窄口水库刚性及塑性混凝土组合式防渗墙施工.2011.09.042ConstructionofCompoundImperviousWallwithRigidConcreteandPlasticConcreteofZhaikouReservoirWANGYin.shan,CUIWen—guang2,FANGXiao—bo.,DUXiao—xiao(1.ttenanProvincialHydraulicandHydroelectricEngineeringQualityMonitoringandS印enStation,2e,0Ⅱ,450003,China2.HydroelectricFoundationBureauCo.Ltd.,Wuqing301700,China)Abstract:ThemaindamofZhaikouReservoirisarock-filldamwithclaycore.Thedamstrengtheningadoptscompoundimperviouswallofrigidconcreteandplasticconcreteof0.8mthickness.Themaximumdepthofthewailis82.75m.Withgroovingoftheimperviouswallmadein3linesinsteadof2lines,interlinkedleakageWascontrolledandslotstabilityingroovingWasimproved.Inconstructionofimperviouswallwithsuperdepth.,thequalityofslotcuttingandclearingshouldbestrictlycontrolled,andflexiblemeasuresshouldbetakentoshortengroovingtime.Inlayingbuilt-ingroutpipetrussandreinforcingcage,suchcasesastrussandreinforcingcagelaidatawrongposition,theconduitpipeburiedtoodeeporconcretepouredwithunevenspeedshouldbeprevented.Keywords:concreteimperviouswall;damstrengthening;rock—filldamwithclaycole;constructiontechnique;ZhaikouReservoir1工程概况窄口水库是黄河支流弘农涧河中游的一座大(2)型水库,坝址位于河南省灵宝市南23km处,控制流域面积为903km,总库容为1.85亿m,水库功能以防洪为主,兼顾灌溉,发电,养鱼,旅游,供水等综合利用.主要建筑物有大坝,主溢洪道,非常溢洪道,泄洪洞,灌溉(发电)洞,水电站等.窄口水库主坝为黏土心墙堆石坝,黏土心墙两侧为中粗砂碎石反滤料,过渡料,堆石料,坝体下覆基岩为安山玢岩,与坝体接触部位基岩破碎,左右坝基处有3条断层带交汇.窄口水库属20世纪50年代建设的”三边工程”,坝体填筑质量较差,带病运行40多年来多次出现险情,大坝曾出现纵横多条裂缝,尤其是2003年水库蓄水至高程642.0m时,坝体出现严重渗漏情况.水库运行期间曾采取水泥黏土劈裂灌浆,在坝体内修建混凝土倒挂井等措施进行过处理,但均未从根本上解决坝体渗漏?1】4?问题.2007年河南省发展和改革委员会批准了窄口水库除险加固工程.窄口水库主坝最大坝高为77.0m,坝体采用刚性及塑性混凝土组合式防渗墙进行截渗加固.根据坝体下覆基岩走势,在防渗墙高程615.0m上下分别采用塑性混凝土,C10W8混凝土浇筑,成墙厚度为0.8m,最大深度为82.75m.目前,在坝高77.0m的黏土心墙坝体内进行超深混凝土防渗墙施工属首例,无成功经验可借鉴,存在较大风险,另外为了保证水库下游工农业用水,水库管理部门还要求施工期水库最低运行水位不得低于626.0m,这样混凝土防渗墙施工期间坝前水头将不低于61.0m,施工中一旦控制不当就会发生槽孔坍塌,劈裂,进而影响坝体安全.收稿日期:201卜08-02作者简介:王银山(1962～),男,河南漯河人,高级工程师,研究方向为水利水电工程.E?mail:wys@hns1.gov 人民黄河2011年第9期2防渗墙施工技术2.1防渗墙设计技术指标防渗墙槽段连接采用接头管法;基岩陡峭段墙体垂直岩面人岩深度为0.50In,河床段及左右岸断层交汇带按垂直于岩面1.0m控制;防渗墙615.0m高程以上为I级配塑性混凝土,强度R28I>3.85MPa,弹性模量E28≤3000MPa,渗透系数<1×10一cm/s;防渗墙615.0m高程以下为C10W8掺粉煤灰混凝土.2.2主要临时建筑物及施工机械按照设计将坝体开挖降至649.0m高程,形成防渗墙施工平台,防渗墙导墙采用深1.5m,宽1.0m的C15钢筋混凝土.在坝顶中部防渗墙轴线下游侧布置一个膨润土制浆站,修建2个容积为200m的储浆池,安装一台G600型旋流式高速搅拌机,膨润土浆液用泥浆泵通过直径100mm管路送至各槽孑L.混凝土拌和输送系统采用2台JS500型及1台JS1000型卧轴强制式搅拌机,3台10m搅拌车.2.3槽段划分考虑造孔期间槽孔安全,浇筑导管布置及造孔设备功效最大化,在左右岸坝肩孔深小于30m地段,I,Ⅱ期槽孔长度为8.8m,布置4个主孔,3个副孔;深槽段I,Ⅱ期槽孔长度均为6.80m,布置3个主孔,2个副孔.共划分为37个槽孔,防渗墙施工轴线总长234.04m.2.4成槽工艺及生产性试验为获取基岩造孔工效,验证泥浆性能,成槽工艺,基岩钻孔功效,特殊情况处理方法,清孔,浇筑工艺及接头管进行墙段连接的可行性,先选取基岩陡峭段单槽基岩高差达13m的S10号槽进行生产性试验.生产性试验数据显示,不打导孔利用抓斗直接抓取虽然功效较高,但抓取至30m以下时孔斜严重超标,冲击钻修孔周期长,混凝土充盈系数大;在抓取过程中槽内浆液瞬间漏失,说明坝体存在大的连通型裂缝,主体施工中需大量储备堵漏材料应对突发漏浆情况;冲击钻钻凿基岩功效仅为1.15m/d,钻凿基岩占用大量时间,造成抓斗利用率降低.根据生产性试验,及时对成槽工艺进行了调整,在先期投入1台液压抓斗,4台冲击钻的基础上增加冲击钻机至12台,采用“两钻一抓”方式成槽.2.5防渗墙造孔施工(1)三序法造孔成槽.施工初期采用二序法进行成槽施工,泥浆渗透,黏土心墙处于饱和状态,使得造孔周期越长,槽孔壁在设备扰动等外力作用下越易发生失稳坍塌,甚至出现坝体内黏土心墙坍塌,坝体失稳.S12号槽成槽期间,抓斗抓取至35.4In时,与$16,$20,$24,$28号槽同时出现漏浆情况,为避免生产性试验中槽内泥浆瞬间自连通裂缝漏失的情况再次发生,将防渗墙槽孔调整为三序施工,即将s1,s5,s9号槽孔定为I序槽,s3,s7号槽孑L定为Ⅱ序槽,s2,S4,S6,S8号槽孔定为Ⅲ序槽.一期浇筑的I序槽可提高坝体稳定性,二期槽浇筑后可阻断连环漏浆通道,降低塌槽风险.将成槽方法由二序法调整为三序法后,未再次出现连环漏浆情况,提高了防渗墙成槽期间槽孔的稳定性.(2)平打法钻凿陡峭基岩.泄洪洞,灌溉发电洞分别在左右岸坝肩处穿过坝体,若采用常规钻劈主副孔方法,则钻基岩时会出现钻头向低处溜滑问题,钻凿困难.因此,对于陡峭基岩段采用冲击钻凿除,由最浅接头孑L向最深接头孑L处按0.40m一钻移动钻机钻凿,可使钻头有效接触基岩面,还可避免底部残留小墙.同时,调整冲击钻及抓斗交叉作业顺序,采用冲击钻钻主孔至60m后,移机至其他槽孔钻主孔,由抓斗抓取该槽60m以上副孔,再由冲击钻钻劈60m以下剩余工程,减少了打回填工程量.两侧主孔基岩面确定后,根据实测量基岩面坡度,计算出主副孔铅直人岩深度,作为主副孔终孔依据.(3)成槽质量控制.防渗墙造孔质量直接影响预埋灌浆管成功率.防渗墙最大墙深82.75m,受液压抓斗自身性能限制,只能抓取60m以上土层,如果造孔期间质量控制不严格,向下移交冲击钻施工,将出现孔斜超标,局部小墙,探头石等情况,可能造成预埋管下设不到位,桁架发生倾斜,强行下放中预埋管脱离桁架,导致预埋管工作失败.因此,质检部门将孑L斜超标,小墙等作为重要控制指标.在主孔造孑L期间每10m测量一次孔斜,计算孔底偏差,发现孔斜超标及时采用自制修孔器配合频繁回填大块石进行强制修孔;在液压抓斗抓取副孔时要求操作手在易偏斜段不贪进尺,吊斗抓取,每掘进5m左右打开斗头上下提升斗体,清除槽壁可能存在的探头石.冲击钻在完成60m以下地层造孔时采用平打法及时清除小墙,造孔结束后将未钻尽牙子清除,孔型全面验收合格后转入下一步清孔工作.2.6清孔方法防渗墙深度较大,清孔后需下设接头管,预埋灌浆管,浇筑导管,若准备浇筑时间过长,清孔不彻底,则易造成混凝土浇筑难度增大及泥浆中悬浮钻渣集中坠落至基岩面在墙底形成夹渣等异常情况.因此,在左右岸坝肩部位槽孔深度较浅,清孔采用”抽桶法”;在河床部位深槽段清孔采用”抽桶法”结合”气举反循环”法.清孔主要设备为抽桶,空压机,排渣管,风管和泥浆净化装置.(1)抽桶法清孔.根据$10号槽孔生产性试验结果,在成槽期间因堵漏而向孔内大量抛填的锯末,水泥在孔底易凝结淤积成坨状,直接用气举反循环法清孔将出现排渣管堵塞,爆裂的现象.施工中首先采用抽桶法清孔,向槽内连续注入优质膨润土泥浆,抽渣一定时间后,下放钻头冲击使槽底淤积物浮起,然后循环作业将大岩块,钻渣以及坨状凝结物排出槽孔.对于左右坝肩基岩段,自高向低移动钻机清孔,直至抽桶抽出的泥浆中不含坨状凝结物,锯末为止.(2)气举反循环清孔.根据风压测算,采用1.0MPa空压机,ZX一200型泥浆净化机进行清孔,排渣管由吊车悬吊,自孔底40m处开始左右移动清孔,及时向槽孔内补充新鲜浆液,根据回浆情况下放排渣管直至孔底,左右移动清孔,清孔结束标准为孔底淤积厚度小于10Cn’l,泥浆密度小于1.15g/cm,马氏漏斗黏度为23—50s,含砂量小于3%.清孔1h后平均淤积厚度仅为3.43cm,平均含砂量为1.3%..?1】5?人民黄河2011年第9期2.7接头管,预埋管,浇筑导管下设接头管管径为800mm,由25t吊车完成下设.为确定准确的接头管起拔时间,混凝土开始浇筑后,用胶皮桶取少量混凝土悬吊在槽孔泥浆中,每1～2h观察一次,根据确定的初凝时间及拔管机压力上升情况确定拔管时间.从浇筑导管底口高于此部位时(此点的混凝土已处于静止状态后)开始计算,开浇2～3h后开始微动,为破除混凝土的黏结力,每次提升10—20mm,微动后松开制动装置,观察接头管是否能够回位,如果不能回位则严禁继续拔管.每次起拔接头管后,及时向接头管内补充泥浆.预埋管单根长6m,在预制厂加工成12.0m的桁架后在孔口焊接,采用吊线锤控制预埋管的垂直度,保证下设成管率.浇筑导管按规范要求的间距及距孔底距离下设.2.8混凝土浇筑(1)混凝土生产及浇筑过程.委托中国水电基础局有限公司试验中心进行了塑性混凝土,C10W8混凝土配合比试验,结果见表1.。