薄壁抓斗低弹模塑性混凝土防渗墙在新安水库大坝防渗加固工程的应用

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发布时间：2021-09-06

资料介绍

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曾福连
(泉州市水利局362000)
【摘要】抓斗法造混凝土防渗墙，由于墙体连续，防渗效果好，近年来已广泛用于土石坝病险水库的防渗加固，取
得显著的经济效益和社会效益。从2008年开始，在福建省大中型水库除险加固中逐步推广使用。本文通过工程实
践，介绍薄壁液压抓斗法混凝土防渗墙技术在水库大坝除险加固中的应用，旨在为类似工程施工有所借鉴。
【关键词】薄壁液压抓斗导墙泥浆护壁塑性混凝土
1 防渗加固工程概况
1．1 水库工程概况
新安水库位于晋江市磁灶镇新安村，1960年4
月建成投入使用，总库容1782万m ，是一座以灌溉、
防洪为主，结合供水、养殖等综合利用的中型水库。
水库主坝坝长910m，最大坝高24m，为粘土心墙多种
土质坝。水库建成投入运行以来，一直存在着渗漏问
题，虽然多次采取加固措施，但效果不是很理想，
2006年汛期主坝右岸坡发现集中渗漏，且量比较大。
根据《晋江市新安水库大坝安全鉴定报告书》结果，
新安水库大坝被评为三类坝，主要存在着大坝坝基
坝体及右岸绕坝渗漏、输水涵洞渗漏等问题，急需进
行除险加固。
1．2 大坝基础地质条件
新安水库库区属于低缓的低山地貌，库岸岸坡基本
稳定。大坝所处地形平缓，高程15～35m，坝顶高程
32．14m，河床地形平坦，两岸坝坡及坝肩位于残积的小
山坡上，地貌主要为剥蚀残丘。
大坝岩土体自上而下依次为素填土、砂质粘土、粉
砂、粗砂、砂卵砾石、坡积粘土和砂质粘性土。素填土最
大厚度为19．8m，冲积砂质粘土厚度为0．4～2．7m，粉砂厚
度为1．8～3．2m，粗砂厚度为O．7～4．8m，砂卵砾石厚度为
0．5～4．1m，坡积粘土厚度为0．8～4．0m，残积砂质粘性土厚
度为2．35～18．45m。坝体填筑土施工质量不稳定，密实度
不均匀，渗透系数在10-4—10 m／s，属中等透水一微透
水。河床段坝基主要为砂质粘土、粉砂、粗砂、砂卵砾石、
坡积粘土和砂质粘性土，其中粉砂、粗砂、砂卵砾石为中
等透水；左岸坝基主要为坡积粘土和砂质粘性土，为弱
透水中、下带；右岸坝基主要为砂质粘性土，局部含砂量
较高，为弱透水中、上带。
1-3 防渗加固处理方案选定
根据新安水库大坝基础地质情况，通过两侧岸坡段
单管高压旋喷灌浆结合河床段液压抓斗开槽造混凝土
防渗墙、全坝段液压抓斗开槽造混凝土防渗墙和全坝段
射水法造混凝土防渗墙三种防渗加固措施进行经济技
术比较，选用岸坡段单管高压旋喷灌浆结合河床段液压
抓斗开槽造混凝土防渗墙加固方案，其主要优点是适用
范围广，岸坡段旋喷防渗墙固结体强度大，成墙整体性
好，施工不需要分段，质量较可靠；河床段采用混凝土防
渗墙对基础砂卵石层适应能力好，成墙质量较有保证，
同时两种方法相结合更适合新安水库坝长很长，适应坝
体、坝基变形能力强，避免墙体产生裂缝。
新安水库大坝防渗加固由福建省汀江水电工程有
限公司承建，液压抓斗开槽造混凝土防渗墙加固范围
为0+060～0+450，长390m。防渗墙轴线位于坝轴线上
游2m处，混凝土防渗墙厚0．6m，最大深度27．5m，墙体
采用C15一级配低弹模塑性混凝土。混凝土设计指标
为：抗压强度R28i>7．5MPa，抗拉强度R28I>0．75blPa，弹
性模量3000MPa≤ ≤5000MPa，28天墙身渗透系数
不大于10％m／s。
曾福连／薄壁抓斗低弹模塑性混凝土防渗墙在新安水库大坝防渗加固壬程旦
2 混凝土防渗墙施工技术
2．1 造孑L成槽
2．1．1 布置防渗墙施工平台
新安水库大坝坝顶高程32．1 4m，坝顶宽为4．5m。为
满足混凝土防渗墙施工期设备布置要求，在拆除坝顶防
浪墙后，将坝顶开挖至高程29．4m，用推土机推平并压
实，形成一个总宽度约9m的施工平台。抓斗施工平台设
置在防渗墙轴线下游侧，施工平台坚固、平整，适合重型
设备和运输车辆行走。在防渗墙轴线的下游侧设置平行
坝轴线的排水沟，断面尺寸40cmx40cm，再按40m间距
修建垂直防渗墙轴线的排渣排浆沟，将废浆通过排浆沟
至回收泥浆池。
2．1．2 修筑导向墙
本工程采用“倒L’，形断面钢筋混凝土施工导墙，导
墙混凝土强度等级为C20，断面尺寸如下：高度0．7m，上
底宽0．8m，下底宽0．3m，两导墙间距0．6m。
2．1-3 抓斗成槽
根据本工程地质条件采用液压抓斗法成槽，并制定
了“三抓法”的施工方案，槽段成槽采用“三抓法”，在导
向槽上放样标识孔位，将抓斗对正孔位后进行垂直造
孔。首先施工槽段两端主孔，主孑L完成后再抓中部副孑L。
主、副孔完工即该施工槽段成槽完工。开槽槽孔孔壁的
垂直度由成槽机自动调整，现场成槽垂直度在0．2％～
0．33％之间，孔斜率均小于设计值0．4％。
成槽次序图
防渗墙分两期施工，先一期槽，后二期槽。成槽工艺
采用三抓法，槽段划分根据地层情况、墙深度、成槽方法
和浇筑强度确定，一、二期槽6．5m。施工时，将防渗墙划
分为I、Ⅱ期槽段，分两期挖槽、浇筑混凝土，采用跳孔
法进行施工，即先进行I期槽孑L的造孑L和混凝土浇筑，
然后进行Ⅱ期槽孔的造孔和混凝土浇筑(见上图)。
2．2 护壁泥浆
泥浆在造孔成槽过程中起固壁、悬浮、携渣、冷却
钻具和润滑的作用，成墙后还可增加墙体的抗渗性
能。本工程泥浆采用膨润土拌制，新制泥浆经过24h
膨化后，利用供浆管输送至槽孔内使用，成槽及槽段
浇筑过程中回收的泥浆，经净化后可重复使用。槽孔
孔口泥浆面在成槽过程中保持在导向槽顶面以下3O～
5Ocm范围内。
工程采用优质膨润土泥浆固壁，泥浆的性能指标
如下：浓度大于4．5％，密度小于1．1g／era3，漏斗粘度为
30～90s，塑性粘度小于20cP，静切力为1．4～10N／m2，pH
值9．5～12。
制浆膨润土与拌制混凝土的膨润土相同，分散剂采
用Na CO，，增粘剂为CMC。根据性能指标要求，泥浆配合
比如下：水：膨润土：Na2CO ：CMC=100：8～9：0～0．35：0～0．05。
2．3 防渗墙体灌注
本工程是采用刚性导管法进行墙壁体灌注，混凝土
竖向顺导管下落，利用导管隔离泥浆，使其不与混凝土
接触，导管内混凝土依靠自重压挤下部管口的混凝土，
并在已灌人的混凝土体内流动、扩散上升，最终置换出
泥浆，保证混凝土的整体性。
2．3．1 清孔换浆
造孔结束后，对造孔质量进行全面检查。经检查合
格．进行清孔换浆。清孑L