马鞍山水库大坝粘土混凝土心墙施工技术要点

刘志强

（蒙自市水利勘测设计队，云南蒙自 661199）

0 引言

地下连续墙种类多、适应性强，可针对实际情况进行比选，择优用于截水、防渗、承重、挡墙结构等多种功能，在水利、建筑等多个行业应用较广，马鞍山水库采用“粘土混凝土心墙防渗”，见图1。

1 工程概况

1.1 工程项目简介

马鞍山水库是一座新建小（1）型重点水源工程，水库总库容168 万立方米，设计灌溉面积2793 亩。水库于2012 年3 月28 日开工建设，2014 年 5 月 29 日完工，2016 年 9 月 7 日通过蓄水验收，2016 年11 月29 日通过竣工验收。

1.2 工程地质条件

河谷底部为冲洪积（Qapl）以砂砾为主的土层、粘土夹粗砂层，湖沼积分别为粘土层（夹钙质及螺壳化石）、粉土层和砂层。其中，粘土层因当地土质中包含的物质不同又可分为（钙质结核、铁锰质结核、河床螺壳等结构）。河谷两岸与河谷底部土质略微接近，除山石砾土外，基本为粘土及粉土层；坝基为泥灰岩并已全部风化。

1.3 防渗墙工程

水库大坝设计为粘土混凝土心墙结构，大坝建筑原料为泥灰岩为主料的风化坝，设计最大坝高19.2m，设计坝顶长613.76m，坝顶高程1315.5m。防渗墙设计布置于坝轴线上，混凝土强度等级为C8、抗渗等级为W6，设计总长616.01m（0-107.23m～0+508.78m），墙顶高程 1315.10m，墙高为 6.1～31.62m，墙宽 0.4m，面积 12623.62m2，施工时段 2013 年 5 月 10 日至 10 月 23 日。

2 施工方案

马鞍山水库防渗墙分Ⅰ、Ⅱ序槽段进行施工，槽段长8m，主要采用膨润土泥浆护壁进行“钻抓法”快速成槽和直升导管法浇筑混凝土的施工工艺。其间，为了防止渗透破坏，需提前根据地质情况及设计要求进行检测及防渗标准的复核与施工设计。

3 施工技术要点

3.1 施工准备

首先，熟悉图纸与设计方案，严格按照设计方案的工程量相应的施工强度进行施工设备、物料准备。并在准备阶段充分利用现场条件对墙体施工所涉及的各环节进行系统的布置和衔接。

图1 大坝标准剖面

马鞍山水库以大坝中部为基点，在上游坝脚30m 外的库底布置泥浆系统，在下游戗台布置混凝土拌和系统，坝顶轴线下游布置钻机及抓斗作业平台，结合坝顶施工平台、混凝土拌和系统、泥浆系统分别布置场内交通与左右两岸乡村道路连接，以自来水为主供水，315KVA 变压器供电。

3.2 槽孔施工

导墙：设计为挂壁式C15 钢筋混凝土结构，墙深1.2m、厚0.4m，挂背0.6m、厚0.4m，导墙上游布置0.4m×0.4m 的排浆沟。顾名思义导墙重在“导”，是控制槽孔垂直度（偏斜率）的关键，应把墙体施工放样、模板制安进行精准控制。

泥浆系统：马鞍山水库泥浆系统由ZJ-1500 高速搅拌机、2003PN 泥浆泵、ZX-200 型泥浆净化机各 2 台、φ100mm 钢管数吨和100m3膨化池、200m3供浆池、200m3沉浆池各一个组成。泥浆施工配比为水:膨润土:分散剂（Na2CO3）:增粘剂（CMC）=100:5～8:0～0.3:0～0.1；性能控制指标新制泥浆为密度＜1.10g/cm3、马氏漏斗粘度30～90s、失水量≤20mL/30min、泥皮厚≤1.5mm、pH9.5～12，施工中泥浆为密度＜1.25g/cm3、马氏漏斗粘度 30～90s、失水量≤50ml/30min、泥皮厚≤6mm、pH7～12。新制泥浆注入膨化池膨化24h 注入供浆池备用，施工中槽孔内的溢浆由排浆沟通过回浆管经土渣机械分离后注入沉浆池（经处理合格注入供浆池备用）。

槽孔施工：马鞍山水库使用2 台CZF-1200 冲击反循环钻机和2 台HS843HD 型钢丝绳抓斗进行组合钻挖。钻挖时采用泥浆固壁即在槽孔施工的过程中由泥浆系统循环注入制备好的泥浆，利用泥浆静压力、泥皮、泥浆循环流动产生的拖曳力等特性保持孔壁的稳定。泥浆固壁的关键点在泥浆质量，控制点在泥浆系统。

钻挖施工按照放样定位，先施工Ⅰ序槽段，10d 后，调整一个机组回头同步施工Ⅱ序槽段，钻挖均按照先两端再中间的顺序作业，抓斗挖掘过程中适时补充注入泥浆直至终孔；遇坚硬地层抓取困难时，应辅以重力冲砸的方式反复锤炼，直至将坚硬地层物体粉碎到便于抓取。严格按照设计质量标准控制槽孔质量。孔位偏差不大于±1cm，导向墙顶面高程（整体）允许偏差±1cm，导向墙顶面高程（单幅）允许偏差±0.5cm，导向槽间净距允许偏差±0.5cm，施工过程如发现较大斜度的基岩面或如大型孤石、漂石，孔斜率应控制在规定范围内，Ⅰ、Ⅱ序槽段的孔中心线在其间测量的偏差范围应＜13.3cm，终孔深度原则为嵌入基岩0.5m（若需加深由建设、设计、监理、施工分析钻取的岩心样共同确定）。槽孔施工的关键是快速，减少坍塌，确保槽孔尺寸规整；施工过程中可根据泥浆变化、相应深度的抓挖量进行分析研判，如坍塌严重应适时调整槽段长度进行有效控制。

槽孔验收：钻挖完成后应及时申报监理进行孔位、孔深及孔形等转孔结果的检验，经评价通过验收后开始进行清孔，Ⅱ序槽段清孔换浆结束前必须用刷子钻头对接头孔分段洗刷处理，清洗后应达到刷子几乎没有泥屑残留，孔底探测淤积量基本稳定不再增加。建议在处理1h 后，各项检测指标的数据依次为：槽底淤积≤10cm，槽内泥浆密度＜1.15g/cm3，马氏漏斗粘度＜40s，含砂量＜3%。关键是通过净化装置清除碎渣。清孔后约4h 可开始进行混凝土墙体浇筑。

3.3 墙体浇筑

墙体浇筑：马鞍山水库大坝粘土混凝土心墙采用泥浆下直升双导管进行浇筑，导管采用φ200mm 钢管，罐车输送混凝土料到浇筑漏斗，由于其间有运输过程，因此在进入浇筑导管之前，需要进行混凝土的仓面见证取样后方可注入浇筑导管进行浇筑施工。根据浇筑墙体下料下落高度较大，以“压球法”匀速控制放料速度、避免絮凝反应的发生。混凝土供应强度必须能满足两个槽段同时浇筑，混凝土面应以不小于2m/h 均衡提高，高差＜0.5m，检测频率为混凝土面30min 计，导管内混凝土面2h 计。墙体浇筑的起、始阶段频率可增加。泥浆下浇筑的关键在控制混凝土面均衡上升即保证泥浆不被包裹。

墙段连接：Ⅰ、Ⅱ序槽段以接头管作为连接方式。顾名思义是在槽孔端头下设φ400mm 的接头管，Ⅰ序槽段清孔换浆完毕后预留，施工坝料浇筑完成初凝后缓慢将接头管起拔，于Ⅰ序槽段端头留孔。Ⅱ序槽段浇筑时一体浇筑，在Ⅰ序槽段形成预留的半圆状嵌入式连接。

3.4 质量检查

严格按设计及相关规程规范进行取样检验试验、现场监测检测和注水试验检测。关键点为混凝土现场取样、泥浆现场监测、注水试验。

水泥为瀛洲P.O 42.5 普通硅酸盐水泥，取样检验试验4 组，细度、初（终）凝时间、安定性、3（28）天抗折（压）强度等均符合《复合硅酸盐水泥》（GB 175—2007）标准技术要求。

碎石、机制砂为就能石场生产，取样检测各6 组，表观密度、含粉量、细度模数等指数标准的检测结果均达到《水工混凝土施工规范》（DL/T 5144—2001）质量标准。

C8 心墙混凝土：共78 个槽段，浇筑5955.22m3。强度取样试验 80 组，Rmin=12.9MPa＞R 标；抗渗取样试验 29 组，W≥W6；弹模取样试验12 组，E=14500～19700Mpa。均满足设计要求。

注水试验：共布置 7 个检查孔，渗透系数 K=5.88×10-7～8.84×10-9cm/s，满足设计要求。泥浆检测：土料检测1 组，粘粒含量52.2%，塑性指数40.6，含砂量2.4%；泥浆检测160 组，密度1.08～1.27g/cm3，漏斗粘度35.0～38s，含砂量2%～7%。检测结果均符合要求。

4 结束语

粘土混凝土结构设计建造的心墙施工工艺基本已达到完善成熟的标准，施工墙体使用寿命长、安全可靠，防渗效果好，在蒙自市马鞍山水库工程大坝防渗中得到了成功应用，在同类（类似）工程中尤其值得推广。