水利水電工程混凝土施工技術(shù)研討

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[摘要]混凝土防滲墻是水利水電工程防滲透的主要施工技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用價值。結(jié)合工程實踐經(jīng)驗，以某水利水電工程為例，剖析混凝土防滲墻的具體施工技術(shù)方案。

[關(guān)鍵詞]水利水電工程；混凝土防滲墻；施工技術(shù)；質(zhì)量

混凝土防滲墻技術(shù)起源于意大利、法國，我國是從蘇聯(lián)引入該技術(shù)，根據(jù)調(diào)查混凝土防滲墻施工技術(shù)在水利工程中具有廣泛的應(yīng)用價值，尤其是在地形復(fù)雜的環(huán)境中，其屬于垂直防滲處理的最有效方法。例如北京密云水庫、山東青島子月口水庫等都應(yīng)用了防滲墻技術(shù)。但是結(jié)合工程經(jīng)驗，混凝土防滲墻技術(shù)由于是在松散透水地基中造槽孔，因此墻體間的接縫問題是施工的關(guān)鍵，也是最容易出現(xiàn)質(zhì)量隱患的位置，因此需要在使用該技術(shù)時做好施工質(zhì)量要求。

1.工程概述

某水利水電工程開發(fā)的主要目的就是為了預(yù)防洪澇，滿足周邊城鎮(zhèn)的工業(yè)生產(chǎn)和居民生活用水的需求，并且兼顧攔截泥沙的功能[1-3]。為了深入分析研究該工程，對項目的實際情況進(jìn)行概括：項目的地形地貌，對地形地貌的分析是水利工程施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本工程的地貌相對比較簡單，例如庫區(qū)的地層比較簡單，黃土覆蓋的厚度達(dá)到100m左右；區(qū)域構(gòu)造，區(qū)域構(gòu)造是本工程周期區(qū)域的地形構(gòu)造，由于該工程位于平原地區(qū)，因此在距離本工程60km的遠(yuǎn)場區(qū)主要是渭河斷陷盆地北緣斷裂；水文條件，按照水利工程的實際要求，水庫的地下水可以分為上層滯水、潛水和承壓水三個類型。

2.水利工程滲漏分析與計算

2.1水利工程滲透的確定

在實施混凝土防滲墻施工前必須要對水利工程的滲透問題進(jìn)行分析與計算。根據(jù)水利工程的相關(guān)資料表示，由于該水利工程的地基層主要為：一是基巖。砂巖為主，其透水性較小，雖然其表面經(jīng)過風(fēng)化作用，出現(xiàn)節(jié)理裂隙，但是其并沒有影響巖體的透水性，因此為相對不透水層；二是黃土及黃土狀。根據(jù)調(diào)查K＜5×10-5cm/s，因此不屬于透水層。三是砂礫石層。根據(jù)分析水庫內(nèi)的沙礫結(jié)構(gòu)相對比較簡單，河床內(nèi)的沙礫石相對松散，屬于強(qiáng)透水層，階地砂礫石層透水性則相對較弱，因此其滲漏的現(xiàn)象不突出。但是在該水利工程的兩側(cè)存在一條沖溝。例如右側(cè)的沖溝長為2.1km，溝底的高程高于沿河水庫的正常蓄水位，因此綜合考慮其存在滲漏的可能。在確定該工程容易出現(xiàn)滲透現(xiàn)象的區(qū)域后需要計算滲透量。經(jīng)過計算大壩砂礫石層滲漏量為Q=326m³/d。2.2水利工程應(yīng)用混凝土防滲墻的原因防滲處理是本工程的重點與難點，針對該工程的地質(zhì)環(huán)境特點，需要選擇混凝土防滲墻技術(shù)，原因有三：一是通過混凝土防滲墻技術(shù)可以有效防止水利工程出現(xiàn)滲透現(xiàn)象，從而引發(fā)安全事故[4]。經(jīng)驗表明一旦出現(xiàn)滲透現(xiàn)象就會引發(fā)較為嚴(yán)重的安全事故，因此需要選擇科學(xué)的防滲透技術(shù)。而混凝土防滲墻則可以滿足該工程的防滲透要求，尤其是柔性的技術(shù)特征符合該工程的實際需要；二是降低壩基失穩(wěn)。根據(jù)調(diào)查水利工程出現(xiàn)滲透會對巖土介質(zhì)造成影響，例如滲透力會將水庫地基中的顆粒帶走，從而形成淘刷，久而久之會影響壩基的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致壩體失穩(wěn)。三是從經(jīng)濟(jì)角度分析，運(yùn)用混凝土防滲墻技術(shù)是最經(jīng)濟(jì)實用的，也是符合該水利工程設(shè)計規(guī)范要求的。

3.混凝土防滲墻施工具體方案

3.1防滲墻的布置與構(gòu)造

混凝土防滲墻的平面布置需要考慮槽孔穩(wěn)定性的問題，因此需要沿壩頂縱向僅限于壩基有砂卵石覆蓋層的河槽段，軸線則位于壩軸線上游2m處，采取封閉式模式，墻體嵌入基巖中，嵌入的深度不能小于0.6m，墻頂高程要在73.0m，這樣可以保證良好的防滲效果。本次工程混凝土防滲墻采取分段挖槽澆灌施工方案，墻段之間采取半圓形鋼結(jié)構(gòu)接頭管連接。同時在具體的施工中要選擇合適的墻體材料和設(shè)計厚度，具體需要考慮抗?jié)B透性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、適應(yīng)變形等因素。結(jié)合本次工程的實際地質(zhì)水文環(huán)境，混凝土防滲墻的允許滲透坡降JP=80，塑性混凝土Jp=40-50,墻體厚度設(shè)計為0.6m。

3.2防滲墻施工

由于本次工程采取的是導(dǎo)管灌注法，具體就是利用導(dǎo)管從泥漿底部向上灌注混凝土，各槽段采取接頭管法進(jìn)行連接，以此形成一道連續(xù)的地下防滲墻，所以其具體的施工工序為：從東壩頭向西壩頭的施工方法。第一，施工準(zhǔn)備。由于本次工程采取沖抓結(jié)合的施工方法，因此對于各項施工設(shè)備的要求比較高，尤其是對施工平臺具有很高的要求。本次工程采取導(dǎo)向管灌注的方案，為了避免后期拆除導(dǎo)向管而導(dǎo)致壩體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題的發(fā)生，采取不拆除導(dǎo)向管方案，因此工程采用“L”型鋼筋混凝土導(dǎo)墻，這樣可以有效解決上述問題。具體施工要求為：在導(dǎo)墻基坑開挖時，導(dǎo)向槽內(nèi)的土方暫時不開挖，并且在拆模后向空隙內(nèi)填土，這樣做的目的就是保住其穩(wěn)定性。導(dǎo)墻施工允許的誤差要控制在5mm左右，墻面的傾斜度小于1/500。第二，槽孔建造。根據(jù)工程施工方案要求，本次工程分為20個槽段，采取2期分布施工，槽段的長度控制在8m左右，根據(jù)壩基砂卵石層分布情況采取2個合龍段，這樣可以減少水流對墻體的沖刷力。泥漿采取粘度較高的材質(zhì)，并且在其中加入堿粉。這樣可以保證其膠體率和穩(wěn)定性[5-7]。在成槽時則要按照預(yù)定的工程要求，上部的黏土心墻由抓斗進(jìn)行，余下的砂卵石的鑿除工程由沖擊鉆完成。具體的成槽方案為，保證每個8m的槽段設(shè)置為11個單孔，形成連續(xù)的槽孔。并且采取110cm\50cm\100cm的樣框進(jìn)行檢查。完成上述操作后，需要對其進(jìn)行清孔換漿。具體措施就是利用空壓機(jī)將孔底內(nèi)含沙量較高的泥漿抽出地面，同時將經(jīng)過處理的泥漿輸入到槽底。為了保證施工質(zhì)量需要對其進(jìn)行二次清孔。保證槽底沉渣的厚度小于10cm。第三，混凝土澆筑。混凝土澆筑是整個工程的關(guān)鍵，在澆筑的過程中首先需要按照相關(guān)要求對預(yù)埋管等進(jìn)行預(yù)埋。具體就是預(yù)埋管線需要在地面焊接成L型，上口固定在槽孔內(nèi)，下端可間隔設(shè)置導(dǎo)向圈，并且利用套環(huán)進(jìn)行固定。根據(jù)防滲墻的要求設(shè)置混凝土結(jié)構(gòu)，例如墻體上部采取C15塑性混凝土，具體見表1所示。下部采取C15混凝土，見表2所示。混凝土澆筑時采取強(qiáng)制式攪拌機(jī)，采取導(dǎo)管法灌注，導(dǎo)管內(nèi)徑為250mm,長度為8mm的槽孔內(nèi)放置3個導(dǎo)管，導(dǎo)管間距為3m左右，導(dǎo)管距槽底15cm，需要注意的是在混凝土澆筑的時候需要保證連續(xù)澆筑，當(dāng)下部混凝土的高度上升到黏土心墻底部12m時需要及時拆除導(dǎo)管，并且要讓混凝土充分的埋住導(dǎo)管，然后繼續(xù)澆筑，保證槽口充滿混凝土。需要注意的是在混凝土澆筑的過程中需要對整個澆筑過程進(jìn)行監(jiān)測，具體設(shè)置3個觀察側(cè)面，出于施工安全需要將觀測儀器放在兩根混凝土澆筑導(dǎo)管的中間。第四，特殊情況處理。在施工中容易遇到以下問題：其一，預(yù)防漏漿或者塌孔。由于砂卵石層的滲漏現(xiàn)象較為突出，在施工中可能會出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，因此對于該問題需要采取以下措施，優(yōu)化混凝土的結(jié)構(gòu)，選擇高標(biāo)號的混凝土，在施工前需要做好準(zhǔn)備工作，尤其是準(zhǔn)備相應(yīng)數(shù)量的堵漏材料；其二，預(yù)防接頭事故。在混凝土澆筑的過程中可能會出現(xiàn)卡管等現(xiàn)象，因此施工人員需要保證導(dǎo)墻施工的質(zhì)量，提高其支撐力，尤其是要在接頭部位涂抹適當(dāng)?shù)拿撃@樣可以減少摩擦力；其三，預(yù)防合龍段新澆筑混凝土被沖蝕[8-10]。在水利工程合龍施工時，由于壩基被截斷，造成防滲墻上下游水位差升高，這樣就會對初凝的混凝土造成巨大的影響力。為此防止出現(xiàn)上述問題需要采取以下措施，優(yōu)化混凝土的原材料配比，例如減少粉煤灰的摻入量，增加水泥用量，這樣可以縮短混凝土凝固時間，減少其受水位上漲的影響。同時還要加快施工進(jìn)度，減少滲透的破壞力。在施工中需要施工人員要嚴(yán)格按照施工工藝要求進(jìn)行施工，同時還要采取相應(yīng)的舉措提高施工的進(jìn)度。例如可以采用早強(qiáng)水泥的方式，有效縮短初凝時間，以此滿足施工要求。當(dāng)然為了提高工程的質(zhì)量，在施工中還需要做好以下工作：其一，要加強(qiáng)對施工人員的安全教育。由于防滲墻混凝土施工技術(shù)的施工環(huán)境相對比較復(fù)雜，尤其是會應(yīng)用到諸多大型設(shè)備，因此需要施工管理人員要加強(qiáng)對施工人員的安全培訓(xùn)，規(guī)范他們的行為；其二，要增強(qiáng)施工質(zhì)量控制意識。水利工程防滲墻施工存在諸多隱蔽工程，如果忽視施工質(zhì)量，則會為后續(xù)水利工程的運(yùn)行埋下安全隱患。因此作為施工人員必須樹立質(zhì)量控制意識；其三，要加強(qiáng)對各種施工材料的質(zhì)量控制。在本次工程中使用較多的是混凝土，因此施工方需要做好混凝土的質(zhì)量控制，只有這樣才能保證工程的質(zhì)量。例如在混凝土澆筑的時候，需要做好混凝土的振搗工藝，防止混凝土出現(xiàn)空鼓等現(xiàn)象。另外還要做好混凝土的運(yùn)輸控制，比如在混凝土運(yùn)輸?shù)倪^程中要合理設(shè)計運(yùn)輸路線，避免運(yùn)輸距離過長而影響混凝土的性能。

4.混凝土防滲墻的質(zhì)量檢測及效果

完成混凝土澆筑后需要對其進(jìn)行質(zhì)量檢測，具體可以采取超聲波法檢測。通過對本次工程的質(zhì)量檢測得出以下結(jié)論：本次工程主要采取超聲波檢測的方式，例如超聲波檢測了9段墻體，其顯示的波形基本正常，表明墻體基本連續(xù)完整，利用電反射系數(shù)法檢測表明，防滲墻體沒有出現(xiàn)明顯的滲漏。因此，可以得出結(jié)果，經(jīng)過混凝土防滲墻技術(shù)的施工后，壩基的滲壓坡降降低較大，尤其是測壓管水位下降較為顯著，例如實施混凝土防滲墻后，在接近水庫正常水位時經(jīng)過測量，1號測壓管水位下降達(dá)2.5m以上，2號達(dá)到2m以上，可見經(jīng)過施工后，混凝土防滲墻對消減壩基滲壓水頭的效果明顯。

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作者：高麗 單位：甘肅省水利水電學(xué)校