田德斌

(云南省德宏州麻栗壩水庫管理局 678701)

黃超群

(云南省水利水電學校 昆明 650202)

李保洪

(湖北大禹水利水電建設有限責任公司 武漢 430061)

1 工程概況

麻栗壩水庫位于云南省德宏州隴川縣境內伊洛瓦底江水系瑞麗江一級支流南宛河上游，地理位置為東經 97°58'、北緯 24°24'30″，距隴川縣城 33km，距昆明900km。水庫是以灌溉、防洪為主，結合發(fā)電、養(yǎng)殖、旅游綜合利用的大(2)型水利樞紐工程。水庫控制流域面積294km2，年平均徑流量3.69億m3，水庫總庫容10665萬m3。設計洪水標準為100年一遇，校核洪水標準為2000年一遇。大壩壩型為土質分區(qū)壩(黏土心墻壩)，最大壩高37.6m，壩頂長 1172m，壩頂高程1000.60m，正常蓄水位994.70m，設計洪水位995.57m，校核洪水位998.38m。

壩址區(qū)主要分布地層為上第三系砂土夾黏土層及第四系堆積層，上第三系地層大都被第四系地層覆蓋。上第三系為洪水湖相沉積，總厚度大于500m，未見底界，其砂性土層及黏土層均屬軟弱巖土層。第四系主要為殘坡積土(以含礫砂壤土為主)、河床砂礫石以及兩岸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級階地堆積層。兩岸利用第四系紅壤土和砂卵礫石層作為壩基，河床部位挖除可能液化的砂層及砂卵礫石層，利用上第三系的砂性土和黏性土作為壩基。壩基砂卵礫石層和砂性土層透水性較大，存在壩基滲漏和滲透穩(wěn)定問題，垂直防滲采用塑性混凝土防滲墻。

混凝土防滲墻為2級建筑物，其樁號為0+315.80～1+245.45，總長929.65m，0+484.65～1+161.45段厚度為0.6m，其余段為0.4m，深度為3.52～37.03m不等，成墻面積24874m2。主要設計指標為:抗?jié)B等級大于W6(S6)，28天抗壓強度大于6MPa，彈性模量小于13000MPa，相對滲透系數小于10-8cm/s。

2 施工設備及工藝流程

該工程投入的施工設備主要有:CZ—22型沖擊鉆機4臺、BH—07和GB—24型液壓抓斗各1臺、JS750型混凝土攪拌機2臺、BE—10泥漿攪拌機3臺、JJS—2B配漿攪拌機4臺、BW250/70型高壓泥漿泵2臺、汽車吊2臺、翻斗車(1.5m3)6輛。防滲墻造孔采用鉆抓法中的兩鉆一抓法，Ⅰ、Ⅱ期槽孔接頭套接孔采用套打一鉆的鉆鑿法，固壁泥漿采用黏土泥漿，混凝土澆筑采用泥漿下直升導管法，墻體質量采用鉆孔取芯和無損檢測兩種方法進行檢測。施工工藝流程見圖1。

圖1 施工工藝流程

3 混凝土防滲墻施工

3.1 導向槽

導向槽軸線即為防滲墻設計軸線，導向槽采用鋼筋混凝土結構，混凝土強度等級為 C15。導墻高1.5m，墻頂水平。40cm防滲墻兩墻之間凈距0.46m，60cm防滲墻兩墻之間凈距0.66m，截面形狀采用“┓┏”形。在導槽兩側頂面，距離防滲墻軸線0.6m處做防滲墻軸線平行控制線和槽段分界控制線。導向槽軸線偏差不大于3%，導向槽的導墻凈距誤差±10mm，墻頂高度誤差±10mm。導向槽結構圖見圖2。

圖2 導向槽剖面圖(單位:mm)

3.2 施工平臺

根據工地現場實際情況及施工需要，防滲墻上游側施工平臺寬度為6m，沖擊鉆、供電線路、電焊機等均布置在上游側;下游側施工平臺寬度為9m，抓斗、倒?jié){平臺、回漿槽、出渣及澆筑等施工道路均布置在下游側，平臺下鋪設排漿管道，平臺下游布置排漿溝;施工平臺高程大部分控制在高于防滲墻頂高程50～100cm。施工平臺結構型式見圖3。

圖3 防滲墻施工平臺剖面圖(尺寸單位:mm，高程單位:m)

3.3 護壁泥漿

泥漿在造孔成槽過程中起支承孔壁、懸浮、攜帶鉆渣、冷卻鉆具和潤滑的作用，成墻后還可增加墻體的抗?jié)B性能。優(yōu)質泥漿有利于深槽造孔時的孔壁穩(wěn)定以及澆筑質量的控制。施工中拌制護壁泥漿的黏土選用距離水庫4km的Ⅲ號黏土料場。黏土泥漿性能指標見表1。

表1 黏土泥漿性能控制指標

施工時，經常檢查槽孔中泥漿面高度，使其保持在導墻頂面以下0.3～0.5m。注意防止清水流入孔內，長時間停鉆時注意攪動泥漿，以保持其均一性，發(fā)現泥漿不符合要求時，堅決廢棄。

3.4 造孔

3.4.1 造孔成槽

土石壩防滲墻造孔施工主要有鋸槽法和挖掘法［1］。鋸槽法主要有往履射流式開槽、鏈斗式開槽、液壓式開槽;挖掘法主要有沖擊鉆法、抓斗法、沖抓法。根據該工程地質條件及生產性試驗確定采用沖抓法，以充分發(fā)揮兩種機械的優(yōu)勢。沖擊鉆可鉆進不同地層，抓斗效率高，抓斗在副孔施工遇到堅硬地層時，隨時可換上沖擊鉆機或用重鑿沖砸。造孔時注意副孔長度必須小于抓斗最大開度，避免出現漏抓的部位，或“小墻”。

3.4.1.1 槽段劃分

該防滲墻共劃分124個槽段，標準單元槽段長度為7m，根據施工實際需要可適當縮短或加長槽段長度。

3.4.1.2 槽段鑿孔

a.槽段劃分為Ⅰ、Ⅱ序槽段，每個槽段分為兩個主孔及一個副孔，先施工Ⅰ序槽段，后施工Ⅱ序槽段。

b.采用“兩鉆一抓法”施工:主孔用沖擊鉆鉆進，抽筒出渣;副孔用泥漿護壁，抓斗直抓。

c.遇有大孤石或大量漏漿的特殊地段，在確保安全的條件下，制定有效的處理措施方案后再實施。

d.Ⅰ、Ⅱ期槽孔接頭采用套打一鉆的鉆鑿法施工，接頭鉆鑿時間控制在Ⅰ期槽孔混凝土澆筑后24～36h。這種接頭方法工藝簡單，不需專門的設備，形成的接縫可靠。

墻段連接質量控制要點:?接頭孔的空間位置與一期槽孔原主孔的位置保持一致;?控制二期槽孔清孔泥漿;?控制一期墻段端面刷洗質量;?控制澆筑工藝。槽段接頭處理見圖4。

圖4 槽段接頭示意圖(單位:mm)

e.單個主孔終孔后，進行孔深、孔斜、孔形驗收和基巖的判定。整個槽孔完工后，進行孔深、孔斜、接頭刷洗、泥漿比重、槽孔入巖的驗收。

f.造孔質量控制標準［2］。保證槽孔孔壁平整垂直;不應有梅花孔、小墻等?？孜恢行脑试S偏差不大于3cm;孔斜率不大于0.4%，遇有含孤石、漂石的地層及基巖面傾斜度較大等特殊情況時，其孔斜率不大于0.6%;對于Ⅰ、Ⅱ期槽孔接頭套接孔的兩次孔位中心任一深度的偏差值不大于設計墻厚的1/3，并采取措施保證設計墻厚。

3.4.2 清孔換漿

造孔驗收合格后進行清孔換漿工作。清空換漿采用抽筒抽取底部沉積物和稠泥漿，從孔口注入合格泥漿。Ⅱ期槽孔則在換漿的同時用鋼絲刷子鉆頭自上而下刷洗接頭孔壁上的泥皮，直到刷子鉆頭上基本不帶泥屑、孔底淤積不再增加為止。

清孔換漿結束后1h，控制四項指標達到下列清孔標準即為清孔換漿合格:孔底淤積厚度不大于10cm，孔內泥漿的密度不大于1.30 g/cm3，黏度不大于30s，含砂量不大于10%。清孔驗收合格后，必須在4h內開始澆筑防滲墻塑性混凝土。

3.5 防滲墻澆筑

該防滲墻工程水下混凝土采用直升導管法進行澆筑。

3.5.1 導管安裝

根據規(guī)范要求結合該工程槽段長度及槽孔深度綜合因素考慮，合理配備了4套內徑為230mm導管澆筑混凝土。導管施工安裝前，先進行導管壓水試驗檢測導管接頭處有無滲水現象，密封性必須滿足要求，避免澆筑時泥漿通過接頭滲入混凝土，影響混凝土質量。導管用鋼墊支撐于導槽上，采用汽車吊垂直安裝于槽孔中心線，導管底口距槽底距離控制在15～25cm范圍內。兩套導管間距不大于3.5m，一期槽端的導管距孔端或接頭管距離控制在1～1.5m，二期槽端的導管距孔端控制在為1m以內;當槽底高差大于0.25m時，導管應布置在其控制范圍的最低處。

3.5.2 混凝土原材料及配合比

a.水泥。采用普通硅酸鹽水泥，每200t水泥取樣檢驗一次。

b.粗骨料。采用一級配骨料，最大粒徑不大于20mm，含泥量不大于1%。

c.細骨料。采用河砂，質地堅硬、清潔，級配良好，細度模數為2.4～2.8。

d.摻合料。采用鈉基膨潤土。

e.外加劑。采用FTM混凝土高效泵送劑。

f.水。采用河水，水質符合要求。

通過試驗確定混凝土配合比，見表2。

表2 混凝土配合比

3.5.3 混凝土拌和、運輸、澆筑

混凝土采用簡易拌和站拌制、翻斗車運輸，混凝土拌制后在拌和站機口進行坍落度、擴散度等指標檢測合格后方可運輸，并按規(guī)定取樣進行抗壓、抗?jié)B和彈模試驗，嚴禁不合格的混凝土澆入槽孔內。入孔坍落度控制在18～22cm，擴散度控制在34～40cm，坍落度保持在15cm以上的時間不小于1h;初凝時間不小于6h，終凝時間不大于24h;混凝土的密度不小于2100kg/m3?；炷涟韬图斑\輸能力不小于計劃澆筑強度的1.5倍，且應保證澆筑能連續(xù)進行，若因故中斷，時間不能超過40min，同時應保證運至孔口的混凝土具有良好的和易性。

混凝土澆筑前搭設好澆筑平臺，其上設置儲料斗等。翻斗車將混凝土運至澆筑現場直接倒入儲料斗，經分料器流入導管漏斗，最后經導管注入槽孔內。開澆前，在導管內安裝可浮起的隔離塞球，以起到隔離水和混凝土的作用。開澆時，先往導管內注入水泥砂漿，隨即注入足夠的混凝土，擠出塞球并埋住導管底端。澆筑時遵循先深后淺、連續(xù)進行、均勻上升的原則，邊澆筑邊采用汽車吊拔起導管。

澆筑過程中必須遵守以下規(guī)定:導管埋入混凝土的深度不小于1m，不大于6m;混凝土面應均勻上升，上升速度控制在2～4m/h，各處高差控制在0.3m左右;至少每隔30min測量一次槽孔內混凝土面深度，每隔2h測量一次導管內混凝土面深度，并及時繪制混凝土澆筑圖，以便校正澆筑量;混凝土終澆頂面應高于墻頂設計高程0.5m或與導槽頂面齊平;槽孔口應設置蓋板避免混凝土散落到槽孔內;應防止入管的混凝土將空氣壓入導管內。

4 混凝土防滲墻施工常見問題處理措施

該工程為薄壁塑性混凝土防滲墻隱蔽工程，施工難度較大。施工前對可能遇到的混凝土防滲墻施工質量和安全事故做到了提前預防和準備，盡量避免槽孔坍塌等事故的發(fā)生。

4.1 坍塌、漏漿處理

首先在施工現場準備了黏土、稻草、砂礫、水泥、鋸末、膨脹粉等堵漏材料;在造孔時，遇到漏漿、塌孔等事故，則采用加大泥漿比重、注入堵漏材料的措施，確?？妆诜€(wěn)定和槽孔安全。在一般漏失地層中造孔時，注意觀察泥漿表面的變化，若有變化適當提高泥漿黏度，及時補足泥漿。在強漏失地層中造孔時，向孔內分層(0.5～1.0m)投入堵漏材料，用沖擊鉆頭沖擊擠密改變地層結構以改變漏失情況后再鉆進。

混凝土澆筑中遇到塌孔，可采用低強度等級混凝土填筑，24h后再行造孔澆筑。如該工程63號槽深為30.10m，混凝土澆筑至離導槽頂面21.0m時導槽內發(fā)生坍塌，掩埋深度13m，導管彎曲損壞。經分析研究采用低強度等級混凝土進行回填后，將62號、63號、64號槽段劃分為62號、63-1號、63-2號、63-3號、64號共5個槽段重新成槽進行造孔混凝土澆筑。

4.2 導管堵塞處理

避免發(fā)生導管堵塞的手段是有效地控制導管插入混凝土的深度。如發(fā)生堵管，首先可利用鉆機上下反復提升導管進行抖動疏通導管;如果無效，則在導管埋深允許的高度下提升導管利用混凝土壓力差降低混凝土的流出阻力，達到疏通導管的目的;當各種方法都無效時，可考慮將導管全部拔出、沖洗、重新下設，抽凈導管內泥漿繼續(xù)澆筑，繼續(xù)澆筑前需核對混凝土面高程及導管長度，確認導管的安全插入深度。

4.3 漂石、孤石地層處理

造孔時若遇到漂石、孤石以及風化巖塊等影響成槽工效時，可用抓斗提升重鑿沖砸，也可在保證孔壁安全的前提下采取小鉆孔爆破或定向聚能爆破，然后再利用鉆機或抓斗進行處理。

4.4 黏土地層縮孔處理

黏土地層造孔時常會出現槽孔收縮現象，施工時保持槽內泥漿的密度，可有效防止槽孔縮孔。

4.5 孔斜的處理

發(fā)生孔斜的原因是多方面的，主要是地質條件?？仔睂⑹箟w有效厚度減小，孔斜超標時應及時進行修孔，確保成墻有效厚度滿足要求。當主孔孔斜超標時可進行回填修孔，回填材料一般為砂卵石、碎石或低強度等級混凝土，或更堅硬的大塊卵石。回填后按照鉆機操作要領緩慢重鉆，經糾偏滿足設計要求后正常鉆進;當副孔孔斜超標時，可用鉆機進行孔口導向或糾偏，也可用抓斗糾偏。

5 混凝土防滲墻成墻技術要點

5.1 接頭孔成槽時間控制

掌握好抓斗抓取接頭孔Ⅰ期槽孔混凝土的時間是Ⅱ期槽孔成槽快慢的關鍵環(huán)節(jié)。時間太短混凝土沒有凝固，時間太長混凝土強度太高，抓取接頭孔適宜的時間為墻體澆筑后24h，最遲不超過36h。抓斗抓取時斗體一側為混凝土，另一側為土，斗體受力分布不均勻，容易造成槽孔沿軸線方向偏移，導致接頭質量無法保證，同時嚴重影響造孔成槽進度。

5.2 吊裝設備的配置和保養(yǎng)

為防止出現因吊裝設備和運輸設備配置偏少，施工中一旦出現機械故障，短時間內如無法修好而造成較大的經濟損失及工程質量的問題，該工程采用6臺1.5m3翻斗車運輸混凝土、兩臺12t汽車吊吊裝導管(1臺為備用)，并經常對設備進行維修保養(yǎng)，確保設備運行工況良好。

5.3 槽孔深度控制

該工程防滲墻設計墻底高程伸入相對不透水層以下2.0m，沖擊鉆鉆進時需根據地質報告將鉆孔鉆進至設計底高程，采用重垂法測量實際孔深。液壓抓斗抓取深度應通過實際取樣決定，每抓出一斗，觀察取出的巖樣，確定地層成分，取出的巖樣要保存，以便確定相對不透水層頂面高程。

5.4 澆筑過程質量控制

開澆前，導管內應設置可以浮起的隔離球膽，初澆前先將料斗口用帶鋼繩鋼板封閉，向料斗內注入一盤砂漿，再注滿混凝土，然后同時拉開封底鋼板，料斗內混凝土同時推擠球膽，通過球膽將泥漿從導管底部排出。預計混凝土到孔底后汽車吊輕提料斗，使球膽從導管底端浮出，混凝土填埋管底，并保證導管初次埋深不小于0.5m。澆筑前計算好上次封底的混凝土方量，導管封底后隨即向料斗內注入混凝土。在澆筑過程中，控制各料斗均勻下料，并根據混凝土上升速度起拔導管，導管埋入混凝土的深度保持在1.0～6.0m?；炷凉獜姸葷M足混凝土面上升速度不小于2m/h的要求。

6 混凝土防滲墻成墻質量檢測

該工程采用鉆孔取樣和無損檢測兩種方法對防滲墻成墻質量進行檢測。防滲墻養(yǎng)護期滿后，采用130mm直徑鉆頭鉆孔至終孔深度鉆芯取樣檢測，檢查孔質量檢測結果表明:槽段芯樣滿足設計指標要求，芯樣表面光滑、完整、骨料分布均勻，取芯率達90%以上，說明混凝土質地均勻，無夾泥、裂縫等質量問題。同時通過采用多道瞬態(tài)面波法、高密度地震映像法、垂直反射法以及彈性波透射層析成像法(簡稱CT法)四種方法進行綜合檢測、分析、對比，結論是:混凝土防滲墻達到了設計深度，未發(fā)現短墻和斷墻，墻體均勻性、連續(xù)性整體較好，局部區(qū)域強度超過設計要求。

7 結語

塑性混凝土防滲墻既具有彈性模量低、極限應變大、對周圍土體的適應性強、和易性好的特點，又具有成本低、成墻整體性好、厚度均勻連續(xù)、質量可靠、防滲效果和耐久性都較好的優(yōu)點。麻栗壩水庫大壩基礎防滲墻采用兩鉆一抓法施工取得了施工速度快、對槽壁擾動小、槽底淤積少、有效保證了槽壁穩(wěn)定、墻體質量優(yōu)良、防滲效果好的效果，其施工工藝具有一定的優(yōu)越性，在同類水利工程中具有較高的推廣應用的價值?！?/p>

1 高鐘璞.大壩基礎防滲墻［M］.北京:中國電力出版社，2000.

2 SL 174—96水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規(guī)范［S］.北京:中國水利水電出版社，1996.