塑性混凝土防滲墻施工技術在拉西瓦水電站中的應用

1、塑性混凝土防滲墻施工技術在拉西瓦水電站中的應用張衛(wèi)軍 褚 云（中國水利水電第四工程局拉西瓦施工局，青海貴德，811700）關鍵詞：塑性混凝土 防滲墻 導流洞 拉西瓦水電站1、 前言拉西瓦水電站導流洞全長1523米，由進口段、有壓洞身段、閘室及漸變段、無壓段及出口明渠組成，出口明渠末端設置臨時圍堰。臨時圍堰工程主要承擔導流隧洞出口段及主洞施工期間的擋水任務，臨時圍堰采用塑性砼防滲心墻土石圍堰，堰體由鋼筋籠護角、沙礫石、塊石護坡、塑性混凝土防滲墻組成。圍堰防滲墻施工難度大。防滲墻施工質量、進度對導流洞工程及后續(xù)標段工程施工都會產(chǎn)生很大影響；圍堰處地質條件較差為圍巖，并有一較大斷層（F3斷層）穿過圍

2、堰基礎。圍堰基礎水下部分為河床堆積物及人工回填鋼筋籠，河床堆積物中存在大量直徑大于50cm的漂石，河床堆積物因水流沖刷作用，估計漂石、卵石中充填物較少，顆粒架空，結構松散，孔隙率較大，滲透性強，易于漏漿塌孔，加之基巖F3斷層存在，圍堰滲漏問題較難解決。2 圍堰塑性混凝土防滲墻設計方案的選定由于導流洞出口臨時圍堰處地質資料缺乏，基巖深度、防滲墻兩端頭基巖出露高程等均無詳細資料可查，在最初圍堰防滲方案選取時考慮了高壓旋噴、砼防滲墻等方案，考慮到河床堆積體卵石、漂石較多，顆粒架空、結構松散等原因，認為高壓旋噴方案不適合，加之堰體砂礫石填筑在冬季，由于水位漲幅較大填筑料結冰，碾壓強度達不到設計強度，春

3、季消融后堰體變形較大，為更好的適應堰體的變形，徹底解決圍堰滲漏問題，最終選定該導流洞圍堰防滲采用塑性混凝土防滲墻方案。在臨時圍堰施工時根據(jù)現(xiàn)場明渠開挖情況等。對原防滲墻設計軸線進行了修改，并在施工過程中上游端頭基巖出露較低，及時改變防滲墻軸線方向以保證上游端頭嵌入基巖。3 塑性混凝土防滲墻3.1 設計技術指標根據(jù)導流洞出口圍堰運行期黃河最大洪水設計流量為1300m3/s，在導流洞出口圍堰處相應水位為EL2236.9m，圍堰內明渠開挖設計高程為EL2215m高程，圍堰內外水頭差較大。由此計算得出安全、經(jīng)濟的防滲墻墻厚：防滲墻厚度依據(jù)=H/Jp計算： =H/Jp Jp-經(jīng)驗值為5060=22

4、47;50=0.44m H-水頭差安全考慮厚度取為60cm，入巖50cm。該臨時圍堰防滲墻全長108m，墻厚0.6m，水頭差22米，塑性砼抗壓強度25Mpa，抗?jié)BW8，共27個槽段（原設計19個），防滲墻入巖深度>50cm，施工成墻面積為1933.6m2，共完成造孔進尺3222.67m，成墻面積1933.66m2，澆筑塑砼總量為1598m3。3.2 泥漿材料、配合比及性能3.2.1 原材料粘土為拉西瓦當?shù)氐挠操|粘土，經(jīng)破碎篩分而成，其主要性能指標粘粒含量56，塑性指數(shù)Ip=37，含砂量4.1，密度2.61g/cm3。膨潤土選用II級鉆井液用鈣基膨潤土作為主要制漿材料。其主要性能指標為：造

5、漿率14.7m3/T，濾失量21.8mL，動切力<1.5塑性粘度值，濕度7.0，濕篩分析（200目篩余）2.2。外加劑為工業(yè)碳酸鈉（NaCO3），降失水增粘劑為CMC。3.2.2 泥漿配比及性能在施工前作了幾組泥漿實驗，對幾組泥漿進行對比選出泥漿最優(yōu)配合比，粘土泥漿采用配比為每方泥漿水：粘土：NaCO3為3308602.00；膨潤土泥漿每方水：膨潤土：NaCO3為1509303.00。粘土、膨潤土泥漿性能如下表：粘土、膨潤土泥漿性能試驗結果單 位粘土泥漿膨潤土泥漿漏斗粘度s21.334.9失 水 量ml/30min29.018.4濃 度%-16.1含 砂 量%3.01.1比 重g/cm3

6、1.201.09膠 體 率%97.1-穩(wěn) 定 性0.02-靜 切 力N/m2 1min4.6-N/m210min6.56.4泥 皮 厚mm3.8-pH 值8.410.73.3 混凝土配合比及性能3.3.1 原材料水泥采用普硅32.5MPa水泥，骨料采用拉西瓦料場生產(chǎn)的天然骨料，經(jīng)沖洗篩分而成，骨料顆粒形狀圓滑，清潔堅硬，雜質含量少。滿足規(guī)范要求。3.3.2 外加劑外加劑采用四川宜賓化工廠提供的木鈣減水劑，該減水劑為陰離子型高分子表面活性劑。木鈣減水率較小，能有效減少混凝土的泌水和離析，推遲混凝土溫升峰值出現(xiàn)，使混凝土的初凝及終凝時間延長，提高混凝土的抗?jié)B性，使混凝土的極限拉伸略有增加。木鈣減水

7、劑性能試驗結果試驗項目減水率（）含氣量（）泌水率（）凝結時間差（min）抗壓強度比（）初凝終凝3天7天28天試驗值9.33.121.5105+145124115112從試驗結果及木鈣的性能來看，木鈣的摻量確定為水泥重量的0.35。木鈣適合摻用在粘土塑性混凝土中。3.3.3 粘土塑性混凝土配合比設計粘土塑性混凝土的設計強度為2Mpa，為使粘土塑性混凝土滿足設計要求及施工需要，即具有一定的強度、抗?jié)B性能、較大的極限應變值和較小的彈性模量及較大的變形性能，有效的和堰體變形相吻合，并且有合適的坍落度、擴散度、凝結時間。進行了多組配合比實驗，最終選用如下配比：粘土塑性混凝土施工配合比水灰比用水量（kg/

8、m3）砂率（）木鈣摻量（）單位材料用量（kg/m3）容重（kg/m3）木鈣粘土水泥砂子小石0.49230450.350.5952971706768262200該配比的粘土塑性混凝土其坍落度為22.3cm，擴散度為39.3cm，初凝時間 ，終凝時間23h，泌水率1.8%。該粘土塑性混凝土的抗壓等其他性能如下：粘土塑性混凝土性能指標檢測項目單位數(shù)值備注抗壓強度Mpa3.328天強度抗壓彈模Mpa654滲透系數(shù)cm/s2.53×10-9抗?jié)B標號W83.4 塑性混凝土防滲墻施工3.4.1 施工平臺搭設導向墻構筑考慮到圍堰原河床堆積體中含孤較大、較多，加之圍堰砂礫石填筑在冬季進行，圍堰處水位漲

9、幅較大，填筑沙礫石結冰，沙礫石碾壓無法達到設計強度，因而導墻采用適用于承載力較低地基的L型鋼筋混凝土導墻，混凝土強度等級為C15，導墻高1.5m，導墻內分布筋、水平筋均采用18螺紋鋼。在實際施工中由于漂石及前期回填鋼筋籠的存在，鉆鑿工期較長，槽孔塌孔嚴重，導墻個別部位懸空并出現(xiàn)裂縫，十分危險，但未出現(xiàn)導墻坍塌等事故，可見前期對導墻形式、尺寸及強度等偏安全的考慮是對的。泥漿池的布設在圍堰上布設了3個20方左右的泥漿池和一個沉渣池，對泥漿進行循環(huán)利用。3.4.2 造孔造孔采用CZ22型沖擊鉆機，“鉆劈”法成槽，槽段間連接采用“復打法”。初期槽段劃分為：I期6m，II期6.4m。施工時由于塌孔嚴重，

10、根據(jù)各槽孔實際情況進行調整。槽孔分為主副孔，主孔直徑為0.6m，副孔直徑為0.9m，個別槽段副孔直徑達1.2m。3.4.3 清孔換漿槽孔完成后即進行清孔換漿，清孔采用傳統(tǒng)的抽筒出渣法，清孔后泥漿密度<1.1g/cm3，含砂量<4%，粘度在1525s，經(jīng)檢查合格后即進行混凝土澆筑。3.4.4 混凝土澆筑防滲墻混凝土澆筑采用水下直升導管法，導管為200mm鋼管，長度有1.5m 、0.8m、0.5m三種，根據(jù)槽孔深度調節(jié)使用。導管下設依據(jù)規(guī)范間距不大于3.5m進行控制，視槽段寬度下設13套導管。澆筑前導管距孔底10cm，開始澆筑時使用足球作為管塞，使最初進入導管的混凝土和泥漿隔離開，在澆

11、筑時當混凝土充滿整個導管并在儲料斗中有大于3m3的混凝土時，將導管拔起20cm左右，使足球跑出導管，即開始澆筑。在澆筑過程中，每30分鐘測量一次混凝土面高度，當導管埋深至3m左右，提升導管1.5m，拆卸一根導管，直至設計高程，澆筑時混凝土供料強度較大，混凝土上升速度在3-4m/h，保證了混凝土防滲墻的質量。3.5 特殊問題處理3.5.1 大孤石、漂石的處理由于原河床堆積體在圍堰填筑時未進行置換處理，在防滲墻鉆進過程中遇到較多的大孤石，個別槽孔孔深在56m左右就出現(xiàn)了大孤石，對這種較淺部位孤石，進行水下爆破將影響導墻安全，在施工中采用了“十字鉆頭”、重錘、地質鉆機等進行鉆鑿處理，效果較好，但功效較低。對槽孔中較深部位出現(xiàn)的大孤石，進行了水下聚能爆破。爆