论塑性混凝土防渗墙在虎街河水库工程中的应用

赵宝东

（云南建投第一水利水电建设有限公司，云南昆明 650000）

1 工程概况

虎街河水库位于云南省红河县架车乡境内，是以人饮供水为主的小（一）型水利工程，水库总库容316.3万m3，年供水量可达到439.03万m3。大坝为塑性混凝土心墙风化料坝，最大坝高达48.5m。坝址地质情况十分复杂，坝址岩体中主要结构面是岩层面和裂隙，且裂隙较发育。河床有一条小型逆断层，上盘为左岸上部板岩，下部为灰岩岩层上升；下盘为右岸上部板岩，下部灰岩岩层下降，垂直段距约25～35m。坝址基岩板岩全～强风化为软质岩，灰岩坚硬岩。由于大坝填筑料主要是全风化土料，其渗透系数在1.0×10-3～1.0×10-4cm/s之间，满足不了防渗要求，经对比相关坝型并取用周边现有的材料进行实验后，决定采用塑性混凝土防渗墙对大坝坝体部分做防渗处理，实现经济、实用双赢。

2 设计指标

C8混凝土防渗墙墙体厚80cm，槽孔最深47m，墙轴线长148.5m，6m为一槽段，共布置25个槽段，防渗墙底界深入基岩不小于1.0m；混凝土28d抗压强度不小于8MPa；抗渗等级不小于W6；弹性模量不大于1.8×104N/m2；渗透系数不大于1×10-6cm/s。导墙采用C25钢筋混凝土，布设12号三级钢筋，间距200mm，保护层30mm。

3 工艺流程

施工准备（含建设施工平台、浇筑混凝土导墙、确定塑性混凝土配合比等）→安装钻机→对准孔位→冲击钻钻主孔→取芯确定基岩面位置→冲击钻继续钻进达到设计要求高程→验收（孔深、孔斜检测）→副孔钻孔及小墙处理→清孔换浆→混凝土灌注→接槽段处理→下一槽段施工。

4 防渗墙施工方法

4.1 成槽方法

防渗墙槽孔按照设计图纸要求分为两期槽孔，槽孔按间隔布置、依次按序施工，Ⅰ期槽孔先行施工，待相邻一期槽孔均完成后，Ⅱ期槽孔方可施工，使混凝土防渗墙成为连续墙而达到防渗要求。槽段成槽使用CZ-30型冲击钻成孔，在钻孔时采用粘粒含量不小于45%的黏土加工的泥浆来护壁，护壁泥浆能稳定槽壁、提高冲孔速度、减少钻头磨损、保证混凝土质量；基岩段施工采用挂重锤的方法重凿穿越；成槽施工过程中均采用黏土泥浆固壁。每个槽段长度为6m，共有主孔5个、副孔4个，主孔宽度为80cm，经钻主孔劈副孔成槽。钻孔过程中，为确保钻孔、孔斜质量可靠，在主孔钻机对位、开孔、进钻、进入基岩取芯、终孔基岩鉴定、副孔钻机对位劈孔等操作中，必须严格按照施工规范要求进行。在确定槽段终孔深度时，对比实际取样鉴定结果与设计深度相结合的方法进行。在具体施工中，可呈设计基岩面以上1～2m开始采取岩样，经工程技术人员共同讨论分析以确定强弱风化层顶面、基岩面。

4.2 清孔换浆

清孔换浆使用3PNL型泥浆泵反复吸取不合格泥浆来完成清孔，先利用钻头将孔底淤积层持续不断的搅动，之后将排渣管安放至距离孔底30cm处，开启砂石泵吸走孔底含砾泥浆，然后注入新拌制的黏土泥浆，泥浆比重控制在1.1～1.2g/cm3，粘度控制在18-22s，含砂量不大于5%，将孔内不合格泥浆全部置换。清孔应先从浅出到深入依次进行，严禁为了方便施工采用加深设计规定的槽孔底深度的方法来代替清孔工作。每完成一次清孔，需从槽孔内不同的深度取出泥浆检测，确保检测的数值的平均值接近设计值；孔底沉渣厚度的检测数值确保不大于规定值时，即可以停止清孔作业进入下一道工序。

4.3 混凝土浇筑

混凝土浇筑质量与混凝土拌制、单位时间内混凝土生产能力、运输等因素相关，所以在拌制混凝土时应对水泥、砂、碎石、膨胀土等材料精确进行称量，在拌和时对用水量严格进行控制，验算混凝土生产能力与槽内混凝土上升速度的关系，确保制备的混凝土符合施工要求。在运输时，采用混凝土输送泵经混凝土输送管送至储料斗。

混凝土搅拌站由2台JD500混凝土强制式搅拌机拌制，HBT60混凝土输送泵水平输送，导管的吊挂和升降采用汽车吊，确保在混凝土浇筑强度上、运输强度和导管的上升控制上都能得到保证。

防渗墙混凝土浇筑为水下混凝土灌注，采用直径φ250mm特制无缝钢导管进行直升导管灌注，导管底口安置在距槽底部15～25cm范围内，导管安装完成后用隔板将导管料斗下部盖住；采用特制的比导管内径略小皮球栓且球面光滑，用铁丝将球悬吊固定导管内距离孔内泥浆面0.3m以上，待混凝土储量足够再剪断吊绳，球和混凝土顺沿导管挤走泥浆后落入孔底。皮球在浮力作用下，浮出泥浆面，回收清洗干净可重复利用。每个槽孔内布置2套导管，间距为3m。混凝土拌和物运至仓面时，应检测混凝土的坍落度和均匀性等。水下混凝土在灌注过程中槽孔内混凝土面深度应每间隔30min测量一次，保持槽孔内混凝土抬升的速度不小于2m/h；导管内应每间隔2h测量一次混凝土面的深度，导管底部距离槽孔内混凝土面的长度控制在2.0～4.0m，灌注初始阶段和结束阶段要增加测量频率；浇筑过程还要及时调整混凝土的拌制速度和入仓混凝土速度；浇筑要连续一次性完成，最终浇筑的混凝土高度应比设计高度高出0.5m以上，以保证混凝土强度。

4.4 墙段连接

防渗墙槽段间的连接是整个防渗墙施工中的最不易控制的难点要点，关系着防渗墙是否达到防渗要求。防渗墙墙段连接采用钻凿法，此法施工方便、结构简单实用、对地层和孔深的适应性强。Ⅰ期槽孔浇筑完成24h后采用钻头钻凿搭接面，以此来避免对一期已完成的墙体造成破坏；在Ⅱ期槽孔清孔完成前，用机械设备清除槽孔壁上的附着泥皮，反复刷洗至钻头不带泥屑且孔底的淤积不再增加方可。槽孔清洗的越好，墙段间新、旧混凝土的连接就越紧密，就会渗径越长和墙体的整体性越好。

5 质量检查

为保证原材料的质量，现场实验室要对每一批进场的水泥、砂、碎石等都及时进行检验，保证每一批材料都符合相关指标要求，不合格料严禁入场。砂、碎石各项指标检验12组，水泥检验12组，膨润土检验7组，减水剂和引气剂各检验1组。

混凝土试件标准养护室存放28d后，抗压强度检测25组，检测结果11.0～14.5MPa；弹性模量的检测 25 组，检测结果 1.0×104～1.5×104N/m2；抗渗等级检测25组，检测结果均不小于W6；渗透系数各检测25组，检测结果1.0×10-9～4.0×10-9cm/s。混凝土的抗渗性能、弹性模量和抗压等级三者存在相关换算关系，因此需在施工过程中采取较多组数的取样检测来演算。在对塑性混凝土检测时，由于混凝土的抗压强度偏小宜采用相对较小的压力测试其渗透系数，不能采用逐级加压的方法来测定抗渗等级，通过这些实际检测结果进一步确定了三者的关联和提供了有利的试验数据。

6 特殊情况处理

（1）槽壁坍塌：由于大坝右岸存在软弱夹层，在钻孔过程中易发生突然落水并造成槽壁坍塌和槽口坍塌或导墙断裂。坍塌时应立即向槽孔内投放黏土、碎石、砂等堵漏材料减小浆液快速的流失，同时移开钻机设备；紧沿导墙外缘每间隔30cm斜插上直径25cm的钢筋做锚杆，筑起直径10cm双层钢筋网，然后用袋装土堵住坑的底部，并使用混凝土阻止泄漏。若孔深较浅，则采用重新回填槽孔方式处理即可。

（2）漏浆处理：因板岩与灰岩的交界处有褶皱裂隙，在钻孔过程中发生大量泥浆泄漏时，应首先停止打孔，并迅速将泥浆填充到槽中，使槽孔内保持大量泥浆避免槽孔坍塌，泥浆由护壁泥浆、膨润土、木片和合成纤维混合构成；然后采用砂子、砾石、水泥和粘土拌合回填到孔的底部，并用钻头压实以将其挤入漏浆的孔中，以确保槽孔的安全性。

7 结束语

虎街河水库大坝工程塑性混凝土防渗墙通过严格的材料选控，在高效地组织和精心施工下，有效解决了水库的防渗问题，也证实了塑性混凝土防渗墙这项技术的应用和发展前景，只要严格把控质量，塑性混凝土防渗墙将为水利工程创造更好的效益。