混凝土防渗墙在深厚覆盖层的处理

混凝土防渗墙在深厚覆盖层的处理摘要：猴子岩水电站大坝围堰防渗墙是在深厚覆盖层上进行的，施工过程中通过采用聚合物泥浆固壁、“分段钻凿法〃成槽、合理控制塑性混凝土接头管起拔时间及混凝土浇筑上升速度，不但保证了工程施工质量，而且提高了施工工效，为混凝土防渗墙在深厚覆盖层处理上的应用积累了经验。关键词：深厚覆盖层，防渗墙，成槽，拔管1概述1.1工程概况猴子岩水电站位于四川省康定县境内，是大渡河干流22级开发方案的第9个梯级电站，拦河坝为堆石面板坝，最大坝高223.50m，装机容量1700MW，总库容7.06亿m3。为给大坝基坑创造干地施工条件，在基坑上下游设置了挡水土石围堰。1.2围堰防渗工程设计围堰防渗为全封闭塑性混凝土防渗墙上接土工膜斜墙。围堰高程（上游1709m、下游1700m）以下堰体及堰基覆盖层采用全封闭塑性混凝土防渗墙防渗，墙底嵌入基岩1.0m，墙厚1.0m，最大墙深80.99m，成墙面积18257m2。1.3地质条件据勘探揭示，围堰河床覆盖层厚30m〜75m，层次结构自下而上可分为4层：第①层：含漂（块）卵（碎）砂砾石层，厚约10m〜27m；第②层：粘质粉土层，厚约10m〜22m，粘质粉土埋藏深，具液化可能性；第③层：含泥漂（块）卵（碎）砂砾石层，厚约15m〜37m；第④层：孤漂（块）卵（碎）砂砾石层，厚约1m〜15m。1.4工程重点及难点（1） 地质条件复杂、防渗墙成槽难度大最大成槽深度为80.99m，需穿过孤、漂、块、卵、碎、砂、砾石及粘质粉土。粘质粉土呈可塑到软塑状态，成槽施工时，容易发生缩孔，导致卡钻、埋钻事故发生；其它地层结构松散、架空严重，孤石、块石粒径多为1〜4m，少量超过7〜8m，成槽时，槽孔容易发生漏浆、坍塌以及卡钻、埋钻事故。地质条件之复杂，成槽难度之大，在目前国内已施工的防渗墙工程中少见。（2） 防渗墙在超高水头条件下运行，对接头孔施工要求高本工程上游围堰运行期最高水头高达117.5m,而防渗墙设计墙厚仅为1m塑性混凝土，墙体套接厚度不能小于95cm，要求高，必须采用“拔管法〃施工接头孔。由于塑性混凝土强度低，初凝时间长，采用“拔管法〃施工接头孔，过早拔管，槽内混凝土会坍塌，过迟拔管，存在“铸管〃风险。因此，对槽内混凝土浇筑上升速度及掌握拔管时间的要求极高。2成槽与拔管施工2.1成槽施工2.1.1成槽钻机选择经比选，选用CZ-6、CZ-6A及ZZ-9型冲击钻机成槽。该类钻机钻头重量达到4.0〜5.0t，能适应各种复杂地层，并具有较好的破岩效果。2.1.2固壁泥浆的选择目前，国内水利水电防渗墙施工所使用的固壁泥浆以膨润土泥浆为主，由于膨润土泥浆存在①搅拌后需膨化24小时后才能使用；②长时间静置后会发生离析和沉淀，影响固壁效果;③膨润土价格高，成本大；④废浆处理困难，容易污染环境等不足，加之本工程防渗墙工程量大、工期要求紧，需要选择一种制备速度快、低密度、高粘度、低成本的泥浆。经过现场试验与实践，引进使用奈普顿聚合物泥浆，效果较好。（1）奈普顿聚合物泥浆性能选择不用重量的奈普顿配制了不同的泥浆，其泥浆性能指标见表1。表1奈普顿聚合物泥浆性能试验成果表序号配合比（水：聚化物）PH值粘度（s）10min1h2h24h48h72h110000：1.01028.1738.0342.9350.1048.5748.17210000：1.5929.142.6343.7841.9948.8947.74310000：2.0929.5742.3143.9152.453.9549.96410000：2.5930.9743.9244.1658.1555.7654.5510000：3.01031.5246.6546.764.9556.355.77610000：3.5932.2447.0953.9278.3676.267.11710000：4.01033.9150.756.3280.6478.768.81注：制浆过程中掺入适量20%的氢氧化钠(片碱)溶液，以调节PH值。从表1可以看出：①聚合物泥浆从配制开始，在1〜2小时内泥浆粘度快速增长，之后增长变缓，24小时左右达到最大，48小时以后粘度略有下降，但粘度还是相对稳定；②聚合物泥浆的粘度随着奈普顿掺量的增加而增大。聚合物泥浆制备施工准备：修建好两个浆池，一个为制浆池，容积约100m3,另一个为贮浆池，容积不小于200m3。并在池边上装好循环泵和空气压缩机，周边按国家安全规范做好防护；将清水注入制浆池后，用20%氢氧化纳溶液调节水的PH值在8〜10之间，用空压机搅拌均匀(搅拌时间为10〜20分钟)；将制浆池循环泵打开，进行自循环后，通过泵出水管口慢慢均匀加入奈普顿，掺量为25%。，并用压缩空气搅拌1h，测定溶液的黏度；若黏度高于40秒，可直接加水稀释；若黏度小于40秒，可能是由于搅拌时间不够，需延长搅拌时间，如果仍达不到黏度，可再加入适量奈普顿，并再用压缩空气搅拌1h左右，直至满足要求;新制聚合物泥浆存放到储浆池中备用。聚合物泥浆的输送在制浆站安装送浆泵并铺设DN100的供浆管向施工平台供浆。泥浆回收和净化处理在成槽施工中，抽出孔底的泥浆到沉淀池，通过沉淀、循环、净化后再送入槽内；钻孔清孔时利用泥浆循环系统，将新鲜的泥浆输送到槽的上部，被使用过的泥浆通过泥浆净化系统，在沉淀池除去沉渣，然后重新送回到槽中。回收的泥浆需检测其黏度，如果黏度低于40秒，需补充奈普顿聚合物，直至满足要求。槽孔漏浆的处理对于槽孔突然发生泥浆渗漏的特殊情况，在向孔内输送泥浆的同时，直接向孔内均匀投入奈普顿和片碱，并向槽内补充清水，可以快速堵塞槽孔的漏浆通道。2.1.3成槽工艺本工程地质条件复杂，成槽深度大，开始采用传统的“钻凿法〃成槽，但出现了多次卡钻、掉埋钻头、漏浆等事故，且事故处理难度极大。通过攻关，改进为'分段钻凿法〃进行成槽施工，即将每个深槽段划分成若干个短槽段进行施工，有效减少了槽孔发生漏浆、坍塌及卡钻、埋钻事故的频率，同时大大降低了处理事故的难度。“分段钻凿法〃施工工艺流程为：施工准备一第一段主孔钻进(10m)-第一段主孔孔底回填粘土(厚约1・0m，便于清孔)♦第一段副孔及小墙施工(7m)-第二段主孔钻进(10m)-第二段主孔孔底回填粘土一第二段副孔及小墙施H(10m)，依次循环，直至终孔。2.2塑性混凝土防渗墙接头孔“拔管法〃施工2.2.1防渗墙塑性混凝土性能指标塑性混凝土物理力学性能指标见表2。表2防渗墙塑性混凝土物理力学性能指标28d抗压强度(MPa)28d抗拉强度(MPa)28d弹性模量(MPa)28d抗折强度(MPa)28d抗渗等级28d渗透系数(cm/s)3530.5£200031.53W8£1*10-7由于塑性混凝土中掺入大量的膨润土粉和粉煤灰，其凝结时间较长，初凝时间12h31min，终凝时间22h59min。2.2.2塑性混凝土防渗墙接头孔“拔管法〃施工(1)拔管机选择拔管机采用BG400-1000型全液压拔管机，接头管采用圆形结构，接头管连接方式为插销轴式。(2)混凝土接头管起拔时间控制防渗墙墙体材料为塑性混凝土，其室内初凝时间为12h31min,终凝时间为22h59min。通过在现场多次模拟试验，考虑到槽内温度比地面温度低，混凝土接头管起拔时间最终按不小于16小时控制。槽内混凝土面上升速度控制按接头管拔管时间不小于16小时计算，如果槽内混凝土平均上升速度按3m/h控制，开始拔接头管时，接头管埋设深度已达到近50m，此深度接头管难以起拔，极有可能出现“铸管〃事故；如果按槽内混凝土平均上升速度按2m/h控制，开始拔接头管时，接头管埋设深度已达到30m，此深度接头管可以起拔。但槽内混凝土平均上升速度2m/h是规范要求的下限，由于槽段较深，槽长达到7m，混凝土浇筑过程中，槽孔壁周围的泥皮会随混凝土面上升，槽内泥浆会越来越浓，淤积越来越厚，有可能形成泥团，导致混凝土浇筑困难，也可能将泥团裹进混凝土内，直接影响墙体质量。经过比较，最终按槽内混凝土平均上升速度不大于2.5m/h控制，起拔时接头管埋入混凝土中深度控制在40m内。拔管接头管微动：混凝土浇筑3〜5小时后或起拔压力达到2-5Mpa，进行微动；接头管起拔：当槽内混凝土面上升达到40m、浇筑历时达到16h、起拔历力达到15MPa以内时开始起拔接头管。在起拔接头管过程中，当起拔压力较大时快速起拔接头管，尤其是压力突然增大时，则优先拔管，确保接头管安全；（C）每起拔一节接头管后检查管内泥浆液面，浆面较低时要及时向管内补浆。在最后一节接头管拔出前，应把接头管内补满泥浆，以防接头管拔出后出现塌孔事故。3施工质量评价3.1墙体质量检查（1） 钻检查孔检测防渗墙施工完毕后，共布置检查孔7个，共做注水试验49次，计算墙体渗透系数为1.24x10-9〜4.89x10-8cm/s，满足设计要求。（2） 墙体物探检测取芯孔单孔平均声波波速3413〜3985m/s；墙体对穿声波平均波速在3403〜3703m/s，大值平均波速为3876m/s，小值平均波速为3310m/s。全景图像资料反映墙体混凝土浇注实密实度较好。3.2基坑抽水实测渗漏情况围堰施工完毕后，进行基坑抽水和开挖。基坑抽干后实测渗漏量为1200m3/h左右（包括左右两岩山体来水），仅为设计标准的10%。说明施工质量优良，防渗效果明显。4结语猴子岩水电站大坝围堰防渗墙是在深厚覆盖层进行的，地质条件极其复杂、施工难度大、质量标准高。施工过程中通过引进聚合物泥浆固壁、采用冲击钻“分段钻凿法〃成槽、合理控制80m深塑性混凝土接头孔拔管起拔时间和混凝土浇筑上升速度，不但保证了工程施工质量，而且减少了复杂地层出现的各类施工事故，提高了施工工效，为混凝土防渗墙在深厚覆盖层处理上的应用积累了宝贵经验。本文选自核心级期刊《价值工程》，《价值工程》创刊于1982