黑河象山水库塑性防渗墙施工

张殿民

（黑河市象山电厂，黑龙江 黑河 164300）

1 工程概况

黑河象山水库位于黑河市爱辉区法别拉河中游，距黑河72 km，总库容3.34亿m3，建于1992年，大坝为沥青混凝土堆石坝，最大坝高50.7 m，坝长285 m。水库建设时由于坝体容重偏低、坝坡陡等原因造成坝体水平变形过大，致使沥青混凝土心墙开裂，漏水严重。故决定增加上下游压重，在原沥青心墙上游修建塑性混凝土防渗墙对大坝渗漏问题进行彻底处理。防渗墙轴线长281.5 m，墙厚0.8 m墙底嵌入弱风化基岩不小于0.8 m，塑性抗混凝土压强度 3～5 MPa，渗透系数 K28＜1×10-7cm/s, 塌落度度 20～24 cm，扩散度34～40 m，防渗墙面积12319.96 m2。

坝基岩石为花岗闪长岩，节理裂隙发育，河床覆盖层为多层结构，厚6～7 m，有砂砾石、中粗砂、亚黏土、淤泥等。

2 施工技术特点

2.1 造孔机械

根据该工程特点，施工中投入20台冲击式钻机进行砂砾石中成槽和钻进下部基岩及一、二期槽段接头混凝土。

2.2 导向槽

为了保证上部砂砾石稳定和成槽位置不因钻机震动而塌方，导向槽沿轴线方向建造，导向槽采用钢筋混凝土形式，导向槽净宽为90 cm、深1.5 m，两侧边墙采用矩形断面，开挖后立模浇注。

2.3 予灌浓浆

新防渗墙建造在原防渗墙的砂砾石过度层中，这样的地层如不进行处理，造孔时塌孔严重，成槽困难。灌浆孔沿防渗墙中心线单排布置，孔距1.5 m，孔径146 mm。浓浆用普通硅酸盐水泥，膨润土浆液，其配合比为 水600 kg水泥200 kg，膨润土400 kg，予灌浓浆分两序进行，自下而上分段进行。

2.4 钻劈法

防渗墙所有槽段均采用冲击钻机钻主孔，然后劈打副孔、清除小墙的方法。为了获得理想的施工速度，在施工前期对4种钻头进行了比较。1）十字钻头。优点是适用任何情况的地层，施工中对孔壁有挤压密实作用，特别是能对坚硬岩石进行钻进；缺点是工效低，成槽时间长。2）空心六角钻头。优点是钻具较长，一般为4.0～5.0 m，对地层的切削能力较强，导向性能好；缺点是对地层的适应性较差，仅适用于黏土层的施工。3）套筒阶梯钻头。优点是能配合冲击反循环钻机施工，适用于各种地层，而且工效高；缺点是在漏失地层中施工因其造孔原理是钻刃破碎岩石，弧板进行切削扩孔，对空壁的挤压作用差，易引起漏浆造成孔壁坍塌。4）套筒双反弧钻头。优点是与冲击反循环钻机配合使用，使用于岩石外的各种地层的副孔壁打，不留小墙，工效较高；缺点是在遇到孤石、漂石是易出现卡钻，同时清除主孔回填时需要更换钻头。根据此次施工特点，施工中较多地使用了十字钻头。

2.5 造孔孔斜控制

孔斜是影响工效的关键，尤其砂砾石层，进尺易、纠偏难。冲击过程要控制孔斜，施工中每进尺2 m测量一次孔斜，特殊地段加密测量，发现孔斜超过设计值时立即纠偏。

3 固壁泥浆

1）膨润土。使用黑龙江省龙江县镇安膨润土，其性能指标为：细度，过200目筛不小于95%；造浆率不小于13 m3/t；胶质率不小于68%。

2）泥浆搅拌。采用2台WG一800型泥浆搅拌机，生产率为50 m3/（台·班）。膨润土泥浆浓度为8%，搅制出的泥浆静置24 h后，要求密度为1.04～1.06 g/cm3，黏度为34～37 s。

3）泥浆供应。采用2台3PN泥浆泵接3″胶管送至个施工槽段。

4）泥浆回收。槽孔浇筑混凝土时，在导向槽上架设1台3PN泥浆泵回收混凝土，置换出来的为被污染的泥浆，以重复利用，降低施工成本。

5）清孔泥浆。清孔工作结束后1 h，自距孔底小于或等于1.0 m处取泥浆检测，最大密度为1.19 g/m3，最小为1.04 g/cm3，最大黏度为29 s（苏式漏斗），最大含砂率7%，最小含砂率2%。

4 槽孔混凝土浇筑

设计单位根据设计要求提出混凝土配合比为：水343 kg/m3，水泥 172 kg/m3，砂石 1534 kg/m3，膨润土 81 kg/m3，粉煤灰 80 kg/m3，纤维 0.9 kg/m3。

1）混凝土供应强度一般采用下列公式进行估算：

Q=aklbv

式中：Q——混凝土供应强度；a——保证系数，一般取1.5；k——槽孔扩孔系数，一般取1.2，特殊情况另计；l——槽孔长度；b——槽孔宽度；v——混凝土上升速度，一般取4～5 m/h。

由公式可以算出混凝土供应强度需达到30 m3/h。施工中，混凝土拌和站设置1台JZM750型混凝土搅拌机和l台PRDl500型配料机，该机混凝土生产能力为30 m3/h，满足了施工需要。

2）运混凝土输：搅拌好的混凝土用混凝土泵直接打到待浇段料仓内，经料斗，溜槽进入导管到入槽。

3）混凝土浇筑：采用直升导管法，开浇前在导管内放置略小于导管内径的皮球隔离泥浆，然后注入足够的混凝土，使只一举把导管底部包住，然后继续灌入混凝土，直至浇筑结束。

4）混凝士检测：现场试验室在仓口随机取样，检测结果表明，每个槽段的混凝土试块抗压强度均在3～5 MPa之间，最大为 5.2 MPa，最小为 3.7 MPa，平均值 4.6 MPa，混凝土离差系数Cv为0.17，强度保证率93%，满足混凝士优良标准。该工程共抽样检34组抗渗试块，经过试验，渗透系数均小于1×10-7cm/s，合格率100%。此次施工历时109 d，形成截水面积12319.86 m2，施工速度较快。

5 结语

从整个施工过程来看，要想保证工程质量就要根据实际情况制定很好的预防措施，避免在施工中出现意外事故。使用合适的泥浆可以有效地预防塌孔，控制好孔斜，不仅保证了施工质量，还减少了纠偏等辅助工作时间，提高了工效；下设导管前检查导管质量和法兰盘的连接，水下浇筑混凝土过程中要控制各导管入仓混凝土的均衡，保证混凝土面均匀上升，确保成墙的质量等。