地下防滲墻在貴州土壩除險加固工程上的應(yīng)用

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貴州是全國唯一無平原支撐的省份，開門見山，山高水低，年平均降水量1191毫米，水資源豐富，利用率較低。解放后，為從根本上改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施薄弱的現(xiàn)狀，黨和政府領(lǐng)導(dǎo)人民大力興修水利。五、六十年代共修建小（一）型以上水庫500多座，其中土壩占有相當(dāng)大的比例。幾十年來，為我省工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展提供了豐富的水資源。 
    五、六十年代，我省土壩建造時受到自然條件和當(dāng)時施工技術(shù)條件的限制，不可避免的留下諸多薄弱環(huán)節(jié)。隨著時間的推移，土壩設(shè)計運行壽命的接近，多數(shù)土壩出現(xiàn)不同程度的險情，土壩除險加固工程日趨繁重，其中壩體及壩基滲漏，是眾多土壩成為病險水庫的主要原因之一。 
    進(jìn)入九十年代，省內(nèi)土壩除險加固采用帷幕灌漿、劈裂灌漿等方法處理，收到一定效果，但由于情況復(fù)雜，部份工程滲漏問題沒有得到徹底解決，同時土壩灌漿，在壩體內(nèi)形成的有效防滲體厚度較薄，耐久性差，易擊穿。地下砼防滲墻作為防滲處理的一種行之有效的截流防滲建筑，其墻體強度高，性能非常穩(wěn)定，使用年限長，同時塑性混凝土防滲墻在運行過程中允許一定的變形，逐漸被工程界所重視。地下防滲墻在我國開始于1958年，進(jìn)入九十年代，經(jīng)過眾多的工程實踐，其施工工藝、墻體材料、檢測方法、機械設(shè)備等已非常成熟，在土壩除險加固中得到廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計，截至2002年底，我國建造的各類防滲墻已超過150座，成墻技術(shù)和成墻規(guī)模均居于世界前列。 
    貴州特有的地層—喀斯特地層，對地下防滲墻在貴州土壩除險加固中的應(yīng)用提出了新的要求。為滿足壩體及壩基的整體截流防滲效果，在進(jìn)行防滲墻的設(shè)計時，不但要考慮壩體自身的各種因素，還要充分考慮壩基巖層的透水性。 
    貴州的地層以碳酸鹽類巖層為主、碎屑巖地層其次、火成巖地層僅在西部有少量出露，其中碳酸鹽類巖層為透水性巖層；碎隙巖和火成巖地層多為不透水性巖層。在覆蓋層厚度不大的情況下，壩基基巖為不透水性巖層時，可采用接地式防滲墻直接嵌入強風(fēng)化巖層達(dá)到防滲效果；而對于透水性基巖，防滲墻嵌入基巖后，對壩基及壩肩仍要輔以帷幕灌漿才能達(dá)到整體防滲效果。少數(shù)覆蓋層厚度較大的地層，在進(jìn)行防滲墻設(shè)計過程中，對防滲墻是否嵌入基巖應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟技術(shù)和防滲指標(biāo)比較。防滲墻深入覆蓋層一定深度，使?jié)B徑達(dá)到一定的長度，滲流量減小，能夠滿足設(shè)計要求的情況下，可采用懸掛式防滲墻(墻體不嵌入基巖)。我國大多數(shù)防滲墻采用接地式，如三峽一、二期圍堰、小浪底上游圍堰防滲墻、福建省水口電站一期圍堰防滲墻等工程；只有少數(shù)防滲墻采用懸掛式，如長江堤防工程、四川銅鐘電站大壩防滲墻、四川冶勒電站大壩基礎(chǔ)防滲墻等。 
    2002年底，我省都勻市綠茵湖水庫首次引入地下防滲墻施工，并在2003年初再次采用地下防滲墻對興義市興西湖水庫土壩進(jìn)行除險加固，為防滲墻在貴州的首次應(yīng)用打開了局面。目前地下防滲墻在貴州境內(nèi)作為一種新興的土壩除險加固施工工藝，受到人們的關(guān)注。地下防滲墻作為一項隱蔽工程，其質(zhì)量好壞只能在施工過程中進(jìn)行控制，在最終運行中才能夠完全體現(xiàn)。為保證地下防滲墻在土壩除險加固工程中的質(zhì)量，我們要注重以施工過程控制為主，在施工過程中充分考慮壩體的密實度和壩體的自身穩(wěn)定，從臨建工程、防滲墻造孔、孔形及清孔、砼澆筑過程等方面進(jìn)行質(zhì)量控制。筆者以幾年的防滲墻施工經(jīng)歷并結(jié)合興西湖水庫除險加固工程施工監(jiān)理的實踐，淺談防滲墻在我省土壩除險加固工程中的實施。 
    臨建工程作為臨時工程，但它在防滲墻造孔過程中起到重要的作用，是施工中不可缺少的一部分，在實施過程中要認(rèn)真對待。臨建工程包括：導(dǎo)向槽、施工平臺、砼拌和站、制漿站及漿水管路等。 
    導(dǎo)向槽在施工中起到墻體定位，穩(wěn)定孔口土體，穩(wěn)定鉆機，避免塌孔、縮孔等重要作用。采用地下防滲墻對土壩進(jìn)行除險加固處理，壩體必然存在許多質(zhì)量缺陷，主要表現(xiàn)為壩體填筑密實度差，存在滲漏現(xiàn)象，這對我們保證導(dǎo)向槽在施工過程中的穩(wěn)定提出了較高的要求。 
    常用的導(dǎo)向槽斷面形式主要有：矩型、梯型、“L”型。由于壩體密實度較差，土體比較松散；施工機械設(shè)備重達(dá)幾十噸，使導(dǎo)向槽底部的土體承受較大壓力；孔口附近槽壁所受的泥漿壓力較小，孔口土體穩(wěn)定性差；造孔過程中產(chǎn)生的震動，加之槽孔壁土體受泥漿的長期浸泡，易產(chǎn)生滑動。為減小導(dǎo)向槽底部土體承受的壓強，避免槽孔壁土體的滑動，保證導(dǎo)向槽的穩(wěn)定。在進(jìn)行導(dǎo)向槽設(shè)計過程中，要盡量采用“L”型斷面，增加底部寬度，同時導(dǎo)向槽的深度不宜小于1.5m，保證槽段施工的順利進(jìn)行。必要時，還應(yīng)對該層土體進(jìn)行加密處理。 
    防滲墻施工過程中，由于壩體填筑質(zhì)量差，易發(fā)生漏漿、滲漿現(xiàn)象，對漿池的建造要充分考慮漿池的容量，保證泥漿池的容量滿足施工要求。其它臨時工程要保證在施工過程中正常運行。 
    防滲墻造孔過程是防滲墻施工中的事故多發(fā)環(huán)節(jié)，由于槽段的不穩(wěn)定因素，應(yīng)盡量縮短各槽段的施工時間，保證槽段正常施工，對可能發(fā)生的事故防范于未然。在土壩內(nèi)建造防滲墻常用的施工工藝主要有純抓法、鉆抓法和鉆劈法三種。在進(jìn)行槽段劃分過程中，要結(jié)合施工工藝、施工機械，充分考慮到各槽段從開始施工至砼澆筑的施工時段不能太長，以保證砼澆筑前槽段的整體穩(wěn)定。對于壩體填筑質(zhì)量差的部位，盡量采用小槽段、單向推進(jìn)、鉆劈法施工。 
    施工中，要加強設(shè)備的保養(yǎng)，保證設(shè)備的完備性，減少施工中的機械事故，做到每個槽孔開始施工后盡快澆筑完畢。由于施工過程中不可避免會發(fā)生漏漿、滲漿現(xiàn)象，因此制漿站要隨時備足漿液，保證泥液的供給。當(dāng)發(fā)生漏漿、滲漿時及時補充漿液，并采取措施進(jìn)行堵漏，保證槽孔內(nèi)漿面高于導(dǎo)向槽底部。具體堵漏措施有，采用粘土、木屑、水泥等混合物進(jìn)行堵漏，必要時可采用粘土進(jìn)行全部回填后再行造孔，如果出現(xiàn)塌孔事故可采用低標(biāo)號砼進(jìn)行回填，待達(dá)到一定強度后再進(jìn)行造孔作業(yè)。施工過程中不得向槽孔內(nèi)直接注入清水，以防止?jié){液比重過低，漿液對孔壁的壓力偏小而發(fā)生塌孔、縮孔現(xiàn)象。 
　　孔形和清孔是保證防滲墻體的整體性和混凝土澆筑質(zhì)量的關(guān)鍵。土壩防滲墻主要起防滲作用，一般沒有承重和抗沖等要求。施工中對防滲墻的孔斜率要求不高，但必須保證墻體的整體性，不得有梅花孔、小墻。對一、二期槽，保證接頭孔的兩次孔位中心在任意深度的偏差，不得大于設(shè)計墻厚的1/3，并采取措施保證設(shè)計墻厚。在孔形合格后，才能進(jìn)行清孔換漿。清孔換漿使孔內(nèi)的泥漿比重、粘度、含砂量等指標(biāo)降低，使砼澆筑過程順利進(jìn)行，保證砼的澆筑質(zhì)量。清孔換漿質(zhì)量的具體檢查指標(biāo)為孔底淤積和泥漿的三項性（比重、粘度、含砂量），合格標(biāo)準(zhǔn)要嚴(yán)格按規(guī)范要求執(zhí)行。 
    二期槽段清孔換漿結(jié)束前，宜用鋼絲刷子鉆頭進(jìn)行刷洗，清除接頭混凝土表面附著的泥皮，保證一、二期砼很好地連接成一個整體。刷洗的合格標(biāo)準(zhǔn)是：刷子鉆頭上基本不帶泥屑，孔底淤積不再增加。 
    砼澆筑過程是保證防滲墻質(zhì)量的最后一關(guān)，也是最重要的一關(guān)。澆筑導(dǎo)管內(nèi)徑以200~250mm為宜，并按規(guī)范要求嚴(yán)格控制澆筑導(dǎo)管間距及導(dǎo)管距孔端的距離，同時導(dǎo)管應(yīng)布置在其控制范圍的最低處。開澆前，澆筑導(dǎo)管內(nèi)必須置入可浮起的隔離球。開澆時，應(yīng)先注入水泥砂漿，隨即注入足夠的混凝土，擠出隔離球并埋住導(dǎo)管底部，使后注入的混凝土與漿液隔離開，保證混凝土不產(chǎn)生混漿現(xiàn)象。在澆筑過程中，要勤測砼面的深度，控制砼面的高差在0.5米內(nèi)，如砼面高差過大，易發(fā)生砼包裹泥漿形成質(zhì)量缺陷，特別是深槽段，泥漿上浮，比重不斷增加，更易發(fā)生砼包裹泥漿的現(xiàn)象。施工中要及時繪制混凝土澆筑圖，如發(fā)現(xiàn)實際澆筑方量與計算方量相差較大時，要及時分析原因，是否因塌孔、壩內(nèi)空洞等原因造成，避免混凝土的澆筑造成壩體破壞。在實施中要控制砼澆筑強度，澆筑速度過快，砼對壩體劈裂作用可能破壞壩體，過慢會使砼表面泥漿沉淀較厚，同時表層砼初凝，影響砼質(zhì)量。 
    整體性是防滲墻發(fā)揮截流防滲的前提，施工中必須采取措施，保證墻體的完整性，如有帷幕灌漿，要保證灌漿帷幕與墻體的整體性。砼澆筑完成后，不得在500米的范圍內(nèi)進(jìn)行爆破作業(yè)或其它對墻體有損壞的活動。 
    興西湖水庫塑性砼防滲墻采用“鉆抓法”、“鉆劈法”成槽，泥漿護(hù)壁，“接頭管法”連接，“泥漿下直升導(dǎo)管法”澆筑，成墻4427m2，結(jié)合帷幕灌漿1840m，從施工后的蓄水情況來看，壩體滲漏量明顯減少，防滲指標(biāo)滿足設(shè)計要求，對增加穩(wěn)定、減少水資源流失起到重要的作用，為興西湖水庫更好地發(fā)揮作用提供了可靠的保證。