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1、薄 型 抓 斗 防 渗 墙 在 百 丈 岗 水 库 溢 洪 道 地 基防 渗 加 固 中 的 应 用吴劭辉 1，夏梦河 2，黄奇林 3（1,2,余姚市水利局，浙江 余姚 315400；3.余姚市梁弄镇水利管理站，浙江 余姚 315430）摘要本文结合工程的实践，介 绍了薄型混凝土防渗墙在百丈 岗水库溢洪道地基防渗加固处理中的应用，主要内容包括造孔、泥 浆、 墙体材料及其泥浆下混凝土浇筑、墙段连接、施工 质量等。关键词 地基；防渗处理；混凝土防渗墙；薄型抓斗1、前 言防 渗 墙 厚 度 主 要 由 防 渗 要 求 、抗 渗 耐 久 性 、墙 体 应 力 和 变 形 以 及 施 工 设 备 等 因
2、 素 确定 ，其 中 最 重 要 的 是 抗 渗 耐 久 性 和 结 构 强 度 两 个 因 素 。低 水 头 条 件 下 防 渗 墙 厚 度 若 采 用高 、中 水 头 条 件 下 的 厚 度 ，在 技 术 上 是 没 有 必 要 的 ，在 经 济 上 是 不 合 理 的 。特 别 是 在 目 前 ，防 渗 墙 施 工 技 术 和 混 凝 土 制 备 技 术 都 有 了 长 足 的 发 展 ，先 进 、高 效 机 械 装 备 的 广 泛 应 用 ，特 别 是 薄 型 、超 薄 型 成 槽 机 的 应 运 而 生 ，更 使 薄 型 防 渗 墙 技 术 对 于 低 水 头 防 渗 处 理 效 果
3、好 、成 本 低 、经 济 、实 用 ，具 有 广 阔 的 发 展 应 用 前 景 。抓 斗 法 是 建 造 防 渗 墙 的 一 种 先 进 工艺 ，国 外 早 在 70 年 代 初 就 开 始 应 用 了 。1980 年 国 内 开 始 引 进 ，并 用 于 葛 洲 坝 水 利 枢 纽 大江 围 堰 防 渗 墙 的 施 工 ，目 前 已 广 泛 应 用 。余 姚 百 丈 岗 水 库 溢 洪 道 地 基 防 渗 处 理 中 采 用 了薄 型 抓 斗 成 槽 施 工 工 艺 ，防 渗 墙 厚 度 为 30cm，这 在 我 省 水 库 除 险 加 固 工 程 中 尚 属 首 次 应用 。这 种 方
4、 法 是 用 先 进 的 抓 斗 主 机 配 薄 型 抓 斗 开 挖 槽 孔 。在 百 丈 岗 水 库 溢 洪 道 地 基 防 渗加 固 中 ，我 们 体 会 到 其 优 点 是 对 地 层 的 适 应 性 强 ，可 在 卵 石 及 硬 岩 中 成 槽 ，遭 到 块 石 、漂卵 石 时 可 以 辅 以 重 锤 冲 击 破 碎 。由 于 抓 斗 不 需 要 对 土 渣 进 行 充 分 破 碎 ，所 以 在 一 般 情 况下 工 效 较 高 。目 前 国 内 外 生 产 的 各 种 抓 斗 挖 掘 宽 度 为 30 150cm，最 大 深 度 可 达 130m，墙 体 连 续 性 好 （采 用 接
5、 头 管 法 ），很 适 宜 在 低 水 头 条 件 下 地 基 防 渗 处 理 中 的 应 用 。2、防 渗 处 理 工 程 概 况 及 处 理 方 案2.1 水 库 工 程 概 况百 丈 岗 水 库 位 于 余 姚 市 梁 弄 镇 境 内 ，主 流 为 姚 江 上 游 。坝 址 以 上集 水 面 积 16.64km2，总 库 容 204.7 万 m3，正 常 水 位 64.60m（1985 国 家 高 程 基 准 ，下 同 ），相 应 库 容 为 133.2 万 m3，坝 高 为 14.96m，坝 顶 高 程 为 69.0m。水 库 设 计 标 准 为 50 年 一 遭 ，校 核 标 准
6、为 100 年 一 遭 ，设 计 洪 水 位 为 66.65m，校 核 洪 水 位 为 67.51m。该 水 库 是 一 座 以防 洪 、灌 溉 为 主 ，结 合 发 电 、养 鱼 等 综 合 利 用 的 小 型 水 库 。灌 溉 面 积 0.25 万 亩 ，直 接 保护 下 游 梁 弄 镇 以 及 浒 溪 公 路 等 重 要 基 础 设 施 ，保 护 人 口 1.5 万 人 。水 库 始 建 于 1958 年 10月 ，1960 年 9 月 大 坝 工 程 建 成 。 水 库 枢 纽 工 程 由 拦 河 坝 、溢 洪 道 、输 水 隧 洞 及 电 站 等 组 成 。溢 洪 道 位 于 右 坝
7、 头 ，进口 底 高 程 为 61.6m，由 两 部 份 组 成 ：左 部 份 设 置 泄 洪 闸 ，泄 洪 闸 4 孔 ，每 孔 净 宽 5.0m；右部 份 是 开 敞 式 溢 流 堰 ，进 口 宽 度 为 28.5m。溢 洪 道 坐 落 在 强 透 水 的 砂 砾 石 上 ，因 溢 洪 道基 础 无 防 渗 设 施 ，经 过 多 年 的 运 行 ，渗 漏 水 严 重 ，影 响 水 库 的 安 全 运 行 和 效 益 的 正 常 发挥 ，需 进 行 溢 洪 道 基 础 的 防 渗 处 理 。2.2 溢 洪 道 地 基 的 工 程 地 质 条 件根 据 宁 波 市 水 利 水 电 规 划 设
8、计 研 究 院 提 供 的 地 质 勘 察 报 告 ，拟 建 防 渗 墙 处 的 地 质条 件 ：地 基 填 筑 土 （rQ）主 要 为 壤 土 ，局 部 夹 少 量 的 砂 壤 土 ，砂 含 量 较 高 ，可 达 4050%，灰 黄 色 为 主 ，含 灰 白 色 砾 石 ，软 塑 状 态 为 主 ，层 厚 2.1 8.7m。该 层 由 于 长 期 位 于 库 水位 以 下 ，受 水 浸 泡 ，土 体 饱 和 、松 软 ，透 水 性 好 。做 注 水 试 验 时 0 7.15m 水 泵 以 最 大 泵量 （ 110L/min）注 水 仍 无 法 将 水 注 满 ，水 从 钻 孔 周 围 的 壤
9、 土 中 冒 出 ，为 强 -极 强 透 水 。孔 深 7.15m 以 下 为 中 等 透 水 。其 下 卧 即 为 含 泥 砂 砾 石 层 和 风 化 基 岩 。溢 洪 道 地 基 处 填筑 壤 土 层 土 主 要 物 理 力 学 指 标 ：粘 粒 含 量 约 占 14.1 22.69%；W=23.9 26.8% , =18.8 19.7 kN/m3 ，Es=5.15 7.82MPa , e=0.681 0.796，av=0.22 0.33，Kv=1.7110-7 5.2810-5cm/s，Kh=6.2510-6 5.7510-5cm/s；快 剪 ： Cq=6.0 35.0kPa 、q=6.
10、2 13.4； 固 快 ：Ccq=12.0 25.0 kPa 、cq=16.7 24.4。下 卧 含 泥 砂 砾 石 层 注 水试 验 成 果 为 ：K=1.2910-4 1.9510-3cm/s，为 中 等 透 水 层 。下 伏 基 岩 为 燕 山 晚 期 侵 入 岩 （o53a）石 英 闪 长 岩 ，全 风 化 基 岩 的 现 场 注 水 试 验 成 果得 K=1.8910-4 4.1910-4cm/s，属 中 等 透 水 层 ;下 部 弱 微 风 化 岩 石 注 水 试 验 成 果 ：q=2.94 4.30lu，属 弱 -中 等 透 水 层 。由 于 ，在 溢 洪 道 地 基 处 填 筑
11、 土 土 体 松 软 ，性 质 差 ，为 强 透 水 层 。其 下 卧 的 含 泥 砂砾 （卵 ）石 层 和 全 风 化 基 岩 也 均 为 中 等 透 水 层 ，因 此 ，溢 洪 道 修 建 以 后 长 期 存 在 渗 漏 问题 ，不 仅 浪 费 了 宝 贵 的 水 资 源 ，而 且 也 直 接 威 胁 着 水 库 的 安 全 。大 坝 安 全 鉴 定 结 论 意 见要 进 行 地 基 防 渗 加 固 处 理 。2.3 处 理 方 案对 溢 洪 道 基 础 防 渗 加 固 处 理 方 案 有 水 平 防 渗 和 垂 直 防 渗 两 个 大 方 案 可 进 行 比 选 ，经 分 析 论 证 ，
12、最 后 选 用 了 垂 直 防 渗 这 个 大 方 案 ，根 据 这 个 大 方 案 ，又 对 高 压 喷 射 灌 浆 、帷 幕 灌 浆 和 混 凝 土 防 渗 墙 等 子 方 案 作 了 进 一 步 技 术 、经 济 比 较 ，认 为 混 凝 土 防 渗 墙 与 高压 喷 射 灌 浆 和 帷 幕 灌 浆 相 比 ，混 凝 土 防 渗 墙 较 为 可 靠 ，且 混 凝 土 防 渗 墙 经 过 几 十 年 的 发展 ，施 工 技 术 较 为 成 熟 ，质 量 较 易 保 证 。由 于 该 工 程 的 运 行 水 头 属 于 低 水 头 ，经 分 析 计算 比 较 ，确 定 采 用 厚 度 为 3
13、0cm 的 薄 型 混 凝 土 防 渗 墙 。混 凝 土 设 计 指 标 为 ：抗 压 强 度R285.0MPa，抗 拉 强 度 R280.5MPa，弹 性 模 量 Ec12500MPa，抗 渗 标 号 为 W4。墙 体 嵌入 基 岩 的 深 度 主 要 根 据 地 质 条 件 、渗 透 稳 定 及 结 构 要 求 确 定 。该 工 程 设 计 墙 体 深 入 弱 风化 基 岩 深 度 为 1.0m。3、薄 型 抓 斗 混 凝 土 防 渗 墙 施 工 墙 技 术抓 斗 建 造 地 下 连 续 墙 在 国 外 开 始 于 五 、六 十 年 代 ，但 在 国 内 普 遍应 用 还 是 近 几 年
14、的 事 ，利 用 抓 斗 建 造 薄 防 渗 墙 则 是 从 大 亚 湾 核 电 站 防 渗 墙 开 始 。抓 斗 成 墙 法 可 广 泛 适 用 于 填 土 层 、砂 层 、砾 石 层 等 ，如 果 在 施 工 中 辅 以 重 锤 ，基 本可 以 满 足 嵌 入 基 岩 （强 风 化 ）1.0m 的 要 求 。相 比 其 它 成 墙 设 备 ，抓 斗 在 含 有 小 块 石 、砾 石 、砂 等 土 层 中 更 能 快 速 成 槽 ，且 设 备 投 入 少 、泥 浆 损 耗 少 、成 槽 质 量 高 等 许 多 优 点 。3.1、施 工 准 备本 工 程 防 渗 墙 施 工 平 台 布 置 于
15、 溢 洪 道 进 口 之 前 ，高 程 为 61.0m，宽 度 不 小 于 10.0m，采 用 填 方 的 方 法 形 成 ，即 挖 除 原 库 区 旁 淤 积 的 砂 卵 石 填 于 溢 洪 道 进 口 前 ，然 后 用 推 土 机推 平 并 碾 压 密 实 。本 工 程 采 用 矩 形 断 面 少 筋 混 凝 土 施 工 导 墙 ，导 墙 混 凝 土 强 度 等 级 为C10，断 面 尺 寸 ：宽 高 =0.3m0.5m，其 下 各 放 置 2 根 10mm 的 钢 筋 ，两 导 墙 间 距 0.4m。由 于 本 工 程 墙 深 较 小 ，孔 口 处 地 层 较 稳 定 ，且 抓 斗 施
16、工 的 振 动 力 较 小 ，故 可 以 采 用 高 度较 小 的 导 墙 。3.2、造 孔抓 斗 设 备 由 主 机 和 斗 体 组 成 （见 示 意 图 1），抓 斗 是 以 斗 齿 、斗 刃切 削 土 层 ，将 土 渣 收 容 在 斗 体 内 ，从 槽 孔 内 提 出 ，开 斗 弃 掉 ，反 复 挖 掘 ，完 成 造 孔 作 业 。抓 斗 的 挖 掘 动 作 有 斗 齿 铲 挖 和 斗 刃 切 削 ，但 这 两 种 动 作 都 是 先 把 斗 齿 和 斗 刃 切 入 地 基之 后 开 始 挖 土 ，切 入 地 基 土 时 所 需 的 压 力 由 斗 体 的 自 重 产 生 。根 据 操 作 方 式 不 同 ，抓 斗分 为 钢 绳 抓 斗 、液 压 导 板 抓 斗 和 液 压 导 杆 抓 斗 ，抓 斗 的 起 吊 设 备 都 是 覆 带 式 起 重 机 。本工 程 中 使 用 的 是 液 压 导 板 抓 斗 （见图 2） 。采用“薄型
