馬鞍山水庫大壩粘土混凝土心墻施工技術(shù)要點

劉志強

（蒙自市水利勘測設計隊，云南蒙自 661199）

0 引言

地下連續(xù)墻種類多、適應性強，可針對實際情況進行比選，擇優(yōu)用于截水、防滲、承重、擋墻結(jié)構(gòu)等多種功能，在水利、建筑等多個行業(yè)應用較廣，馬鞍山水庫采用“粘土混凝土心墻防滲”，見圖1。

1 工程概況

1.1 工程項目簡介

馬鞍山水庫是一座新建小（1）型重點水源工程，水庫總庫容168 萬立方米，設計灌溉面積2793 畝。水庫于2012 年3 月28 日開工建設，2014 年 5 月 29 日完工，2016 年 9 月 7 日通過蓄水驗收，2016 年11 月29 日通過竣工驗收。

1.2 工程地質(zhì)條件

河谷底部為沖洪積（Qapl）以砂礫為主的土層、粘土夾粗砂層，湖沼積分別為粘土層（夾鈣質(zhì)及螺殼化石）、粉土層和砂層。其中，粘土層因當?shù)赝临|(zhì)中包含的物質(zhì)不同又可分為（鈣質(zhì)結(jié)核、鐵錳質(zhì)結(jié)核、河床螺殼等結(jié)構(gòu)）。河谷兩岸與河谷底部土質(zhì)略微接近，除山石礫土外，基本為粘土及粉土層；壩基為泥灰?guī)r并已全部風化。

1.3 防滲墻工程

水庫大壩設計為粘土混凝土心墻結(jié)構(gòu)，大壩建筑原料為泥灰?guī)r為主料的風化壩，設計最大壩高19.2m，設計壩頂長613.76m，壩頂高程1315.5m。防滲墻設計布置于壩軸線上，混凝土強度等級為C8、抗?jié)B等級為W6，設計總長616.01m（0-107.23m～0+508.78m），墻頂高程 1315.10m，墻高為 6.1～31.62m，墻寬 0.4m，面積 12623.62m2，施工時段 2013 年 5 月 10 日至 10 月 23 日。

2 施工方案

馬鞍山水庫防滲墻分Ⅰ、Ⅱ序槽段進行施工，槽段長8m，主要采用膨潤土泥漿護壁進行“鉆抓法”快速成槽和直升導管法澆筑混凝土的施工工藝。其間，為了防止?jié)B透破壞，需提前根據(jù)地質(zhì)情況及設計要求進行檢測及防滲標準的復核與施工設計。

3 施工技術(shù)要點

3.1 施工準備

首先，熟悉圖紙與設計方案，嚴格按照設計方案的工程量相應的施工強度進行施工設備、物料準備。并在準備階段充分利用現(xiàn)場條件對墻體施工所涉及的各環(huán)節(jié)進行系統(tǒng)的布置和銜接。

圖1 大壩標準剖面

馬鞍山水庫以大壩中部為基點，在上游壩腳30m 外的庫底布置泥漿系統(tǒng)，在下游戧臺布置混凝土拌和系統(tǒng)，壩頂軸線下游布置鉆機及抓斗作業(yè)平臺，結(jié)合壩頂施工平臺、混凝土拌和系統(tǒng)、泥漿系統(tǒng)分別布置場內(nèi)交通與左右兩岸鄉(xiāng)村道路連接，以自來水為主供水，315KVA 變壓器供電。

3.2 槽孔施工

導墻：設計為掛壁式C15 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，墻深1.2m、厚0.4m，掛背0.6m、厚0.4m，導墻上游布置0.4m×0.4m 的排漿溝。顧名思義導墻重在“導”，是控制槽孔垂直度（偏斜率）的關(guān)鍵，應把墻體施工放樣、模板制安進行精準控制。

泥漿系統(tǒng)：馬鞍山水庫泥漿系統(tǒng)由ZJ-1500 高速攪拌機、2003PN 泥漿泵、ZX-200 型泥漿凈化機各 2 臺、φ100mm 鋼管數(shù)噸和100m3膨化池、200m3供漿池、200m3沉漿池各一個組成。泥漿施工配比為水:膨潤土:分散劑（Na2CO3）:增粘劑（CMC）=100:5～8:0～0.3:0～0.1；性能控制指標新制泥漿為密度＜1.10g/cm3、馬氏漏斗粘度30～90s、失水量≤20mL/30min、泥皮厚≤1.5mm、pH9.5～12，施工中泥漿為密度＜1.25g/cm3、馬氏漏斗粘度 30～90s、失水量≤50ml/30min、泥皮厚≤6mm、pH7～12。新制泥漿注入膨化池膨化24h 注入供漿池備用，施工中槽孔內(nèi)的溢漿由排漿溝通過回漿管經(jīng)土渣機械分離后注入沉漿池（經(jīng)處理合格注入供漿池備用）。

槽孔施工：馬鞍山水庫使用2 臺CZF-1200 沖擊反循環(huán)鉆機和2 臺HS843HD 型鋼絲繩抓斗進行組合鉆挖。鉆挖時采用泥漿固壁即在槽孔施工的過程中由泥漿系統(tǒng)循環(huán)注入制備好的泥漿，利用泥漿靜壓力、泥皮、泥漿循環(huán)流動產(chǎn)生的拖曳力等特性保持孔壁的穩(wěn)定。泥漿固壁的關(guān)鍵點在泥漿質(zhì)量，控制點在泥漿系統(tǒng)。

鉆挖施工按照放樣定位，先施工Ⅰ序槽段，10d 后，調(diào)整一個機組回頭同步施工Ⅱ序槽段，鉆挖均按照先兩端再中間的順序作業(yè)，抓斗挖掘過程中適時補充注入泥漿直至終孔；遇堅硬地層抓取困難時，應輔以重力沖砸的方式反復錘煉，直至將堅硬地層物體粉碎到便于抓取。嚴格按照設計質(zhì)量標準控制槽孔質(zhì)量?？孜黄畈淮笥凇?cm，導向墻頂面高程（整體）允許偏差±1cm，導向墻頂面高程（單幅）允許偏差±0.5cm，導向槽間凈距允許偏差±0.5cm，施工過程如發(fā)現(xiàn)較大斜度的基巖面或如大型孤石、漂石，孔斜率應控制在規(guī)定范圍內(nèi)，Ⅰ、Ⅱ序槽段的孔中心線在其間測量的偏差范圍應＜13.3cm，終孔深度原則為嵌入基巖0.5m（若需加深由建設、設計、監(jiān)理、施工分析鉆取的巖心樣共同確定）。槽孔施工的關(guān)鍵是快速，減少坍塌，確保槽孔尺寸規(guī)整；施工過程中可根據(jù)泥漿變化、相應深度的抓挖量進行分析研判，如坍塌嚴重應適時調(diào)整槽段長度進行有效控制。

槽孔驗收：鉆挖完成后應及時申報監(jiān)理進行孔位、孔深及孔形等轉(zhuǎn)孔結(jié)果的檢驗，經(jīng)評價通過驗收后開始進行清孔，Ⅱ序槽段清孔換漿結(jié)束前必須用刷子鉆頭對接頭孔分段洗刷處理，清洗后應達到刷子幾乎沒有泥屑殘留，孔底探測淤積量基本穩(wěn)定不再增加。建議在處理1h 后，各項檢測指標的數(shù)據(jù)依次為：槽底淤積≤10cm，槽內(nèi)泥漿密度＜1.15g/cm3，馬氏漏斗粘度＜40s，含砂量＜3%。關(guān)鍵是通過凈化裝置清除碎渣。清孔后約4h 可開始進行混凝土墻體澆筑。

3.3 墻體澆筑

墻體澆筑：馬鞍山水庫大壩粘土混凝土心墻采用泥漿下直升雙導管進行澆筑，導管采用φ200mm 鋼管，罐車輸送混凝土料到澆筑漏斗，由于其間有運輸過程，因此在進入澆筑導管之前，需要進行混凝土的倉面見證取樣后方可注入澆筑導管進行澆筑施工。根據(jù)澆筑墻體下料下落高度較大，以“壓球法”勻速控制放料速度、避免絮凝反應的發(fā)生。混凝土供應強度必須能滿足兩個槽段同時澆筑，混凝土面應以不小于2m/h 均衡提高，高差＜0.5m，檢測頻率為混凝土面30min 計，導管內(nèi)混凝土面2h 計。墻體澆筑的起、始階段頻率可增加。泥漿下澆筑的關(guān)鍵在控制混凝土面均衡上升即保證泥漿不被包裹。

墻段連接：Ⅰ、Ⅱ序槽段以接頭管作為連接方式。顧名思義是在槽孔端頭下設φ400mm 的接頭管，Ⅰ序槽段清孔換漿完畢后預留，施工壩料澆筑完成初凝后緩慢將接頭管起拔，于Ⅰ序槽段端頭留孔。Ⅱ序槽段澆筑時一體澆筑，在Ⅰ序槽段形成預留的半圓狀嵌入式連接。

3.4 質(zhì)量檢查

嚴格按設計及相關(guān)規(guī)程規(guī)范進行取樣檢驗試驗、現(xiàn)場監(jiān)測檢測和注水試驗檢測。關(guān)鍵點為混凝土現(xiàn)場取樣、泥漿現(xiàn)場監(jiān)測、注水試驗。

水泥為瀛洲P.O 42.5 普通硅酸鹽水泥，取樣檢驗試驗4 組，細度、初（終）凝時間、安定性、3（28）天抗折（壓）強度等均符合《復合硅酸鹽水泥》（GB 175—2007）標準技術(shù)要求。

碎石、機制砂為就能石場生產(chǎn)，取樣檢測各6 組，表觀密度、含粉量、細度模數(shù)等指數(shù)標準的檢測結(jié)果均達到《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/T 5144—2001）質(zhì)量標準。

C8 心墻混凝土：共78 個槽段，澆筑5955.22m3。強度取樣試驗 80 組，Rmin=12.9MPa＞R 標；抗?jié)B取樣試驗 29 組，W≥W6；彈模取樣試驗12 組，E=14500～19700Mpa。均滿足設計要求。

注水試驗：共布置 7 個檢查孔，滲透系數(shù) K=5.88×10-7～8.84×10-9cm/s，滿足設計要求。泥漿檢測：土料檢測1 組，粘粒含量52.2%，塑性指數(shù)40.6，含砂量2.4%；泥漿檢測160 組，密度1.08～1.27g/cm3，漏斗粘度35.0～38s，含砂量2%～7%。檢測結(jié)果均符合要求。

4 結(jié)束語

粘土混凝土結(jié)構(gòu)設計建造的心墻施工工藝基本已達到完善成熟的標準，施工墻體使用壽命長、安全可靠，防滲效果好，在蒙自市馬鞍山水庫工程大壩防滲中得到了成功應用，在同類（類似）工程中尤其值得推廣。