湖北梅川水库主坝防渗墙塑性混凝土施工工艺及质量控制_舒德春

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工程概况及水文地质条件
工程概况 横 梅川水库位于湖北省武穴市梅川镇五里村北，
岗山南麓， 坝址位于华阳水系梅川河上游舒样河与刘 元兴河交汇处。地理位置为东经 115°30' ， 北纬 30°07' 。
2 3 水库承雨面积 25km ， 原设计总库容 3310 万 m ， 复
核总库容 3950 万 m ， 是一座以灌溉为主、 兼有防洪、 发
防渗墙造孔设备为 CZ—22 型冲击钻机和 SB650 型液压抓斗，本工程采用冲击钻与液压抓斗结合的方 法进行施工。冲击钻机与液压抓斗相互结合， 可以优 势互补 、 提高工效， 适合各种地层的成槽施工 。 按照槽 。“三钻 孔划分，先施工 Ⅰ 期槽孔， 再施工 Ⅱ 期槽孔 两抓 ” 的施工工艺流程如图 3 所示 。
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清孔换浆
采用泥浆净化机来清孔， 从远离回浆管的一侧清 理至靠近回浆管的一侧， 槽内的泥浆通过排浆管导入 经过其处理后， 泥浆返回到槽内 。 泥浆净化机， 清孔换浆结束 1h 后， 应达到下列清孔标准： 孔底 淤积厚度不大于 10cm； 当使用黏土泥浆时， 孔内泥浆
3 密度密度不大于 1. 3g / cm ， 黏度不大于 30s， 含砂量不
电、 水产养殖和城镇供水等综合利用的重点中型水库。 水库枢纽工程由大坝 （ 一座主坝 、 两座副坝） 、 溢 灌溉发电管和坝后式电站等建筑物组成 。 洪道 、 本工程基础防渗墙工程为混凝土防渗墙， 防渗墙 轴线在坝轴线上， 墙体厚度 0. 6m， 墙底伸入基岩以下 0. 5m， 主坝最大平均深度为 28. 6m， 成墙 面 积 工 程 量
± 3cm 不小于设计深度 小于 0. 4% 80cm 刷子钻头不带泥屑 小于 10cm 1. 15 ～ 1. 3g / cm3 30 ～ 90s 小于 5% 导管间 距小于 3. 5m； 距 离孔 端： 一 期 1 ～ 1. 5m， 二期 1m； 埋深 1 ～ 6m 大于等于 2m / h 18 ～ 22cm 34 ～ 40cm 高于设计高程 0. 4m 符合设计要求 齐全、 准确、 清晰
对于嵌入基岩的防渗墙， 孔底基岩鉴定十分重要， 正确确定基岩顶面高程直接关系到防渗墙的防渗效果。 基岩顶面可按以下方法确定： a. 根据防渗墙中心线的地质剖面图， 求出基岩面 的预计深度， 当孔深即将靠近此深度时， 开始取样， 然 后根据取样的岩性确定基岩面 。
图3 三钻两抓法成槽工艺流程图
b. 对照邻孔基岩面高程， 并参考钻进情况确定基 ·23·
岩面。 c. 通过一期槽端孔的先导孔， 校正和补充防渗墙 中心线地质剖面图， 为预计基岩面深度提供可靠的参 考依据。 d. 加强观测， 特别是在快达到预计的基岩面的时 候， 注意钢丝绳钻进的感觉， 判断是否达到基岩面 。 同 并观察泥浆中岩渣的性质， 如岩渣的颗粒大 时勤捞渣，
小、 色泽及含量等， 判断槽底基岩的情况 。
每个槽段长度均为 5m。具体方案为： 一期槽段ห้องสมุดไป่ตู้度为 5. 0m， “三钻两抓 ” ， 采取 主孔长 0. 6m， 副孔长 1. 6m； 二
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（ 含两端接头 期墙段长度为 5. 0m， 亦采取“三钻两抓 ” 孔） ， 主孔长 0. 6m， 副孔长 1. 6m。施工前期， 先按方案 进行生产性试验， 若地层和槽壁的稳定性较好， 经设计 与监理同意可将单槽段长度适当加大， 以减少槽段接 缝、 加快施工进度 。 2. 2. 3 造孔
在成墙后的 28 天进行墙体质量检查。主要检查的内容 包括： 墙体物理力学性能指标、 墙段接缝和可能存在的 缺陷。墙体检查的方法包括： 钻孔取芯法、 注水试验法、 无损检测法， 如超声波法和弹性波透射层析成像法等。
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结论及建议
a. 工程严格按照 《水利水电工程混凝土防渗墙施
工技术规范 》 的要求进行施工质量控制， 使得导向槽 混凝土浇筑 、 造孔、 清孔换浆 、 混凝土浇筑等工序得到 很好的控制， 从而保证了塑性混凝土防渗墙的质量 。 使得防渗墙的总体质量达到设计要求 。 b. 塑性混凝土防渗墙是目前在水利工程中普遍 它在减少渗流 、 坝体稳定等方面 采用的一种防渗措施， 都发挥着重要作用 。 在一定意义上， 防渗墙的工程质 · 24·
槽孔中心偏差 终孔深度 孔斜率 槽孔宽度 接头刷洗 孔底淤积 泥浆密度 泥浆黏度 泥浆含砂量 导管间距与埋深 混凝土面上升深度 混凝土坍落度 混凝土扩散度 终浇高程 混凝土性能指标 施工记录、 图表
现场测量 现场测量 现场测量、 计算 钻头直径 现场测量 现场测量 比重计 马氏漏斗 含砂量器测量 现场测量 现场测量、 计算 现场测试 现场测试 开挖检查 室内试验 综合检查
20 世纪 50 年代初期， 混凝土防渗墙技术起源于欧 洲 。而塑性混凝土防渗墙的技术则始于 20 世纪 60 年 代末， 当初主 要 在 中 、 低 水 头 的 防 渗 墙 中 应 用 。1959 年， 意大利的 Santa Luce 坝是世界上第一座应用塑性 混凝土防渗墙的工程， 其防渗 墙 最 大 墙 深 20m、 墙厚 1. 2m、 防渗墙长 354m。 混凝土防渗墙技术在我国首次应用是 1958 年青 岛的月子口水库 。塑性混凝土的研究在 20 世纪 80 年 代中期才开始 。1996 年， 我国水利部首次将塑性混凝 土列为防渗墙的墙体材料 。它标志着我国的塑性混凝 土防渗墙技术趋于成熟 。 本文运用前人的研究成果， 把塑 性 混 凝 土 防 渗 墙 运 用 到 梅 川 水 库 主 坝 及 2 号 副坝 。
湖北梅川水库主坝防渗墙塑性混凝土 施工工艺及质量控制
舒德春
（ 湖北仙桃市水利水电建筑勘测设计院 仙桃 433021 ）
王
萍
聂军洲
武汉 430061 ）
（ 湖北大禹水利水电建设有限责任公司
【摘
要】 本文以湖北梅川水库主坝防渗墙施工为例，结合前人研究的成果和笔者长期的施工经验， 将防渗墙的
施工工艺、 质量评价等方面进行了系统分析 。梅川水库主坝防渗墙的总体质量满足设计要求， 为类似工程提供了 参考价值。 【关键词】 梅川水库 施工技术 质量评价 塑性混凝土防渗墙
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塑性混凝土防渗墙施工
防渗墙设计要求及参数 主坝防渗墙技术要求： 成墙厚 度 0. 6m，墙 体 28
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防渗墙施工工艺及主要设备 施工平台填 防渗墙施工主要的工序为： 施工准备 、
筑、 导向槽混凝土浇筑 、 造孔、 清孔换浆 、 混凝土浇筑 等。由于各个工程地基的工程地质条件不一样， 所以 因此， 在施工过程中要使 防渗墙的设计要求也不一样， 用合适的造孔机械设备 。此处主要介绍防渗墙的施工 工艺及设备等 。防渗墙的施工工艺流程如图 1 所示 。
天抗压强度不小于 2. 6MPa ，弹性模量小于 500MPa，
－7 抗渗等级 W6 ， 渗透系数 K 小于 1 × 10 cm / s ， 允许渗
透坡降不小于 80 。深入基岩标准： 塑性混凝土防渗墙 击穿覆盖层伸入下伏基岩 0. 5m。
图1
主坝防渗墙施工工艺流程
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施工导向槽
导向槽的断面为直角梯形， 横断面顶宽 45cm、 底 宽 70cm， 导向槽深 1. 2m， 槽口宽度 80cm。导向槽拟从 地面下 挖 1. 2m 深， 浇 筑 C15 混 凝 土， 底部各布 3 根 18 钢筋 。 防 渗 墙 中 段， 深 度 较 深 部 分， 约占全长的 1 /5 ， 除了在导向槽底部布 3 根钢筋外， 在顶部各布 2 根 18 钢筋。导向槽结构如图 2 所示 。 2. 2. 2 防渗墙槽段划分
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质量检查 为了能够正确地反映出防渗墙墙体的质量， 应该
量决定着整个坝体的工程安全 。然而防渗墙的质量既 取决于设计和施工的合理， 又取决于整个施工工艺流 程中的质量管理和监督 。 因此， 有效的管理和监督机 制再加上合理的设计和施工工艺， 必定能锻造出总体 质量优良的塑性混凝土防渗墙 。
参考文献
2 为 15457m 。
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水文地质条件 工程区处于亚热带季风性湿润气候区， 多年平均
气温 16. 4℃ ， 多年平均风速 1. 7m / s。 梅川流域多年平 均降雨量 1330. 6mm， 其中 5 ～ 7 月为降雨集中期， 约占 全年降雨量的 45% 。5 ～ 10 月为常水期； 12 ～ 4 月为枯 水期 。 水库区地貌属大别山南部低山区， 坝址位于梅川 河上游， 地貌上呈山谷宽缓河谷特征 。 坝址段梅川河 流向自北向西南， 河道约宽 300m。库区横岗山主峰高 程为 694m。坝址区为构造剥蚀丘陵地形， 山顶呈浑圆 状， 高 程 约 50 ～ 100m。 主 坝 右 岸 山 体 高 程 72. 8 ～ 110m， 地形坡度约 15 ～ 20° 。 主坝背水侧为鱼池， 地面 高程约为 20 ～ 51m。 ·21·
主坝混凝土防渗墙分两期（ 即两序） 施工， 每个单 槽分主 、 副孔造槽 。槽段的划分除了考虑地层 、 浇筑能 力等因素外， 主要受灌浆管间距或接头孔位置的制约 。 根据设计要求， 防渗墙内要预埋灌浆管， 灌浆管的间距 为 2. 0m。本工程防渗墙的槽段划分， 根据设计要求， · 22·
图2 导向槽结构（ 单位： cm）
大于 10% ； 当使用膨润土泥浆时， 应通过试验确定 。 2. 2. 5 防渗墙混凝土浇筑
a. 导管与安装： 防渗墙混凝土采用提升导管法进 行泥浆下浇筑工艺 。导管内径为 203mm。根据槽段的 长度， 每个单槽浇筑时， 设 2 或 3 套导管 。 导管采用汽 车吊下放和提升 。槽孔内导管的间距不大于 3. 5m， 一 二期 期槽段的导管距槽端的距离不大于 1. 0 ～ 1. 5m， 槽端的导管距槽端为 1. 0m， 导管底口距槽底控制在 15 ～ 25cm 范围内 。 b. 混凝土浇筑： 采取“压球满管法 ” 进行浇筑， 从 低处浇起 。即在开浇之前， 把隔离塞球安放在导管上 在导管口集料斗， 注满水泥砂浆， 并在开浇时， 用水 口， 泥砂浆将塞球压入导管底， 随着筑入混凝土， 提 动导 管， 让塞球与导管脱离， 使得导管埋在混凝土内 。 c. 墙体浇筑施工技术要求： 导管埋入混凝土的深 且不宜大于 6. 0m； 混凝土面上升速 度不得小于 1. 0m， 度不应小于 2m / h； 混凝土面应均匀上升， 各处高差应 该控制在 0. 5m 以内； 隔 30min， 测量一次槽孔内混凝 土面深度， 至少每隔 2h 测量一次导管混凝土面 的深 度， 并填绘混凝土浇筑指示图， 核对浇筑方量； 槽孔口 应设置盖板， 避免混凝土散落槽孔内； 不符合质量要求 的混凝土严禁浇入槽孔内 。 2. 2. 6 基岩顶面确定