澄碧河水库主坝塑性混凝土防渗墙施工技术及质量控制

张 彤

（广西桂禹工程咨询有限公司，南宁 530023）

澄碧河水库主坝塑性混凝土防渗墙施工技术及质量控制

张 彤

（广西桂禹工程咨询有限公司，南宁 530023）

介绍了澄碧河水库主坝坝体填土压实性不足，坝顶出现的不均匀沉降和裂隙等问题。大坝加固采用塑性混凝土防渗墙施工，论述了塑性混凝土防渗墙施工的主要内容，探讨了施工工艺流程及各施工阶段的质量控制措施。

塑性混凝土；防渗墙；施工；质量控制；质量检验；澄碧河水库

1 工程概况

广西百色市澄碧河水库位于右江支流澄碧河的下游，是一座具有发电、养鱼和供水等综合效益的大（1）型水利枢纽工程。工程于1958年开工，1961年基本建成并投入运行，后于1963～1978年和1987～1988年两次加固，但工程仍存在设计标准不满足现行规范要求的问题。澄碧河水库坝高70.4 m，坝底宽465 m，坝顶长425 m，宽6 m，是目前广西最大土坝，也是中国三大土坝之一。

水库大坝目前存在的主要问题有：大坝坝体填土压实度、坝顶宽度、大坝的上下游坝坡抗震稳定不能满足要求，坝顶出现不均匀沉降和裂隙；坝体局部渗透坡降小于允许值等问题，影响安全运行。澄碧河水库地理位置十分重要，一旦失事将威胁下游百色市区、田阳县城、田东县城等地区人口30万以上、耕地25万亩及324国道、南昆高速公路、南昆铁路以及数条省道的安全通行。为消除工程安全隐患，确保水库防洪安全，对澄碧河水库主坝采用塑性混凝土防渗墙加固。

2 主要施工内容

澄碧河水库坝体防渗墙工程主要施工内容有大坝内设C15混凝土防渗墙，设计墙厚0.8 m，墙顶高程188.20 m，墙底部嵌入基岩0.5 m，施工时需先将坝顶开挖至188.20 m高程。新建混凝土防渗墙轴线长390.0 m，沿轴线从左至右共设63个槽段，最浅墙深约11.3 m，最大墙深约75.2 m。防渗墙混凝土等级为C20，抗渗等级W8。工程于2015年1月18日正式开工，依照施工进度计划防渗墙工程要求于汛期前完成，由于百色市右江区5月份即进入汛期，施工期不到3个月，因此坝体防渗墙施工面临时间紧，任务重，责任大的三大挑战。

3 防渗墙施工准备阶段质量控制

3.1 施工前确定防渗施工方案、施工程序，拟定施工工艺流程

项目施工前，项目总监组织建设单位、设计单位及施工单位召开了设计交底及图纸会审会议，由设计单位项目负责人向参建各方进行详细的技术交底，明确说明防渗墙的设计参数，技术指标，项目施工条件以及与其它施工项目的关联，并就参建各方针对施工图纸的错漏和疑问进行更正解答。施工图纸经项目总监组织核查无误后签发施工单位开展施工前期准备工作。针对防渗墙施工项目组织召开专题会议，对施工工艺、机械设备及项目造价进行研讨，按照设计图纸及施工规范要求，结合以往工程施工经验针对本工程地质条件及工期等要求，参建各方确定工程混凝土防渗墙总体施工方案如下：

（1）防渗墙施工采用“抓取法”，即抓斗挖掘地层，形成槽孔。

（2）采用优质膨润土泥浆护壁，确保孔壁稳定。

（3）经监理工程师及现场业主代表终孔检验后，采取“气举法”或“抓斗捞取法”清孔。

（4）采用已经属于成熟工艺的“直升导管法”于泥浆下浇筑混凝土。

（5）采用BG420/100型液压拔管机进行“接头管法”墙段连接，节省混凝土浇筑量及节约接头钻凿工时，并最大限度地保证接缝质量。

（6）坝体防渗墙下方基岩帷幕灌浆预埋管采用特制钢桁架定位下设。

参建各方确定混凝土防渗墙施工程序为：场地平整 构筑施工平台 抓斗施工 终孔验收 下设接头管和预埋管及混凝土导管 浇筑混凝土。

混凝土防渗墙按槽段划分，分二期进行，先施工一期槽孔，后施工二期槽孔。

参建各方以施工方案为基础，按照设计图纸及施工规范要求，结合以往工程施工经拟定了项目混凝土防渗墙施工工艺流程，要求施工过程中施工单位必须严格按照工艺流程实施，监理机构严格监督，施工前须检查施工场地是否达到施工条件要求，复核导墙施工是否沿轴线开展，孔位与施工槽段是否正确。检查施工机械、仪器仪表是否齐备且正常运转，施工作业人员及技术管理人员是否到位。

混凝土防渗墙施工工艺流程见图1。

图1 防渗墙施工工艺流程框图

3.2 施工原材料，中间产品控制

用于防渗墙施工的中间产品和原材料必须符合《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》（SL174—2014）中的材料要求规定，并满足设计图纸要求，在现场监理人员见证下由施工方按照规定频次取样，送具备相应资质等级的检测单位检验合格后方能使用。原材料主要包括：水泥、膨润土、细骨料、粗骨料、外加剂。水泥选用广西田阳县生产的散装“红水河牌”P.O42.5普通硅酸盐水泥；细骨料选用百色那坡县出产天然砂；粗骨料选用田东县出产的（5～20）mm和（20～40）mm粒级人工碎石；外加剂使用武汉华东化工有限公司生产的木质素磺酸钙；膨润土选用湖南临澧县生产的钙基膨润土。发包人，监理机构对承包人进场原材料及中间产品进行见证取样，委托广西中水工程检测有限公司检测，送检样品均符合现行相关技术检验标准的质量要求，同意投入使用。

3.3 防渗墙混凝土配合比控制

在施工原材料及中间产品检验符合要求的基础上，参建单位又立即委托广西中水工程检测有限公司，结合本工程实际情况及项目施工有关技术要求进行工程防渗墙混凝土配合比试验工作，具体包括混凝土试配及抗压强度、抗渗性能、抗压弹性模量等参数试验。

工程防渗混凝土主要物理力学技术指标见表1。

表1 防渗墙混凝土主要物理力学技术指标

试验严格按照《水利水电工程混凝土施工技术规范》（SL174—2014）及项目有关技术要求，采用不同水泥，膨润土用量进行混凝土适配，试验结果见表2。

表2 混凝土试配试验结果

试验结果有序可靠，其中序号1的配合比试验结果符合防渗墙混凝土设计指标要求，同时对序号1的配合比进行混凝土拌合物的性能试验，结果见表3。

表3 混凝土拌合物性能试验

由表2与3可知，检测结果有序可靠，其中序号1的配合比实验结果符合防渗墙混凝土的设计指标要求，拌合物性能满足试验要求，最终为委托试验室推荐的配合比（见表4）。

防渗墙混凝土配合比设计试验报告经施工单位申报，由监理机构审批同意于项目施工中使用。

表4 广西百色市程碧河水库出险加固工程防渗墙混凝土配合比

3.4 进行生产性试验，确定防渗墙施工的有关技术参数

根据施工规范，招标文件和设计施工图要求，为确保防渗墙整体的施工质量，对防渗墙施工采用的相关技术参数的合理性进行验证，施工单位在监理机构的监督与业主的见证下，按照经总监审批的防渗墙生产性试验方案于防渗工程所在部位两端选取F-45#、51#两个槽孔进行生产性试验。

本次生产性试验是对槽孔造孔、成槽和混凝土防渗墙有关参数、材料、设备性能及施工工艺措施等内容作验证性试验，取得造孔设备性能、泥浆固壁性能、混凝土配合比性能、造孔、清孔、浇筑工艺、接头管工艺进行墙段连接的可行性及分析成槽条件来确定槽孔分段长度等资料及经验。试验槽段于2015年1月26日开始开挖槽孔，并于2015年2月3日顺利施工完毕。试验槽段在28 d后对成墙效果进行质量检查，经钻芯取样检测和注水试验，墙体质量符合设计要求，参建各方对施工过程和试验结果进行检验分析，获得结论如下：

（1）通过本次防渗墙F-45#、51#生产性试验槽孔，反映采用的造孔设备性能良好，设备配置和利用“纯抓法”成槽与本工程大坝地层特性匹配；槽孔划分和长度符合要求，注意施工设备荷载集中，可采用跳槽施工等技术措施；基岩鉴定方法可行，能保证入岩深度；

（2）固壁泥浆配合比和性能良好，起到保持孔壁稳定、悬浮钻渣及冷却机具的作用，浆液配比可行；

（3）清孔采用的“气举法”与本工程土层和砂岩地层特性匹配，清孔换浆1 h后泥浆检验指标符合施工规范和设计要求，工艺可行；

（4）接头管法工艺成熟且设备性能可靠，能保证接头质量，施工中严格控制接头管垂直度，控制好起拔时间；预埋管（桁架）工艺符合施工规范和设计要求；

（5）拌合站设备包括搅拌机、配料机及混凝土泵配置和性能符合施工要求；对大宗的原材料称量准确，拌合时间和搅拌的混凝土性能良好，施工配合比可行，符合施工规范和设计要求。施工中应加强对设备保养和检修，保证混凝土浇筑的连续性；

（6）混凝土浇筑工序符合施工规范和设计要求。浇筑时应控制10 m以下浇筑速度不小于2 m/h，10 m以上浇筑速度不大于3 m/h，施工过程中对坝体安全进行观测。

综上所述，混凝土防渗墙F-45#、51#试验槽孔的参数和工艺，说明混凝土防渗墙现场生产性试验方案可行，编制的混凝土防渗墙施工方案可用于日后混凝土防渗墙施工。

4 防渗墙施工实施阶段质量控制

在做好防渗墙施工准备阶段质量控制的基础上，严格按照经审批的混凝土防渗墙施工方案开展施工，在防渗墙施工实施阶段应重点抓好槽孔建造施工与墙体混凝土浇筑施工过程的质量控制。

4.1 槽孔建造施工质量控制

4.1.1 成槽方法

依照施工方案采用“纯抓法”工艺进行槽孔建造，达到快速成槽的目的。项目配备4台液压抓斗机对基岩以上部分采用抓斗抓取，底部基岩采用钢丝绳抓斗配重锤钻凿。

4.1.2 成槽孔形控制及终孔

（1）孔形控制。槽孔建造施工过程中，应确保各单孔中心线位于设计防渗墙中心线上，误差不得大于3 cm。

在造孔过程中，应全程进行孔斜控制，槽孔壁面应平整垂直，槽孔两端主孔孔斜率不允许大于3‰，其它槽孔孔斜率不允许大于4‰，防止偏斜，且尽量使相邻的槽段偏斜方向保持一致，整个槽孔孔壁不应形成波浪形小墙并且无探头石。

造孔过程采用“重锤法”对造孔孔斜进行测量，一旦发现偏斜，立即采用回填块石后重新造孔的方法进行纠偏，在终孔验收时参建各方再对孔斜率进行联检。

（2）终孔。根据设计图纸要求，防渗墙穿过坝基砂层，弱风化岩层应入岩0.5～1 m，强风化岩层应入岩1.5～2.0 m。

施工前可根据防渗墙施工前的先导孔钻取芯样，研究分析出每个槽孔基岩面的大致深度，同时在施工过程中，可根据对连续不断抽出的钻渣进行观察分析，进而判断出槽孔岩面位置。抽出来的钻渣应取样保存，报监理工程师核实，确定最终终孔深度。

在大坝两岸岩面陡坡段，每个槽孔底线采用2～3个阶梯坎型式，并保证相邻孔终孔深度高差不大于1.0 m。在大坝中间部位岩面平缓地段，每个槽孔的底线应尽量水平。

4.1.3 清孔换浆和接头孔的刷洗

槽孔终孔后应立即组织开展槽孔的清孔换浆工作，二期槽终孔后还应对接头孔进行刷洗工作。

（1）清孔换浆。槽孔终孔验收合格后，验证孔内泥浆指标是否满足浇筑混凝土前的指标要求，若满足，用抽筒捞取沉渣；若不满足，采用“气举法”清孔。

“气举法”清孔时，将排砂管下入孔内距离孔底20～50 cm，启动空压机，孔底浆碴被空气循环吸出孔外至泥浆净化系统，被净化后的泥浆流回槽孔内；同时，浆液缺失部分补充新鲜泥浆。清孔时还可以下入钻头不断搅动孔底沉积物，以彻底清除沉碴。一个单孔清孔完毕后，移动排砂管，逐孔进行清孔。“气举法”具有清孔工艺简单，质量好，孔内淤积少，造孔时被污染的泥浆可大批量的抽吸出孔外进行净化，保证泥浆在长时间静置后仍有较高的清洁度的特点。

（2）刷洗接头孔。为达到孔底淤积不再增加，刷子钻头不带泥屑的刷洗结束标准，接头孔刷洗施工应使用具有一定重量的圆形钢丝刷子，不断调整钢丝绳位置令钢丝刷对接头孔孔壁进行施压，与此同时利用钻机带动刷子不断地由孔底至孔口进行往返运动，从而达到对孔壁进行清洗的目的。

经现场监理与业主代表对清孔效果进行检验合格，由监理工程师签发清孔验收合格记录后，才可以对下道工序开展施工。

4.2 墙体混凝土浇筑施工质量控制

泥浆下混凝土防渗墙成墙施工应严格按照经审批的施工方案和施工技术规范要求开展施工，施工过程中必须严格遵循如下质量控制要点：

（1）浇筑混凝土宜采用泥浆下设直升导管，导管内径为20～25 cm，浇筑时导管应定期进行密闭承压试验。

（2）混凝土的拌和、运输应保证浇筑施工能够连续进行，若因故中断，时间不能超过40 min。

（3）一期槽孔两端的导管距孔端应小于1.5 m，二期槽孔两端的导管距孔端应小于1.0 m，导管间距不得大于3.5 m。

（4）开始浇筑前，每根导管均应下入可浮起的木球或排水胆进行隔离，堵塞导管底部。安装导管时，导管底部出口与孔底板距离不得大于25 cm，并不应大于1.5倍木球直径。当孔底高差大于25 cm时，导管中心应放在该导管控制范围的最低处。

（5）开始浇筑前，应先在导管内注入适量的水泥砂浆，并准备足够数量的混凝土，以使导管底部的木球塞被挤出后，能将导管底端埋入混凝土内。当槽孔底部高低不平时，应先从低处浇筑起。

（6）混凝土必须连续浇筑，槽孔内混凝土面上升速度不应小于2 m/h，也不宜过快，并连续上升至施工平台高程顶面。

（7）导管埋入混凝土内的深度应保持在2.0～4.0 m之间，以免泥浆进入导管内。

（8）槽孔内混凝土面应均匀上升，其高差应控制在0.5 m以内。每30 min测量一次混凝土面，每2 h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。

（9）严禁不符合要求的混凝土入槽，夏季施工应控制入槽混凝土温度在28°C以内。

（10）浇筑混凝土时，发现导管漏浆或混凝土内混入泥浆，应及时报告监理人员，及时研究进行处理。

（11）防渗墙顶部50 cm高的墙体混凝土应凿除后重新浇筑。

5 混凝土防渗墙成墙质量检查

混凝土防渗墙浇筑完成后，参建各方要对完成的浇筑成果进行质量检验。检验方法包括：

（1）混凝土防渗墙成墙后，施工单位将全套施工资料报监理机构审核，并由监理机构根据施工资料指定检查的位置和方法，确定检验方案。

（2）钻孔检查孔应在成墙一个月后进行，检查孔沿防渗墙中心线布置，平均每50 m不少于1个孔，每孔应做芯样描述和力学性能测试，并要求分段进行注水试验，检查孔孔斜控制在0.5%以内；孔位错误，检查孔不大于±1.0 cm，孔深应大于防渗墙深度1.0 m。

（3）混凝土浇筑槽口取样试验数量应与常规混凝土试验要求相同，钻孔取芯为每一检查孔取样不少于3组。室内物理力学性能试验，项目包括抗压、弹模、抗渗强度，并选取适量试样进行抗拉强度试验。

（4）墙体混凝土质量控制与检查要求按照《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》（SL174-2 014）执行；注水试验K〈i×10-7 cm/s（1 i〈10）。

（5）混凝土防渗墙中的检查孔应采用粘土水泥浆压浆封孔，粘土掺量小于30%。

（6）当检查发现不合格的槽孔段时，施工单位应立即研究分析问题原因，编制处理方案报监理机构审批，根据监理审批同意的处理方案进行处理，直至合格为止。

（7）当检查发现不合格的槽孔段时，在不合格部位应研究增加检查孔数量。

（8）对防渗墙接头采用开挖方式进行检查，部位和数量由监理单位根据现场施工情况和检查结果确定。

6 结语

百色市澄碧河水库主坝坝塑性混凝土防渗墙施工自2015年3月6日正式开始施工，至2015年5月10日结束，共完成63个槽孔，浇筑砼13 415.98 m3，截水面积16 769.98 m2，造孔进尺20 962.47 m，完成防渗墙轴线总长度371 m。经参建各方现场开挖检查，防渗墙成墙效果显著，监理机构与施工方按照规定频次现场见证取样制作混凝土试块与钻孔取芯检验、钻孔注水试验、芯样室内物理力学指标检验，监理机构独立开展平行检测，抽检的防渗墙试块抗压强度、抗渗性能、弹性模量等各项指标检测均满足设计要求，工程质量符合规范和设计要求，施工速度满足总进度计划要求，项目经受住2015年汛期的考验，确保工程安全度汛。

百色市澄碧河水库主坝坝塑性混凝土防渗墙施工项目，在施工准备阶段施工工艺策划，配比的优化选择，严谨开展生产性试验，在施工开展阶段做好槽孔建造和混凝土浇筑的质量控制，施工后期做好质量检查工作，都是塑性混凝土防渗墙施工正确和有益的探索，取得了良好效果，为今后类似工程提供了参考和借鉴。

（责任编辑：刘征湛）

Main dam plastic concrete anti-seepage wall construction technique and quality control of Chengbihe Reservoir

ZHANG Tong
（Guangxi Guiyu Construction Consultant Co.，Ltd.，Nanning 530023，China）

An introduction was made on the problems of main dam of Chengbihe Reservoir，including insufficient compaction degree of dam body earth fill，non-uniform settlement and fissures on dam crest etc.For reinforcement of main dam，plastic concrete anti-seepage wall was constructed.The author discussed the major contents of con⁃struction，and probed into the technical procedures of construction as well as the quality control measures for vari⁃ous construction stages.

Plastic concrete；anti-seepage wall；construction；quality control；quality inspection；Chengbihe Reservoir

TV534.8

B

1003-1510（2016）03-0055-05

2016-03-15

张 彤（1982-），男（壮族），广西靖西人，广西桂禹工程咨询有限公司工程师，主要从事水利工程施工监理工作。