(1)概述。黄河水库位于吉林省磬石市烟筒山镇李塘房屯西0.5km,饮马河支流小黄河上。是一座以防洪、灌溉为主,结合发电、养鱼及工业供水等综合利用的年调节中型水库,总库容3590万m3。
黄河水库土坝为均质坝,坝长520m,其中主坝长360m,副坝长160m,最大坝高14m,坝顶宽4m,上游坡1∶3,块石护坡,下游坡1∶2.5,碎石护坡。
经地勘查明,坝体填筑料以壤土为主,填料较杂,填筑无规律,局部风化砂砾及碎石形成透镜体,坝体碾压质量差,结构疏松,碾压合格率低于50%。坝体中的含土碎石、坝基中的含砾砂土在库水位作用下,存在渗透不稳定因素。两坝肩也存在严重的绕坝渗漏问题。
该库是吉林省重要的病险水库之一,大坝安全鉴定为三类坝。为保证地基稳定和大坝的安全,采用槽板式垂直混凝土防渗墙形式,防渗墙厚为30cm,即在坝体加设一道30cm厚塑性混凝土薄墙,墙体嵌入强风化基岩不小于50cm。
(2)施工方法及主要技术措施。
1)槽孔划分。根据现场条件,将每个槽段长度划分为8m,桩号0+007.85~0+500.00,轴线长度507.85m的坝体共划分66个槽段。
2)成槽方法。成槽设备为GB—24型和KH—180型两台进口履带式液压抓斗机,采用“多抓成槽法”施工。两台抓斗斗体宽度分别为2.5m、2.8m,因此每一槽孔均用多次抓取成槽法。抓斗施工分两期施工:先施工Ⅰ期槽,再施工Ⅱ期槽(编号为单数的为Ⅰ期槽段,编号为双数的为Ⅱ期槽段)。首先将槽段两侧土体抓出孔外,再将中间留下的土体抓出孔外,即“先两边,后中间”的抓槽施工顺序。防渗墙要求嵌入强风化基岩0.5~1.0m,对于一般风化岩石,采用抓斗直接抓取的方法,对于局部比较坚硬基岩采用重凿法施工,使用扁凿钻头冲击破碎,再利用抓斗把破碎的岩块抓出槽外。清孔使用抓斗“抓捞法”清孔换浆。
3)塑性混凝土墙体材料要求与配合比。
①塑性混凝土设计要求为:抗压强度R28≥4MPa;弹性模量E<2000MPa;抗渗系数K<1×10-6cm/s;坍落度18~22cm;扩散度36~40cm;初凝时间大于6小时,终凝时间不大于24小时。(www.xing528.com)
②塑性混凝土施工配合比(见表6.8)。
4)槽段连接。为保证墙体的完整性,采用较先进的接头方法——“接头管法”进行槽段连接。即在Ⅰ期槽孔浇筑前,在槽孔两端下设φ300mm的钢管,待混凝土初凝后,按一定速度将其拔起,形成混凝土接头孔。Ⅱ期槽孔浇筑前使用钢丝刷刷洗接头孔两端的混凝土,直至钢丝刷不带屑、孔底淤积不再增加为止,浇筑混凝土与之连接。
表6.8 黄河水库坝体防渗墙塑性混凝土配合比
混凝土浇筑采用泥浆下“直升导管法”,导管采用内径Φ210mm的无缝钢管。根据槽段深度配置相应长度的导管逐节下入槽孔中,开浇时使用橡皮球放入导管中隔离泥浆,混凝土浇筑靠混凝土的自重压力自行分散密实,根据混凝土上升面起拔和拆卸埋在混凝土中的导管,混凝土浇筑要求连续、均匀上升,直到达到设计高程终止混凝土浇筑,拔起导管。混凝土浇筑工艺流程为:混凝土拌和→混凝土高压泵→泵管→孔口储料斗→分溜槽→漏斗→导管→槽孔→测量混凝土顶面深度→起拔拆卸导管。
(3)效果。吉林省黄河水库经过质量检测(见表6.9)、墙体现场开挖观察以及现场墙体材料与试样试验,以及水库采用抓斗法等成槽造墙处理后的运营结果表明:防渗墙66个单元工程逐项进行质量检查和测试,66个单元全部合格,其中63个单元评定为优良,本项工程评定结果为:合格率为100%;优良率为95%,评定结果说明黄河水库除险加固工程坝体混凝土防渗墙施工质量优良。现场开挖防渗墙墙段连接好,衔接质量高,墙面光滑,密实度好,混凝土未出现夹泥、蜂窝、麻面、空洞、脱节现象。检查说明:墙体连续、完整。另外,桩号0+40m处坝后有一口水井,在混凝土防渗墙完工后已完全干枯,进一步说明了防渗墙的防渗止水好,达到了坝体除险加固的目的。
表6.9 吉林省黄河水库坝体混凝土防渗墙质量检测成果汇总表
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