摘要：富源县在50--70年代修建了的水库工程，限于当时的技术、经济条件，大部分需要进行坝身、坝基防渗加固处理。采取何种防渗方案可取得最佳的技术、经济效果，是有关方面和业内人士关心的问题。红石岩水库在堆石体中建造混凝土防渗墙，国内没有可参考和借鉴的经验，在施工中采用边探索、边改进的施工工艺，施工结束后经蓄水检验，达到除险加固的目的，可为同类工程防渗加固处理提供借鉴。
关键词：病险水库;堆石体;混凝土防渗墙
Abstract: FuYuan county in 50-70 s built reservoir engineering, limited to the technical and economic conditions at that time, most of the needs of the dam foundation seepage control, including the reinforcement. What seepage control program can get the best technology, economic effect, is concerned and insiders concern. The hongshiyan reservoir in the pile of stone in the body to build concrete walls, no domestic can reference and the experience, in construction, which use edge to explore, edge improved the construction technology, construction by the water storage after examination, achieved the purpose of reinforcing problems for the similar engineering reinforcement treatment for reference.
Keywords: seepage path reservoir; Pile of rock body; Concrete walls
中图分类号：TV543 文献标识码：A 文章编号：
1 概述
1.1工程概况
红石岩水库是富源县大河镇块泽河上游支流的恩乐河的一座小(一)型蓄水工程，距富源县城33km，坝址以上集水面积94.6 km2，多年平均年径流量4730万m3。工程始建于1958年11月，经多年断续施工，直至1963年完成现有规模，是一座以农田灌溉为主兼顾下游防洪保护综合利用的水利工程，农田灌溉面积3600亩。水库总库容439.9万m3，兴利库容220.65万m3，坝型为粘土斜墙堆石坝，坝高38.3m，坝顶宽6m，坝顶长75m。
1.2工程地质条件
库区出露地层主要为三迭系下统永宁镇组(T1y)地层，次为第四系冲洪积层(Qapl)。库区地层总体呈单斜产出，走向北西，倾向北东，倾角多大于30°，库区左边缘有一逆冲断层通过，走向北北西，倾向北东，对库区渗漏无较大影响。坝址区出露地层主要为三迭系下统永宁镇组(T1y)、第四系冲洪积层(Qapl)和残积层(Qedl)。处于红花槽向斜西翼，岩层呈单斜产出，走向北西，倾向北东，倾角30°-47°，主要有两组节理裂隙，中等发育，裂隙宽0.5-3cm, 裂隙率为3-5%。大坝基础接合部为砂卵砾石层,透水性不均匀,为中-强等透水。下部基岩(1742.1m以上)透水率多大于5Lu, 弱-中等透水。
1.3工程病险
红石岩水库在施工过程中，施工质量较差，特别是大坝心墙土料质量较差，级配及其它物理力学指标不符合设计要求，再加上施工设备简陋，未经机械碾压，采用人工夯实，压实困难，局部未压实;坝体与岸坡及河槽接触带清基不完整，存在6.9m深的坡残积层;由于大坝经多次填筑的土料结合不好，压实度普遍达不到规范要求，特别是心墙部位，碾压不密实，防渗效果较差，在1963年加做斜墙并与心墙结合在一起,并起到了一定防渗作用，但防渗效果不明显。经大坝勘察和渗流稳定计算，大坝土料的细粒含量大于35%，不均匀系数大于5.0，在设计洪水位下的出逸比降为2.95，大于坝土允许坡降0.371，斜墙、心墙后有无反滤过渡层，大坝渗流稳定不安全。经大坝抗滑、抗震稳定计算，现状大坝上下游坡在各种工况抗滑、抗震稳定不满足规范要求(校核情况未计算)，大坝抗滑、抗震稳定性较差。
2堆石体防渗墙施工
2.1施工平台
在坝顶开挖施工平台，总长70m，宽7.8m，沿坝轴线浇筑导向槽C20混凝土，上、下游平台部位用M7.5浆砌石支砌，M10砂浆抹面，上游平台宽4.67m，下游平台宽3.17m。在平台上铺设枕木、轨道。
2.2拌和系统
根据施工现场地形及交通条件，在大坝右岸(肩)地段设置拌和站一个。粘土堆料场、水泥库房、制浆站、配浆站和拌和站集中搭建，形成一个完整的拌和系统。
2.3供水、供电系统
用离心式清水泵(45m3/h)1台直接向钻机和拌和站供水，另外储备潜水泵4台;安装250kv变压器1台。
2.4造孔方法及控制
根据墙厚和地质条件，本工程采用4台CZ-8B型冲击钻机与凿岩重锤配合造孔施工,针对堆石体孔隙大的特点，造孔施工不分槽段，只分槽孔，先施工相邻主孔，待主孔浇筑后，再施工副孔。在造孔过程中，因堆石体孔壁空隙较大，导致固壁泥浆大量渗漏，发生大体积坍塌，继续造孔十分困难，经过反复试验，施工采用混合材料回填，再继续造孔的施工方法。即在造孔时发生漏浆情况，立即停止造孔，向孔内回填粘土、水泥、碎石、锯末组成的混合堵漏材料，并用冲击钻头冲击密实，把混合堵漏材料挤入孔壁堆石缝隙，致使部分粘土固结在堆石体缝隙上形成胶结材料，减少坍塌,并达到固壁作用，再重新造孔直至孔底;堆石体和基岩用重锤凿碎后再用抓斗抓取，较软的泥土和部分粘土直接用抓斗抓取。
槽孔深度按设计要求的防渗墙底界控制，施工时保证墙底嵌入弱风化基岩不少于1m;孔位偏差不大于3cm，孔斜率不大于4%0，遇到含孤石、漂石的地层及基岩面倾斜度较大等特殊情况时，孔斜率应控制在6%0以内。配制泥浆所用处理剂的品种及数量，通过试验比较确定，泥浆经过充分搅拌，搅拌泥浆的方法及时间均通过试验确定，并按规定配合比配制泥浆，其差值不大于5‰。粘土泥浆采用搅拌机搅拌，搅拌时间不少于30min。泥浆搅拌后在贮浆池内放置24h以上，待粘土颗粒充分水化、膨化后使用。储浆池内的泥浆经常搅动，保持指标均匀稳定。造孔、清孔和混凝土浇筑过程中排出的泥浆，尽量回收并经机械处理或化学处理合格后，重复使用。
检测土料的造浆性能，每批土每周最少测定一次。搅拌机内放出的泥浆，每班检测不少于2次，贮浆池内的泥浆每班检测不少于2次。孔内泥浆每天检测一次。当槽孔接近预计的槽孔深度时，开始取样，按顺序、深度、位置编号,由地质工程师根据岩样的性质，同时参考造孔感觉、造孔速度和地质剖面图及邻孔终孔高程确定终孔深度，并对基岩面进行鉴定。
2.5槽孔连接
为保证墙体质量及设计墙厚，防渗墙采用槽孔连接施工,先施工相邻主孔，浇筑混凝土达到初凝后，再施工副孔，然后用经过加工后的冲击钻头削去主孔混凝土10—15cm，再浇筑副孔混凝土连接。
2.6清孔换浆
清孔质量控制标准：清孔换浆结束一小时后，槽孔内淤积厚度不大于10cm;泥浆密度不大于1.3g/cm3;泥浆粘度不大于30s(马氏漏斗);含砂量不大于10%。副孔在清孔换浆结束前，用专用的刷子钻具刷洗、清除相邻主孔孔壁上的泥皮，以刷子钻头基本上不带泥屑，孔底淤积不再增加为合格标准。
2.7混凝土制备
搭设的临时拌和站安装1台500型搅拌机搅拌混凝土, 1台50装载机上料, 1台LCS1200D型混凝土加料机自动称量和供料。
水泥选用曲靖市沾益县珠源水泥有限公司生产的32.5级P.C复合硅酸盐水泥;骨料采用人工碎石和人工砂, 碎石最大粒径不大于20mm;粘土选用当地红粘土;水取自水库。
本工程采用掺粘土的塑性混凝土。根据设计要求的性能指标，采用当地原材料进行试验后确定的混凝土配全比见表1。
表1 每立方米混凝土原材料用量表(kg/m3)
|
材料名称 |
水泥 |
粘土 |
砂 |
碎石 |
水 |
|
材料用量 |
306 |
102 |
666 |
999 |
265 |
2.8 泥浆
本工程采用优质红粘土泥浆固壁,新制泥浆性能指标见表2。
表2 固壁泥浆性能指标表
|
加碱量(%) |
泥浆比重 |
粘度
(秒) |
胶体率(%) |
含砂率(%) |
失水量(mL/30min) |
稳定性 |
|
0.5 |
1.165 |
20.6 |
99.9 |
3.1 |
14.3 |
0.035 |
3施工质量
3.1造孔质量
本工程共完成110个槽孔,检验结果表明,各槽孔的孔位、孔深、入岩深度、孔斜率、墙体厚度、清孔泥浆性指标、孔底淤积厚度等检查项目均满足设计要求。
3.2槽孔连接质量
本工程的墙孔连接施工，经检验，接头孔的孔径、孔深、及垂直度全部合格，刷洗质量符合规范要求。
3.3粘土混凝土浇筑及取样
本工程采用槽孔施工连接，浇筑过程和浇筑高程全部符合设计和规范要求。浇筑过程中对粘土混凝土孔口取样，试验结果统计分析研究如下：
(1)拌和流动性: 坍落度200mm-240mm，扩散度300mm-340mm;
(2)抗压强度:C10粘土试验结果防渗墙试块样15组，其中:最小值10.7 MPa,最大值12.7 MPa,平均值11.4 MPa。
(3)弹性模量:防渗墙弹性模量试块样15组,试验值为22119 MPa～25099 MPa，平均为22819 MPa;
(4)抗渗标号:共取抗渗块样15组,试验值为0.97×10-8cm/s～2.03×10-8 cm/s达到W6。
试验结果表明，本工程试验结果性能指标符合设计要求，均匀性良好。
3.4钻孔检查
防渗墙工程共完成110个槽孔，布设3个检查孔,进行钻孔取芯检查，钻孔孔径为92mm，试验结果表明。所取混凝土芯样表面光滑完整，无蜂窝、麻面等现象。经注水试验14试段，渗透系数为2.948×10-8～8.628×10-8，符合设计要求。
本工程共分为112个单元工程(含灌浆工程3个)，合格率100%，其中优良单元73个,优良率为65.2%;本分部工程评为合格工程。
4结束语
红石岩水库堆石体防渗墙采用槽孔连接施工工艺,在施工过程中，由于在堆石体中防渗墙施工，国内没有类似工程借鉴的经验，采取边施工边探索边总结，不断改进施工方法和工艺，经过5个月施工努力，全面完成了防渗墙施工任务，经施工质量检测，各项施工技术指标满足设计和规范要求，并经蓄水检验和观测，大坝无明显渗漏，未发现异常情况，工程运行正常。因此，堆石体防渗墙采用槽孔连接施工工艺可作为同类工程堆石体防渗墙施工的借鉴。
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富源县红石岩水库堆石体中混凝土防渗墙施工技
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