塑性混凝土防渗墙在米茂水库大坝除险加固工程中的应用

武艳芳

( 云南省玉溪市水利电力勘测设计院，云南 玉溪653100)

米茂水库位于云南省玉溪市易门县铜厂乡股水村，距易门县城20 km，工程于1968年选址新建，1969年开工建设至1979年基本完成大坝建设。后多次进行扩建，水库控制径流面积20.3 km2，属小(1) 型水库。坝体为土石坝，坝高26.0 m、坝长108 m，坝顶高程1 860.0 m，坝顶宽4 m。总库容289 万m3，死库容20.2 万m3。

1 米茂水库工程概况

米茂水库承担米茂村民小组、股水村民小组和碧多村委会窝拖田村民小组的防洪和农田灌溉任务。经大坝安全鉴定评定为三类坝，防洪安全等级为C 级，大坝抗滑稳定安全等级评价为C 级。坝体压实度低，透水性中等，坝体、坝肩与基面、岸坡接触带渗漏，无倒滤体，下游坝坡脚存在较大的集中漏水点，渗流安全评价为C 级，大坝抗震安全评价为C级。2007年列入除险加固范围，坝体防渗型式根据地质勘查拟定采用塑性混凝土防渗墙方案。［1］

2 塑性混凝土防渗墙设计标准［2］

米茂水库大坝塑性混凝土防渗墙设计墙厚0.4 m，抗压强度R28=1 ～8 MPa，透渗系数K28≤1.0 ×10－7cm/s，弹性模量≤1 000 ～6 500 MPa。槽孔深度为入岩2.0 m，防渗墙轴线长108 m，划分为18个槽段，每个槽段长6.4 m。

3 塑性混凝土防渗墙设计［3 －5］

3.1 施工布置

米茂水库坝顶宽度只有4 m，防渗墙施工场地狭小，采取降坝2.4 m至1 857 m高程来增加工作面至顶宽16 m。受施工场地限制，混凝土拌和输送系统布置在左岸坝肩，泥浆系统利用老溢洪道作为储浆池。导向槽采用C15钢筋混凝土浇筑，顶宽50cm、底宽50cm、深1.0m，墙顶高程1 857 m，见导向槽断面图1。

图1 导向槽断面图

3.2 槽段划分

将塑性混凝土防渗墙划分为18 槽段，每个槽段长度为6.4 m，分一、二期施工，先施工一期槽后施工二期槽。每个槽段设7个主孔、6个副孔，主孔孔径40 cm、副孔孔径60 cm。槽段布孔及施工顺序见图2。

图2 槽段布孔及施工顺序图

3.3 造孔泥浆

造孔泥浆需有良好的流变性能和稳定性能。良好流变性能的泥浆可以有利于稳定地层; 有利于悬浮和携带钻碴，提高钻进效率; 可以减少钻进时槽内的泥浆压力波动，以防止泥浆的漏失和塌孔。泥浆的稳定性使钻进时泥浆中的分散粗颗粒不易下沉和它们不易聚结变大而沉降。米茂水库大坝现场因施工场地条件限制，采用膨润土浆液造孔、清孔，先用1 m3高速搅拌机拌制膨润土浆液，新拌制好的泥浆先进行膨化4 h以上再用于造孔、清孔。为降低施工成本，对膨润土浆液进行净化回收利用。为提高泥浆的抗水泥污染能力和处理轻度污染的泥浆，在泥浆中加入部分纯碱。膨润土浆液性能要求满足表1。

3.4 造孔成槽

米茂水库塑性混凝土防渗墙设计采用4 台CZ－30 钻机“钻劈法”造孔成槽，开孔钻头直径要求＞40 cm。槽段先进行主孔施工，在靠近基岩面时开始取样，并按顺序、深度、位置进行统一编号，填写标签装箱保存，以主孔揭露基岩面，确定槽孔的造孔深度。主孔终孔后劈打副孔，造孔过程中固壁泥浆面保持在导向槽顶面以下30 ～50 cm。要求造孔施工过程中及时清理废水、废浆、废碴。其中一、二期槽接头孔要求采用套打法施工，一期槽混凝土浇筑24 h后，进行套打接头孔，接头孔深度为I 槽接头孔深度，控制钻孔孔斜率，保证墙体的搭接厚度。

表1 膨润土浆液性能控制指标表

3.5 防渗墙混凝土浇筑

清孔验收合格后，即可开展导管安装、搅拌机调试及混凝土输送泵管路搭接等工作，进行防渗墙混凝土浇筑。混凝土浇筑是防渗墙施工的关键工序，混凝土浇筑质量的好坏，关系着防渗墙施工的成败。每个槽段混凝土浇筑设计采用2 套内径φ212 导管直升法，导管中心距槽端距离为1.0 ～1.5 m，两套导管中心距≤4 m，导管底口距槽底控制在15 ～25 cm内，槽底高差＞25 cm时将导管布置在控制范围的最低处。导管接头采用橡胶止水垫进行密封处理，在导管顶部设多节0.5 ～1.0m的短导管，开浇前导管内放入隔离橡皮球。

混凝土设计采用JS750 强制性搅拌机拌制，用HB—50 混凝土输送泵输送混凝土至槽口，开浇前先注入少量水泥砂浆，随即注入足量的混凝土，挤出球塞并埋住导管底端。其中，混凝土的配合比是混凝土防渗墙浇筑质量的关键，选用经过有资质及经验的实验室多组塑性混凝土配合比试验最优施工配合比，设计控制指标见表2。［6］

表2 防渗墙塑性混凝土配合比控制指标表

4 施工质量控制

4.1 槽孔质量控制

1) 防渗墙槽孔质量控制要求: ①防渗墙孔位偏差≤30 mm; ②钻孔孔斜≤0.4%; ③槽壁平整垂直，不存在梅花孔和小墙; ④接头孔的两次孔位中心在任一深度的偏差值不得大于设计墙厚的1/3;⑤终孔入岩深度≥2 m。

2) 二期槽清孔换浆结束之前，用钢丝刷钻头分段清洗接头槽壁上的泥皮，当刷子钻头上基本不带泥屑、孔底淤积厚度不增加时结束接头孔刷洗。

3) 清孔换浆采用传统工艺抽筒法清孔出碴，清孔结束1 h后，对清孔质量进行检验，要满足: ①孔底淤积厚度≤10 cm;②槽内泥浆密度≤1.15 g/cm3，马氏漏斗黏度为32 ～50 s，含砂率≤6%，取样位置距孔底0.5 ～1.0 m。

4.2 混凝土浇筑质量控制

混凝土浇筑质量控制要求: ①开浇前，进行原材料检验，做砂、石筛分试验，并对配合比进行调整; ②对搅拌机电子计量仪表进行校核; ③经常对混凝土坍落度、扩散度进行检测，控制坍落度在18 ～22 cm，扩散度在34 ～40 cm，合格的混凝土才允许送入槽孔浇筑;④导管埋深控制在1 ～6 m，混凝土面上升速度≥2 m/h;⑤控制混凝土面均匀上升，各处高差控制在50 cm内; ⑥槽孔口设置盖板，避免混凝土由导管外撒落在槽孔内，形成“絮凝”; ⑦每隔30 min测量一次槽孔内的混凝土面深度，每隔2 h测量一次导管内混凝土面，并及时绘制混凝土浇筑指示图; ⑧防止混凝土将空气压入导管内，混凝土防渗墙应均匀完整，不得有混浆、夹泥、断墙、孔洞等; ⑨混凝土终浇高程高于设计墙顶高程0.5 m;⑩混凝土浇筑要求连续进行，中断时间≤40 min。

5 塑性混凝土防渗墙应用效果［7］

米茂水库2011年完成塑性混凝土防渗墙施工，施工质量检查中40 cm厚的塑性混凝土防渗墙不宜进行墙体钻孔取芯检测，采用了槽孔口混凝土随机取样，做抗渗、弹模、试压块等试验，18个槽段共计取试压块24 组、抗渗试样10 组、弹模试样10 组，养护28 d做室内试验。抗压强度R28在1 ～8 MPa，透渗系数K28在1.0 ×10－8～2 ×10－8cm/s，弹性模量在1 000 ～6 500 MPa，全部试样均达到设计标准，防渗墙分部工程质量评定为优良。工程中防渗墙浇筑完成后，坝体下游面渗漏潮湿面积明显减少，30 d后已不见渗漏及潮湿现象，说明防渗墙设计及施工对坝体的防渗加固作用取得了显著效果。

6 结 语

塑性混凝土防渗墙广泛应用于航道枢纽工程、水利水电工程及需进行地基防渗处理的其它工程，设计过程中能结合实际地质条件合理选择其作为防渗处理方案，做到精心设计、精细施工，可达到较好适应地形变化、降低工程造价等目的。但在工程设计中应注意控制防渗墙处理在基础部位需贯穿相对隔水层，在坝肩结合部位要有足够深度，各结合部位如深度不足则需帷幕灌浆辅以处理，同时施工过程中宜对造孔泥浆采取循环利用，减少废浆排放，减少泥浆对环境造成的污染，节约造浆及泥浆处理成本，以使工程整体效果更佳。

［1］詹青文. 混凝土防渗墙渗漏分析研究［J］. 中国农村水利水电，2011(7) :112 －114.

［2］盖益民，尹健梅，严磊，等. 沙湾水电站一期围堰防渗墙施工技术［J］. 中国农村水利水电，2008(4) :120 －122.

［3］张强. 薄型混凝土防渗墙在清水河水库除险加固中的应用［J］. 中国农村水利水电，2009 (11) :127 －129.

［4］杨东 孙喜明. 薄壁混凝土防渗墙在副坝除险加固［J］.中国农村水利水电，2005 (10) :79 －80.

［5］唐涛. 某水库除险加固中塑性混凝土防渗墙的应用分析［J］. 大科技，2012(13) :176 －177.

［6］胡超，席军现。邹卓斌，等. 防渗墙工程塑性混凝土配合比设计［J］. 水利水电施工，2012(3) :80 －84.

［7］唐永祥刘井鹏. 塑性混凝土防渗墙技术在南掌水库除险加固工程中的应用［J］. 湖南水利水电，2012( 3) : 24－26.