周凌輝

（宜興市水利農(nóng)機(jī)局，江蘇宜興 214207）

宜興市地處蘇浙皖三省交界，面積2038.7 km2，人口107.8萬(wàn)，地勢(shì)南高北低。南部為丘陵山區(qū)，共有水庫(kù)18座，其中，大（二）型水庫(kù)1座，?。ㄒ唬┬退畮?kù)4座，小（二）型水庫(kù)13座。水庫(kù)建成以來(lái)，對(duì)山區(qū)防洪、灌溉、促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展發(fā)揮了顯著的效益。黃墅水庫(kù)位于張渚鎮(zhèn)，大壩為均質(zhì)土壩，集水面積7.37 km2，干流長(zhǎng)1.5 km，總庫(kù)容489萬(wàn)m3，壩長(zhǎng)437 m，最大壩高14 m，是一座以防洪和灌溉為主要功能的?。ㄒ唬┬退畮?kù)。水庫(kù)建于20世紀(jì)50年代末期，由于受當(dāng)時(shí)資金、技術(shù)等制約，工程建設(shè)質(zhì)量不高，防洪能力較低。在2009年臺(tái)風(fēng)“莫拉克”影響期間，水庫(kù)承受長(zhǎng)時(shí)間高水位的考驗(yàn)，大壩出現(xiàn)滲漏險(xiǎn)情。經(jīng)安全鑒定，壩體部分填土質(zhì)量差，有潛蝕土洞，左壩腳可見(jiàn)大壩滲漏出逸，大壩存在滲流安全隱患，需進(jìn)行加固處理。

1 工程概況

水庫(kù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)按30年一遇設(shè)計(jì)，500年一遇校核，大壩采用塑性混凝土防滲墻除險(xiǎn)加固，防滲墻面積5645 m2、軸線長(zhǎng) 437 m，塑性混凝土防滲墻厚30 cm、頂高程23.2 m，防滲墻最大深度18.5 m，防滲墻軸線平行壩軸線，距壩軸線1.0 m。塑性混凝土防滲墻物理力學(xué)指標(biāo)為：滲透系數(shù)K≤1×10-7cm/s；抗壓強(qiáng)度 3 MPa≤R28d≤5 MPa，彈性變形模量 3000 MPa≤E28d≤1000 MPa。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 施工平臺(tái)

原壩頂寬度為6.2 m，為了滿足抓斗8 m寬的施工平臺(tái)，防滲墻施工前通過(guò)開(kāi)挖將壩頂高程由▽24.2 m降至▽23.6 m，棄料鋪在壩頂背坡面，碾壓密實(shí)，形成施工平臺(tái)，然后測(cè)量放樣，定出防滲墻軸線，沿軸線澆筑45 cm×80 cm（寬×高）的導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽采用現(xiàn)澆C20鋼筋混凝土。

2.2 塑性混凝土防滲墻配合比

依據(jù)設(shè)計(jì)的混凝土強(qiáng)度、滲透系數(shù)以及彈性模量，委托有資質(zhì)的試驗(yàn)室對(duì)所采用的當(dāng)?shù)夭牧线M(jìn)行多次試驗(yàn)，推薦混凝土施工配合比見(jiàn)表1。

表1 混凝土施工配合比

2.3 機(jī)械設(shè)備

本工程采用三抓法成槽工藝，按照工程時(shí)序進(jìn)度，配備成槽機(jī)GB-26、GB-34 各 1 臺(tái)，0.5 m3拌和站 2座，HBT90混凝土泵1臺(tái)套，QY25吊車1輛。

2.4 地質(zhì)復(fù)勘

（1）概況及作用。在防滲墻施工軸線上布設(shè)3個(gè)地質(zhì)復(fù)勘孔，復(fù)勘孔與設(shè)計(jì)勘探孔相間布置，間距根據(jù)實(shí)際情況布設(shè)。復(fù)勘孔主要探明相對(duì)不透水層頂面高程、覆蓋層礫砂層成份組成情況、地層透水性等。

（2）施工方法。復(fù)勘孔采用XY-2地質(zhì)鉆機(jī)造孔、壩體（含接觸段1 m）合金鉆頭分段干鉆鉆進(jìn)，鉆孔孔徑Ф76 mm，Ф110 mm套管跟進(jìn)；接觸段注水試驗(yàn)結(jié)束后，用水泥漿液鑲筑Ф73 mm孔口管，基巖段金剛石鉆頭分段清水鉆進(jìn)，鉆孔孔徑Ф60 mm。鉆孔采取的芯樣均填牌、裝箱。復(fù)勘孔壩體段采用鉆孔常水頭試驗(yàn)方法，基巖段壓水采用5點(diǎn)法，第一段壓水壓力采用0.1 MPa、0.2 MPa、0.3 MPa，以下各段壓力采用 0.3 MPa、0.6 MPa和1.0 MPa。

（3）復(fù)勘孔注、壓水成果。黃墅水庫(kù)復(fù)勘孔共完成了3個(gè)復(fù)勘孔的鉆孔注、壓水工作，注水試驗(yàn)9段，壓水試驗(yàn)4段。復(fù)勘孔芯樣均進(jìn)行了填牌、裝箱。成果見(jiàn)表2。

（4）復(fù)勘孔施工情況總結(jié)。根據(jù)鉆孔芯樣及注壓水試驗(yàn)結(jié)果，壩體滲透系數(shù)總體為1×10-4cm/s，屬弱透水層；壩基巖石透水率均小于5 Lu，屬弱透水等級(jí)，HS-BZ2成果揭示：壩體與接觸段均出現(xiàn)大漏量的現(xiàn)象。

表2 復(fù)勘孔注、壓水成果表

圖1 防滲墻施工工藝流程圖

3 防滲墻施工工藝

防滲墻施工工藝流程圖見(jiàn)圖1。

4 成槽施工方法

4.1 固壁泥漿

本工程選用宜興太華土場(chǎng)生產(chǎn)的粘土攪拌的泥漿進(jìn)行護(hù)壁。分散劑采用化工廠生產(chǎn)的工業(yè)堿（NaCO3），配制泥漿用水采用新鮮潔凈的淡水。

根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，擬定新制泥漿初步配合比為：水（L）∶粘土（kg）∶碳酸鈉（kg）=975∶75 ∶2。

從防滲墻施工情況來(lái)看，這種配合比泥漿能滿足設(shè)計(jì)和施工技術(shù)要求，泥漿形成的泥皮能保證孔壁安全，最大限度懸浮沉渣，減少孔底的沉淀物，保證孔底清孔結(jié)束1 h后淤積厚度控制在10 cm范圍內(nèi)。

4.2 槽段劃分

根據(jù)工程地質(zhì)條件和設(shè)計(jì)要求以及施工設(shè)備特點(diǎn)，Ⅰ、Ⅱ序槽段槽長(zhǎng)均為7.5 m，黃墅水庫(kù)防滲墻軸線全長(zhǎng)437.79 m，共劃分61個(gè)槽段。防滲墻成槽采用三抓法成槽工藝，接頭采用接頭管法，套接長(zhǎng)度35 cm。典型槽段劃分見(jiàn)圖2。

4.3 施工工藝流程

（1）一期槽施工。兩側(cè)孔抓挖→中間孔抓挖→槽孔基巖面鑒定→槽形驗(yàn)收→清孔驗(yàn)收→接頭管下設(shè)→下設(shè)澆筑導(dǎo)管→混凝土澆筑→起拔接頭管。

（2）二期槽施工。兩側(cè)孔抓挖→中間孔抓挖→槽孔基巖面鑒定→槽形驗(yàn)收→接頭孔刷洗→清孔驗(yàn)收→下設(shè)澆筑導(dǎo)管→混凝土澆筑。

4.4 造孔

（1）造孔采用液壓抓斗抓挖，先抓端孔，后抓中間孔；槽孔施工時(shí)采用合格的泥漿固壁，漿面高程控制在槽口以下30～50 cm，防止漏漿、塌孔。

（2）端孔施工時(shí)由現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量和技術(shù)管理人員經(jīng)常檢查孔位、孔斜、孔徑，發(fā)現(xiàn)超偏及時(shí)糾正。

（3）接頭孔在塑性混凝土終澆24 h后開(kāi)孔，以孔壁穩(wěn)定且不流淌為宜。

（4）墻體深度：槽孔施工時(shí)以現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)工程師地質(zhì)鑒定終孔深度為準(zhǔn)。

4.5 槽孔清孔換漿

（1）槽孔的清孔換漿采用抓斗清槽，斗體閉合后將槽內(nèi)的稠狀物抓出，清孔時(shí)及時(shí)補(bǔ)充新漿，直至孔底沉渣厚度滿足設(shè)計(jì)要求為止。

（2）對(duì)于二期槽，在清孔換漿結(jié)束前或清孔過(guò)程中用鋼絲刷子鉆頭刷洗兩側(cè)槽段接頭混凝土壁的泥皮，直至刷子鉆頭不帶泥屑、孔底淤積不再增加為止。

圖2 典型槽段劃分示意圖（單位：m）

4.6 槽孔驗(yàn)收

（1）驗(yàn)收方法。采用懸錘法配合鋼卷尺測(cè)量孔位、孔斜率和槽孔深度，檢查槽孔槽壁是否垂直平整，槽孔內(nèi)是否有梅花孔和小墻等；采用鋼絲刷子刷洗接頭孔泥皮的方法，檢查二期槽兩端混凝土壁上的泥皮是否刷洗干凈；用測(cè)餅測(cè)量孔底淤積厚度，檢測(cè)泥漿“三件套”，即測(cè)量泥漿含砂量、比重和黏度。

（2）槽形驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。槽壁平整垂直，無(wú)梅花孔、小墻等；孔位允許偏差不大于3 cm；孔斜率不得大于4‰，遇含孤石地層及基巖陡坡等特殊情況，控制在6‰以內(nèi)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)監(jiān)理工程師鑒定的基巖面確定是否可以終孔及終孔深度。

（3）清孔換漿驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。清孔換漿完成1h后進(jìn)行檢驗(yàn)，合格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為：孔底淤積厚度不大于10 cm；槽內(nèi)泥漿密度不大于1.30 g/cm3，500/700漏斗黏度不大于30 s，含砂量不大于10%；二期槽孔清孔換漿結(jié)束前，用鋼絲刷子鉆頭分段刷洗接頭槽壁，清除其上面的泥皮，合格標(biāo)準(zhǔn)為：刷子鉆頭上基本不帶泥屑，孔底淤積不再增加。

5 水下混凝土澆筑

（1）混凝土施工物理特性指標(biāo)，混凝土配合比根據(jù)設(shè)計(jì)要求經(jīng)試驗(yàn)確定。混凝土主要物理性能指標(biāo)：入槽坍落度18～22 cm，擴(kuò)散度34～40 cm，坍落度保持15 cm以上的時(shí)間不小于1 h。混凝土初凝時(shí)間不小于6 h，終凝時(shí)間不大于24 h。

（2）混凝土灌注采用直升導(dǎo)管法。槽孔墻體預(yù)埋件安裝就位后，下設(shè)Φ219 mm鋼制導(dǎo)管，導(dǎo)管為絲扣連接。導(dǎo)管安裝采用人工配合吊車下設(shè)，標(biāo)準(zhǔn)槽段下設(shè)兩根導(dǎo)管，導(dǎo)管距槽孔兩端不大于1.5 m，兩導(dǎo)管間距不大于5 m。

（3）水下混凝土澆筑采用球塞式隔水栓，球塞直徑180 mm，導(dǎo)管距孔底的距離大于球塞的直徑。待混凝土料充滿導(dǎo)管和分料斗后上提適當(dāng)距離使混凝土一舉封住導(dǎo)管底。

（4）塑性混凝土從混凝土拌和站通過(guò)混凝土泵泵送至槽口旁的儲(chǔ)料罐，再經(jīng)溜槽分流進(jìn)入到各根導(dǎo)管。在混凝土澆筑中，控制各導(dǎo)管均勻下料，使槽內(nèi)混凝土面高差小于0.5 m，根據(jù)混凝土上升速度和導(dǎo)管埋深及時(shí)起拔導(dǎo)管，槽孔內(nèi)混凝土面上升速度控制在2～7 m/h之間，導(dǎo)管埋深控制在1～6 m之間。

6 防滲墻槽段連接

防滲墻槽段連接采用接頭管法。一期槽清孔換漿結(jié)束后，在槽段兩端孔位置下設(shè)鋼制接頭管，接頭管直徑Ф350 mm，孔口固定。根據(jù)混凝土初凝時(shí)間適時(shí)起拔接頭管，以孔壁穩(wěn)定且不流淌為宜，接頭孔一般在塑性混凝土終澆24 h后開(kāi)孔?；炷翝仓蠼宇^管部位形成二期槽端孔，待二期槽成槽后連接成墻。接頭管分節(jié)制作，插銷連接，采用汽車吊起拔。

表3 塑性混凝土防滲墻抗?jié)B檢測(cè)結(jié)果

表4 塑性混凝土防滲墻抗壓彈性模量檢測(cè)結(jié)果

7 特殊情況處理

（1）造孔漏漿處理。施工發(fā)生漏漿可采用回填粘土、草末、稻殼、石灰、孔底灌注純水泥漿加速凝劑處理或灌注低標(biāo)號(hào)混凝土等堵塞架空層。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，槽段的副孔施工時(shí)易引起塌孔漏漿，挖槽時(shí)要注意觀察槽孔漿面的變化，發(fā)現(xiàn)漿面迅速下降時(shí)，盡快提起抓斗，以防發(fā)生埋斗事故。

（2）塌孔處理。施工中遇塌孔，采用渣土、粘土混合料回填槽孔至塌孔位置以上1.5 m，再用重錘夯實(shí)，擠密孔壁。若塌孔較嚴(yán)重，可采用直升導(dǎo)管法回填灌筑低標(biāo)號(hào)混凝土填平，重新造孔。

8 施工效果

（1）在防滲墻澆筑完成后，進(jìn)行墻體質(zhì)量淺層開(kāi)挖檢查，開(kāi)挖了2處，中心樁號(hào)為 F2’+137.525和 F2’+322.125，分別為19#槽與20#槽、45#槽與46#槽接頭號(hào)連接部位。通過(guò)淺層開(kāi)挖檢查，結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求，防滲墻墻體連續(xù)，兩槽段間套接良好，無(wú)縫隙、夾層、夾泥等現(xiàn)象，墻厚大于35 cm。

（2）施工單位在監(jiān)理單位的監(jiān)督下，在槽口處隨機(jī)取樣試塊，共檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度61組、抗?jié)B強(qiáng)度24組、彈性模量7組，經(jīng)檢測(cè)全部滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，建設(shè)單位委托第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)塑性混凝土防滲墻進(jìn)行滲透、抗壓及彈性模量的檢測(cè)，每項(xiàng)指標(biāo)隨機(jī)選取4個(gè)槽段檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3、表4，均符合設(shè)計(jì)要求。

（3）施工結(jié)束后，水庫(kù)管理單位在巡查過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)原滲漏點(diǎn)不再出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，原離水庫(kù)壩腳處不遠(yuǎn)的一處水井內(nèi)的水位也下降，水庫(kù)正常蓄水位也比前幾年高。種種現(xiàn)象表明，塑性混凝土連續(xù)墻的防滲效果明顯。

9 結(jié)語(yǔ)

塑性混凝土連續(xù)墻是在水庫(kù)壩體內(nèi)修建一條混凝土墻，既可滿足壩體的防滲要求，又具有較大的塑性，能夠改善防滲墻體的應(yīng)力狀態(tài)，適應(yīng)較大變形，是小水庫(kù)除險(xiǎn)防滲中又一個(gè)重要的措施和手段。