淺談混凝土截滲墻在昌梨水庫除險加固工程中的設計與施工

郭 琪 李培偉 郝夕明

江蘇省東?？h昌梨水庫位于魯蘭河支流石榴河上游，是一座以防洪、灌溉為主，結合水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游開發(fā)等綜合利用的中型水庫。該庫興建于1957年4月，1958年6月建成蓄水，設計防洪標準50年一遇，1000年一遇校核?？刂屏饔蛎娣e35.0km2，總庫容2111萬 m3，興利庫容 1405萬 m3。 水庫水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、進水閘、灌溉涵洞等組成。2009年始對水庫實施除險加固，對大壩進行了混凝土截滲墻截滲處理。

一、工程設計

按照設計要求，在大壩樁號0+100～1+730壩段高程50.54m以下采用混凝土截滲墻截滲處理，截滲墻軸線為壩軸線上游2.0m處，頂部高程50.54～51.6 m用C15素混凝土回填至壩頂。截滲墻采用普通混凝土C20，底部插入強風化基巖內(nèi)0.5m。截滲墻厚0.3m。

二、施工前的準備

1.導墻施工

對于導墻有些設計不提供施工圖，根據(jù)現(xiàn)場地質及工期等方面的具體情況，該工程采用“┛┗”型式。導墻施工時，外側回填到導墻頂高程，墻底緊貼原大壩土面。導墻頂面高出地面300mm，內(nèi)墻面間的凈距離比設計截滲墻厚寬40mm。

2.泥漿制作

膨潤土結合當?shù)卣惩翞槟酀{制備材料。

3.槽段劃分

本工程的槽段劃分為6.0m和6.7m。

三、施工方法

1.接頭施工

選用抓切法，即在Ⅱ序槽段抓槽時用抓斗抓切Ⅰ序槽混凝土20～30cm混凝土后，沖刷至刷頭上基本不帶泥屑，孔底淤積不再增加。

2.成槽方法

成槽采用液壓抓斗抓取成槽。分兩序成槽，每槽孔抓取順序為先抓兩側后抓中間。

3.清槽

先用抓斗抓取孔底沉渣及較稠泥漿，再用洗刷錘洗刷Ⅰ序槽段接頭，期間結合泥漿濃度及時補充較稀泥漿或清水，但要隨時掌握泥漿稠度變化情況。

4.水下混凝土澆注

水下混凝土澆注采用直升導管法。管徑φ150mm，法蘭盤連接。澆注混凝土時，專人對混凝土的上升面進行測量記錄。導管安拆，由8T汽車吊配合進行。

四、存在問題及處理措施

1.坍塌

5號、6號、232號槽段在成槽過程中出現(xiàn)了局部坍塌和大面積坍塌。一是針對出現(xiàn)的局部坍塌，加大泥漿密度，抓斗下沉和提升時，緩慢進行，避免對泥漿的擾動過大；二是對大面積塌孔，用摻入10%水泥的粘土回填到坍塌處以上1.0m左右，待沉積密實后再進行施工，同時在相應地段適當減小槽段開挖長度。

2.漏漿

在161號槽段成槽開挖過程中，出現(xiàn)了漏漿現(xiàn)象，通過采用以下措施保證了成槽質量。一是平拋粘土，加大泥漿比重，針對松散地層，穩(wěn)中求快；二是保證泥漿供應強度和質量，發(fā)現(xiàn)漏漿及時補充，取得了很好的效果。

3.導管堵塞

由于導管埋深大于8.0m或因道路及其他原因致使灌注混凝土的時間間隔過長，有時會出導管堵塞。通過快提快落上下竄動，使混凝土在導管內(nèi)形成一定沖擊力的方法疏通，一般不能用振搗器震動導管，這樣往往使混凝土積聚更為密實。

4.抓切接頭時間

抓切接頭適宜時間與混凝土的凝固時間是接頭質量的關鍵。時間太早混凝土沒有凝固，容易使槽內(nèi)混凝土變形或流動，與泥漿混合，影響接頭強度和結合質量；時間過晚混凝土強度較高，抓切接頭時達不到切削出新的混凝土接觸面的要求，同樣影響接頭強度和結合。實踐證明，抓切的適宜時間一般為墻體澆筑后10～12h，最遲不超過16h，但要結合當?shù)貧鉁?、槽深和混凝土的性能指標試驗確定；否則，抓斗抓切時會因斗體一側為混凝土另一側為土體，造成槽孔沿軸線方向偏移，最終導致接頭出現(xiàn)倒“V”字形，無法保證接頭質量，同時也嚴重影響造孔成槽進度，把握好抓切接頭的適當時間也是成槽進度快慢的重要環(huán)節(jié)。

5.混凝土強度

商品混凝土配合比強度滿足規(guī)定強度要求，但截滲墻混凝土是用導管法在泥漿中灌注，由于塌落度大及施工工藝等原因，其強度僅為地面澆筑強度的80%左右，為此在施工時要注意調整混凝土強度和水泥用量。實施過程中，一是將混凝土強度提高一個等級；二是嚴格按照規(guī)范要求，即水泥用量不低于350kg/m3,水灰比大于0.6，砂率小于40%。。

五、建議及注意事項

1.墻體厚度與材料確定

該設計主要目的是大壩防滲，采用的是普通混凝土C20，墻厚30cm。此截滲墻承受極限應變能力較小，抗震性能相對薄弱；同時，施工時易出現(xiàn)接頭或導管之間混凝土攤鋪錯位、劈叉現(xiàn)象，影響墻體整體強度，極易造成墻體斷裂、滲漏等現(xiàn)象。薄型抓斗成槽截滲墻建議采用塑性混凝土為墻體材料，特別是以解決滲漏為目的的大壩截滲墻。一方面塑性混凝土彈性模量低，與壩體土層的變形模量極為接近，可消除剛性混凝土墻體變形與壩體土變形不同而產(chǎn)生的高應力狀態(tài)，增加大壩及截滲墻的安全性；另一方面塑性混凝土水泥用量小、造價低，同樣能達到抗?jié)B性能，且由于其強度低、抓切槽孔接頭質量有保證；同時塑性混凝土擴散度大，和易性好，凝結時間長，澆筑質量有保證。

該設計C15素混凝土回填平均深度1.2m，因導墻底已與混凝土截滲墻連接在一起，沒必要再在導墻內(nèi)回填混凝土，可以充分利用導墻，將防浪墻砌體與兩導墻形成榫型結合，增加結合強度，同時降低工程造價。

2.施工技術與方法

（1）保證接頭質量難度大。剛性混凝土的初凝時間隨著溫度、塌落度、澆筑時間等影響變化較大，直接影響抓切接頭時混凝土的強度與時間，無法保證接頭質量。

（2）單根導管澆筑影響墻體質量。結合槽長應根據(jù)規(guī)范要求必須使用兩套導管澆筑，導管中心距槽孔端或混凝土壁面的距離不得大于1.5m。單根導管澆筑由于受混凝土擴散度制約接頭質量無法保證，同時在墻體上部接頭處出現(xiàn)“V”字形，達不到設計墻體整體高度，影響墻體質量和截滲效果。

（3）應結合實際，充分證明成槽已入基巖方可驗收。實踐證明，有些液壓薄壁抓斗由于斗齒及動力等原因，僅僅抓到強風化表面，不能入巖500mm以上，在施工中應結合實際配合沖擊鉆成槽。

六、結語

在該工程實施期間，通過強化管理措施，重視事前控制，嚴格事中管理，及時進行修整和完善。進行了多次取芯試驗及地學檢測，結果證明均滿足設計要求和規(guī)范規(guī)定，為類似工程積累了經(jīng)驗