塑性混凝土防渗墙在朝阳沟水库除险加固工程中的应用

□李松涛（河南省山河建设工程管理有限责任公司）

塑性混凝土防渗墙在朝阳沟水库除险加固工程中的应用

□李松涛（河南省山河建设工程管理有限责任公司）

登封市朝阳沟水库除险加固工程的坝体和坝基防渗均采用塑性混凝土防渗墙，结合该工程，文章主要介绍了塑性混凝土防渗墙的施工方法、质量控制、特殊情况处理等。防渗墙的实施大大提高了朝阳沟水库的防渗能力，保证了水库运行安全，减轻了防洪压力，保障了水库周边地区人民群众生命财产安全。目前大冶镇以朝阳沟水库为依托，建设了朝阳沟森林公园、朝阳沟集中供水厂，对当地社会经济发展起到了较大推动作用。

塑性混凝土防渗墙；水库除险加固；大坝防渗；应用

1 工程概况

朝阳沟水库位于登封市东16km的大冶镇盆窑村北石淙河中下游，属淮河流域颍河水系，控制流域面积52km2，总库容797万m3，属小（1）型水库。水库大坝为均质土坝，坝长328m,最大坝高20.80m。该水库除险加固工程于2009年11月开工，2010年10月完工，2011年4月通过竣工验收。

2 工程地质情况

朝阳沟水库大坝坝基岩性主要为第②层Q2eol+d1低液限粘土，第③卵石及第④层石英砂岩。第③层卵石渗透系数5.79×10-3cm/s，透水性较大，为中等透水；第④层石英砂岩上部为强～中等风化，透水率8.50～14.60Lu，局部为中等透水。坝体第①层人工素填土（低液限粘土）渗透系数4.1×10-5～9.90×10-4cm/s，为弱～中等透水，坝体整体填筑质量较差，上、下游坝坡出现多处沉陷塌坑，防浪墙出现多处裂缝。为解决坝体及坝基渗漏问题，经方案比选后，该工程坝体及坝基防渗采用C5塑性混凝土防渗墙处理方式，防渗墙轴线平行于大坝轴线，成墙范围桩号0-008～0+038和0+046～0+336，长336m，立面范围自大坝坝顶路基高程327.6m向下深入石英砂岩层0.4m。

3 塑性混凝土防渗墙施工

3.1 施工方法

成槽采用CZ-22型冲击钻机配合液压抓斗机钻进，分Ⅰ、Ⅱ期施工；采用粘土泥浆护壁；“泵吸反循环法”或“循环法”置换泥浆清孔；混凝土搅拌站拌和混凝土；混凝土输送泵输送混凝土；泥浆下直升导管法浇筑混凝土；采用“接头管法”进行Ⅰ、Ⅱ期槽段连接；CZ-22型冲击钻机辅助混凝土浇筑。

3.2 槽段划分

单元槽段的划分根据地质条件、混凝土防渗墙壁结构，工程槽段划分：Ⅰ序槽孔长7.50m，Ⅱ序槽孔长5.50m，工程共划分58个槽孔，墙厚0.60m。

3.3 泥浆固壁

为保证冲击成槽的安全和质量，护壁泥浆制作的质量控制非常关键，是关系到槽壁稳定、冲孔速度、混凝土质量、钻头磨损及砂砾石成槽的必备条件。工程采用优质膨润土为主，少量的粘土为辅的泥浆制备材料，造孔用的泥浆材料质量控制主要指标为：比重1.10～1.30，粘度18～25s，含砂率≤5%，胶体率95%，必要时加适量添加剂。

3.4 成槽施工工艺

基岩以上以抓斗施工为主，充分利用抓斗造孔功效高的优势。防渗墙的轴线及高程，依据施工图纸设置基准点加以控制，孔位偏差≤3cm；孔斜率≤4‰，特别是端孔孔斜率≤3‰；遇有含弧石的地层及基岩面倾斜度较大等特除情况时，其孔斜率应控制在6‰以内。Ⅰ、Ⅱ期槽孔的接头孔的2次孔位中心在任意深度的偏差值，≤设计墙厚的1/3。在造孔过程中应全程进行孔斜控制。成孔深度鉴定，当深度满足设计要求时，会同监理、设计、业主代表进行现场确认，以确定终孔深度。

3.5 清槽

在成槽过程中，为把沉积槽底的沉渣清出，需对槽底进行清槽，以提高混凝土防渗墙底的承载力和抗渗能力，提高成墙质量。冲击钻修槽完毕后，再用洗刷锤清刷一序槽段接头，直至不带泥屑为止，清槽使用泵吸法反循环排渣，将沉渣吸入泵管内从管口排出。在清槽过程中，应不断向槽内泵送优质泥浆，以保持液面高度，防止塌孔，清槽工作直至达标为止。即沉渣厚度≤10 cm，孔内泥浆比重<1.25g/cm3，粘度<30s,含砂率<10%要求。

3.6 墙体混凝土浇筑

3.6.1 混凝土拌制

混凝土拌制采用混凝土拌和站集中拌制。拌制混凝土的材料，砂石料均采用级配良好的材料，最大粒径≤20mm，其含泥量≤1%；水泥采用符合国家标准的425MPa普通硅酸盐水泥；水采用（符合JGJ63-89规定）朝阳沟水库库水。混凝土配合比委托河南省水利基本建设工程质量检测中心通过试验确定。混凝土拌制在溢洪道进口拌和场进行，混凝土拌制称量设备精度准确，其称量偏差不超过SDJ207-82第4.3.2条规定，并按监理人的指示定期校核称量精度，混凝土拌和应符合SDJ207-82规定，拌和程序和时间均应通过试验确定。混凝土输送采用混凝土输送泵的输送方法。

3.6.2 混凝土浇筑导管和下设

一是浇筑混凝土采用泥浆下直升导管法，导管内径25cm，浇筑前，导管进行密闭承压试验；二是相邻导管间距≤3.50m；三是导管距一期槽孔端的距离为1.00～1.50m，二期槽孔为0.50～1.00m；四是安装导管时，导管底部出口与孔底距离≤25cm。

3.6.3 混凝土开浇及入仓

要领：一是开浇前每个导管均下入可浮起的木球隔离球塞；二是初浇储料斗容量为1.50m3，开浇时混凝土泵同时供料；三是开浇前先在导管内注入适量的水泥砂浆，并准备好足够数量的混凝土，以使导管中的木球塞被挤出后，能将导管底部埋入混凝土内；四是槽孔底部高低不平时，先从低处浇起；五是混凝土连续浇筑，槽孔内混凝土面上升速度≥2m/h，平均速度为4m/h，并连续上升至墙顶。

3.6.4 混凝土浇筑过程的控制方法

一是导管埋入混凝土内的深度≥2.00m，不宜大于6.00m；二是槽孔内混凝土均匀上升；其高差控制在0.50m以内，每30min测量一次混凝土面，每2h测定一次导管内混凝土面，在开浇和结尾时应适当增加测量次数；三是浇筑混凝土时孔口设置钢盖板，防止混凝土及其它杂物散落槽孔内，同时严禁不合格的混凝土进入槽孔内；四是在混凝土浇筑时，认真做好测量、观察记录，每一单元槽段塑性混凝土制作抗压强度试件一组，每5个槽段塑性混凝土分别制作抗渗压力及弹性模量试件各一组，试件在槽口入口处随机取样。

3.7 墙段连接

一、二期防渗墙施工后在一期和二期结合处采用钻凿法施工接头孔，孔径为600mm。墙段连接采用双反弧桩柱法，双反弧桩柱弧顶间距为墙厚的1.30倍；钻凿双反弧桩孔，钻头不得扭转，桩孔孔斜应符合SL174-96《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》3.0.12规定标准，钻完桩孔后，需用专用的机具将其两端槽混凝土上所附泥皮及地层残留物全部清除。

3.8 特殊情况处理

3.8.1 造孔成槽过程中如出现塌孔、大坝裂缝现象，需立即处理，对固壁泥浆配比及造孔手段进行调整，确保孔壁稳定，对施工过程中产生的裂缝，采用加固措施进行处理。

3.8.2 在成槽过程中，对固壁泥浆漏失量作详细测试和记录，当发现固壁泥浆漏失严重时，应及时堵漏和补浆，采取措施进行处理。现场备有足够的堵漏材料，如粘土球、锯末、水泥和足够泥浆；适当调整泥浆配比，并适当放缓速度，待固壁泥浆漏失量正常后再恢复正常挖槽，必要时向泥浆中掺加堵漏剂。

4 防渗墙效果

工程竣工后，共完成混凝土防渗墙面积8238.89m2，河南省水利基本建设工程质量检测中心站对防渗墙进行了检测，注水试验共选择1＃、2＃、3＃3个孔。检测结论为：渗透系数在1.13×10-8～2.59×10-8cm/s之间，均满足设计要求，开挖检查墙体无夹泥、裂缝现象，成墙质量好；用地质雷达检测墙段连续性较好，满足设计要求。

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2013-12-18

李 迪）