墙体防渗要求。

[1] 金伟，王文波，等.黑龙江省黑河市象山水库除险加固工程初步设计报告[R].长春:中水东北勘测设计研究有限责任公司，2004.

[2] 中国长江三峡工程开发总公司，中国葛洲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.

[3] 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.