低弹模混凝土施工技术在病险土石坝中的应用

许晶昌

(福建誉丰建设工程有限公司，福建 宁德 352100)

1 工程概况

某水库工程为一座兼供水、发电、防洪为一体的中型水库，大坝采用黏土心墙土石混合坝，坝顶设计高程为77.78 m，心墙顶设计高程为75.26 m，坝顶宽度为78.5 m，该土石坝经过30多年的持续使用，出现了较多的病害，坝体出现了渗漏的问题，对坝体的正常运营造成了比较大的影响，需对病险土石坝进行加固处理。结合该土石坝的实际情况，设计采用低弹模混凝土防渗墙进行处理。

2 低弹模混凝土防渗墙应用机理

低弹模混凝土防渗墙在进行施工时，需借助专业的设备，在坝体或者具有透水性能的地基中，开挖槽孔，并且借助泥浆来对其进行固定，在进行混凝土浇筑时，采用直升导管来进行混凝土的灌输，从而形成连续的混凝土墙体，实现防渗漏的目标。在对基础防渗墙进行处理时，由于上部结构和坝体相互连接，在墙体下部进行基岩弱风化层的嵌入；在对坝体防渗墙进行处理时，可将墙体下部和基础防渗墙体进行连接；在对坝体和坝基的防渗墙进行处理时，施工人员可从坝顶部来进行槽孔的开凿，并直接与基岩弱风化层进行连接。本工程中，坝体防水墙在进行材料的选择过程中，选用低弹模混凝土材料，能有效地降低水泥的使用量，并且在混凝土材料中加入大量的膨润土，增加了混凝土的流动性能，由于其弹模低，能有效地适应地层，解决了混凝土在水的作用下应力集中而产生裂缝的现象，提高了墙体的防渗透效果[1]。

3 防渗墙施工

3.1 施工布置

在进行防渗墙施工平台选择时，将坝顶56.2 m处作为施工平台。施工人员需根据防渗墙的设计轴线来确定防渗墙的中心位置，进行导槽的构建，再借助混凝土来对导槽进行浇筑。完成导槽的浇筑工作后，再进行施工平台的填筑操作。在坝体下游位置进行泥浆的制备操作，需要搅拌机和人工配合进行工作。施工过程中所使用的水源主要来源于水库，借助供水管道流向施工区域。施工过程中所使用的电力资源需从坝下电厂引入。

3.2 混凝土导向槽施工

施工人员将混凝土防渗墙进行均匀划分，根据总长度划分为6 m和7 m的槽段若干。如图1所示为槽段划分示意图。在对导向槽进行浇筑时，选择混凝土连续板梁来进行施工操作，并且将混凝土的浇筑高度控制在1.0 m。在进行导向槽开挖和混凝土浇筑操作前，施工人员需对防渗墙轴线进行测量和放样，并且详细记录测量数据。在进行导向槽浇筑时，需满足以下几方面的要求：(1)确保导向槽混凝土表面平整光滑；(2)导向槽需要和防渗墙中心线为相对平行的状态，并且将误差控制在要求范围内；(3)确保导向槽顶面高程整体误差和单幅误差控制在要求范围内。在地槽段清孔施工过程中，为了有效地避免其他槽段内的泥浆进入到已经清理完成的槽段内，在导向槽混凝土完成拆模操作后，及时进行黏土的回填操作[2]。此外，采用这种方式还能有效地避免未施工槽段发生移位现象。

图1 槽段划分示意图

3.3 冲击造孔成槽

根据本工程所处环境的地质条件，选择液压抓斗和冲击钻机来进行施工操作。在进行防渗墙坝体施工时，借助抓斗机来进行成槽操作，采用冲击钻机来进行平底操作。

液压抓斗参数设置：斗体厚度为78 cm，开斗宽度为280 cm，斗重量为12.2 t。

冲击钻机参数设置：钻头直径为58 cm，钻头重量为4 t，成孔最大深度为80 m。

施工槽孔长度的确定：为了减少槽段之间的连接数目，需根据实际情况来增加槽段的长度，但是，本工程在施工过程中，受到地质条件和成槽深度的限制，在进行槽段长度设置时不宜过长。通过对施工的各项因素进行分析后，确定出最佳的槽段长度为7.2 m，并且将槽段分为Ⅰ期槽和Ⅱ期槽，采用间隔布置的方式来进行操作。

冲击钻机进入岩石的施工顺序如下：施工人员对主孔进行开凿→按照施工顺序依次对副孔进行开凿→对主孔和副孔之间存在的“小墙”进行及时的清除。

采用“抓斗成槽，冲击钻平底”方式来进行施工，能充分地发挥机械设备的优势特点：冲击钻机具有较强的凿岩能力，并且采用抓斗机来进行操作，能有效地提高施工效率，开凿的孔洞质量较好。在进行抓斗操作时，若遇到硬度较高的岩石，施工人员可以将冲击钻机换上进行操作，能广泛地适用于各种地层环境。主孔的导向作业能有效地避免抓斗在进行槽孔作业时发生偏移现象，当地层为黏土时，可以借助回旋机来进行操作，能有效地提高钻进速度和钻进效果。当在基岩进行凿孔操作时，可以根据施工情况来进行凿孔方法的选择。

3.4 泥浆置换及清孔验收

(1)护壁泥浆。在进行水泥类型选择过程中，需选择高质量的水泥，能确保孔壁的稳定性和混凝土的浇筑质量。在本工程中，制浆材料主要选择浙江临安生产的Ⅱ级钠基膨润土，外加剂和分散剂主要从附近的化工厂进行购买。如表1所示为泥浆的配比详情。新配置完成的泥浆在24 h内可使用，在施工不同阶段需根据要求来对泥浆的性能进行测试，确保其符合施工要求。

表1 泥浆配比表

(2)造孔质量标准。在进行造孔操作时，需要严格按照施工要求来进行操作，且孔洞需要满足以下几点要求：孔位偏差≤3 cm；Ⅰ期槽孔和Ⅱ期槽孔的偏差≤规定要求。在施工过程中，采用冲击钻机来进行主孔的开凿，并且确保其深度符合要求，然后再借助钢丝绳连接抓斗进行副孔的开凿。

(3)终孔和清孔操作完成后，需要对槽孔进行验收，各方面符合要求之后再对孔洞进行全面的清理，最后进行浆液的更换。清空换浆的质量直接影响着防渗墙的防渗效果。采用传统抽筒排碴方式来对杂质进行清理时，难以有效地排除浆液中的颗粒物质。因此，在本工程中，采用泵吸反循环法来进行操作，砂石借助泵的作用力来进行排出，并且对底部的泥浆和沉碴进行抽取，借助净化装置来对泥浆进行净化处理之后再返回到槽孔内，并且施工人员需要及时进行泥浆的补充。对于污染严重的泥浆需要及时将其运输到施工现场外，避免影响泥浆质量。Ⅱ期槽孔完成清孔换浆作业后，施工人员需借助钢丝刷来对钻头进行彻底的洗刷，当刷子、钻头不带泥屑时，即可判定为合格[3]。并且安排专业的人员来对清孔质量进行检验，检验合格后才能进行后续的操作。

3.5 泥浆下混凝土浇筑

在对泥浆下进行混凝土浇筑时，采用直升式导管法来进行操作，并且严格按照施工要求来进行。

在进行导管连接时，需确保其密封性良好，并且接头处不可出现漏浆现象。在使用导管之前，施工人员需对导管进行试验，检查其密封性。在混凝土浇筑后期，施工人员需要对导管进行多次提放，不然会出现堵塞现象。此外，在进行混凝土浇筑时，需要确保硬度符合设计要求。

在进行混凝土浇筑过程中，需确保材料连续不间断供应，并且按照要求来进行导管的埋入操作，避免混凝土堵塞导管现象的出现。随着混凝土高度的不断上升，需对混凝土进行测量，并且做好记录工作，为后续的工作奠定基础。为了有效地保证混凝土的浇筑质量，施工人员需要进行混凝土浇筑示意图，按照要求来进行作业。

3.6 防渗墙合拢段处理

由于地下水流会直接影响着防渗墙合拢段的质量，因此，在实际的施工过程中，需要重视合拢段槽孔类型的选择，这样才能有效地确保施工安全，提高施工质量。在本工程中，采用“冲击套打法”来进行防渗墙接头的施工操作，在Ⅰ期槽段进行施工时，在槽孔上游位置设置降水井，并且安装滤网，确保人身安全[4]。在井内进行水泵安装，连续进行抽水操作，将地下水位降低到施工要求内。采用这种方法来进行施工，能提高施工的效率，简化施工操作，确保接头密封性良好。

4 防渗墙质量检测

根据施工要求，来对防渗墙进行质量检测，确保防渗墙的密实性、防渗性能和混凝土的质量符合要求。常规的检测方式为，施工人员在机口进行取样，对混凝土的坍落度进行检查，并且在混凝土使用前，需对其进行试验，确保其抗压强度和抗震强度符合要求[5]。当成墙28 d后，施工人员需对墙体进行试验，全面检查墙体的质量和混凝土的密实度。检验方式如下：施工人员随机对大坝防渗墙进行钻孔取芯检测，确保其墙体质量和抗压性能符合要求。总之，在进行防渗墙施工时，需要根据设计要求来进行操作，并且完成各项操作后，再对其进行质量检验，确保其符合要求。

5 结 语

在病险土石坝工程加固处理的过程中，采用低弹模混凝土施工技术进行加固处理，取得了良好的加固效果，达到了预期要求，坝体的连续性和均匀性良好，整体防渗效果佳，满足了蓄水要求。

参考文献：

[1] 曾楚武.水库大坝安全评价及病险土石坝治理对策研究[D].广州：华南理工大学，2010.

[2] 王胜群.病险土石坝渗透规律的模型试验与数值模拟研究[D].重庆：重庆交通大学，2010.

[3] 毛仲福.浅析水库大坝低弹模混凝土防渗墙施工技术[J].陕西水利，2010(1)：83-84.

[4] 马志登，徐美红，叶亮.横锦水库低弹模砼防渗墙施工及质量控制[J].广西水利水电，2008(2)：76-79.

[5] 王金树.沙坪水库除险加固工程低弹模砼防渗墙施工方法[J].中国水运(下半月)，2012(11)：156-157.