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【摘要】本文通过黑果坝水库防渗墙施工质量控制措施，为了提高施工质量,施工单位应提高施工工艺水平,制定现场可行的预防措施，防止或减少类似质量事故的发生,确保工程质量。
【关键词】水库工程；防渗墙；施工质量控制
1.工程概况
弥勒县黑果坝水库位于弥勒县城南部61Km的朋普镇黑果坝村，距朋普镇6.5Km，水库大坝左侧100m左右为昆明—河口一河内(越南)的出境公路。黑果坝水库位于南盘江流域的甸溪河右岸支流新石桥河上，水库集水面积为8.8km2，主河长7.25km，河岸平均坡降为13.8‰，属典型的山区峡谷“V”型河谷。工程始建于1956年，1960年竣工坝顶高程1220．00m，最大坝高23.00m，坝顶长417.89m(其中：主坝长245.66m，副坝长172.23m)，总库容165.7万m3，为均质土坝。
弥勒县黑果坝水库以农业灌溉为主兼顾防洪的小(一)型水库，设计灌溉面积0.36万亩，水库担负保护下游农田1万余亩、黑果坝农业及非农业人口4000余人、昆明—河口—河内(越南)的出境公路等国家和下游朋普镇人民群众的生命财产安全,对弥勒县的社会经济发展具有重要作用。
2.防渗墙设计
防渗墙轴线长448m,槽孔深7.0-34.5m,墙厚0.4m,防渗墙混凝土采用C8塑性混凝土，抗压强度为C8、抗渗等级为W6、弹性模量为1.0～1.4×104MPa；孔斜小于4‰；孔底淤积小于10cm；孔内泥浆密度小于1.3g/cm3，粘度小于30s;含砂量小于10％；混凝土出机口坍塌落度设计值为18～22cm，扩散度设计值为34cm～40cm。
防渗墙施工平台采用C15混凝土浇筑，厚15cm，施工平台总宽10.0m，其中钻机平台宽5.0m，倒渣平台宽5.0m；排浆沟采用M7.5浆砌石打底，边墙采用M7.5砖砌体支砌，M7.5砂浆粉面；导向槽采用C15钢筋砼浇筑，宽0.45m，深1.2m，主筋规格：6Ф14，箍筋规格：Ф6@250，拉筋规格：Ф6@250。
经过对混凝土防渗墙、高压旋喷板墙和帷幕灌浆三个方案的技术经济比较,选择了混凝土防渗墙方案。主、副坝防渗墙沿坝轴线布置,防渗墙厚0.4m。主、副坝段防渗墙顶与防浪墙基础相接,主坝段防渗墙右端与右岸溢洪道边墩相接,副坝段防渗墙左端与左岸岩体相接。主坝段防渗墙嵌入强风化基岩3.0m,副坝段嵌入强风化基岩1.0m。防渗墙采用C8塑性混凝土,抗渗等级W6。混凝土防渗墙最大深度34.5m,设计总成墙面积12516万m2。
3.防渗墙施工控制
3.1施工方法
混凝土防渗墙为槽孔形,先施工的槽段为Ⅰ期槽,后施工的槽段為Ⅱ期槽。Ⅰ、Ⅱ期槽的端槽均采取套接形式连接。采取钻劈相结合的方法施工,泥浆式固壁,自流式浆下浇注混凝土，压球法开浇。
3.2施工技术及质量控制
3.2.1施工平台
防渗墙施工平台应坚实、平坦,导墙应垂直、稳固、位置准确。防渗墙施工平台沿坝顶轴线布置。施工平台设计宽度为14m,其中防渗墙轴线上游宽3m,下游宽11m。防渗墙轴线上游坝顶宽3.2m,满足防渗墙轴线上游宽3m的要求;防渗墙轴线下游坝顶宽4.8m,不满足要求,采取填筑的方法形成,以达到下游宽11m的要求。在填筑过程中,应严格控制填筑的下游边坡及压实质量,确保施工平台的稳定性,保证防渗墙造孔质量。
3.2.2先导孔及单孔基岩鉴定
为探明块球体或孤石等对造孔质量的影响,准确掌握防渗墙底部高程,沿防渗墙中心线每隔6.0～10.0m布置先导孔,钻取岩芯并描述,为保证防渗墙槽孔深入强风化岩层顶板以下1.5m、1.0m,应根据先导孔确定的强风化岩层顶板线为基础,要求每一主孔和特殊副孔在将进入强风化岩层顶板线以上时开始取样,进行岩样鉴定,最终确定单孔的强风化岩层顶板高程及终孔深度。
3.2.3造孔
孔口的导墙基础应修筑在稳固的地基上,并应对松散地基土进行加密处理,深度不小于5m。应重点检查导墙修筑的技术指标有:
(1)导墙应平行于防渗墙中心线,其允许偏差为±lcm;(2)导墙顶面高程(整体)允许偏差±lcm;(3)导墙顶面高程(单幅)允许偏差±0.5cm;(4)导墙间净距允许偏差±0.5cm;(5)导墙内墙垂直度允许偏差≤0.2%。
槽孔壁应平整垂直,孔位中心允许偏差不大于3cm,Ⅰ期槽孔孔斜率不大于0.4%;遇有含孤石、漂石的地层及基岩面倾斜度较大等特殊情况时,其孔斜率亦不得大于0.6%;对于Ⅰ、Ⅱ期槽孔接头套接孔的两次孔位中心任一深度的偏差值应不大于20cm,并应采取措施保证设计厚度。
3.2.4槽形
单元槽段槽形质量控制,主要指标包括槽段长度、宽度、深度、孔斜率、套接厚度(Ⅱ期槽)等,其中前三项可直接测量,后两项可通过测量计算求出。
(1)孔斜率。孔斜率是某一孔深处的孔位中心相对于孔口处的孔位中心偏差值与该处孔深的比值。槽孔孔斜率采用重锤法测量。利用钻机钢丝绳悬吊钻头,在自重作用下,沿钻孔中心线每2m测定钻头偏离中心的距离,按下式计算得某段底部或全孔底部的孔斜值:K=B/H(H=H’)B=[(H’+h)/h]A式中,K为孔斜率;H为实际孔深;H′为量测孔深;h为桅杆高度;A为钢丝绳在槽口测定距离;B为被测定处的底部偏斜距离。设计要求孔斜率:Ⅰ期槽孔不大于0.4%,其余槽孔孔斜率不大于0.6%。
(2)套接厚度。套接厚度指Ⅰ、Ⅱ期槽套接孔在某一孔深处两槽孔相交的公共弦长度。套接厚度计算方法:以槽孔正孔位为相对坐标原点0(0,0),顺防渗墙轴线方向为X轴,垂直于防渗墙轴线方向为Y轴建立平面直角坐标系。套接孔在两次施工时的某段底部或钻孔底部的孔斜值对应坐标01(X1,Y1),02(x2,y2),则套接孔的中心距为:l=√(x2-x1)2+(y2-y1)2;套接厚度:b=√d2-l2,其中d为钻头钻孔直径,为60cm。Ⅰ、Ⅱ期槽套接孔的两次孔位,在任一深度的套接厚度均应满足设计要求不小于60cm。
(3)墙段连接。防渗墙单元槽段采取套接形式连接。根据现有施工设备,套接孔采用钻凿法施工。影响单元槽段套接质量的主要因素有:二次造孔和清孔时的孔形、孔壁刷洗、泥浆性能、清孔质量、槽内混凝土面的高差、端部浇筑导管埋设部位、测量误差等。
设计要求单元槽段段长控制在5～8m,为了减少墙体连接缝,对单元槽段长进行了适当调整,一般控制在8～10m。
3.2.5清孔单元槽段槽形经检查验收合格后方可清孔换浆
清孔换浆采用泵吸法,清除回落在孔底的沉渣,更换新鲜泥浆。其主要目的是使槽内泥浆质量满足清孔规定要求,以保证混凝土浇筑质量;检验槽底淤积厚度不大于允许标准(设计要求小于10cm),保证防渗墙与基岩的接触质量。清孔结束1h后,应检查孔底泥浆淤积厚度、泥浆比重、含砂量及粘度,各项指标均应满足设计要求(淤积厚度小于10cm,孔内泥浆比重<1.3、含砂量<10%,粘度<30s)。
二期槽孔清孔结束前,应用钢丝刷子钻头清除套接孔混凝土孔壁上的泥皮,以刷子钻头上基本不带泥屑,孔底淤积不再增加为合格标准。否则,必须返工,直至满足设计要求。
3.2.6墙体浇筑
（1）混凝土浇筑前的主要检查项目：
1)墙体材料。墙体材料为C8塑性混凝土,抗渗标号为W6。
2)混凝土材料。①水泥:水泥标号应不低于32.5R,应通过试验选定水泥品种,其细度、安定性和凝结时间等应满足水泥国家标准;②粗骨料:最大粒径不大于40mm,含泥量应不大于1.0%,泥块含量应不大于0.5%;③细骨料:砂子的细度模数2.4～3.0,含泥量不大于3%,粘粒含量应不大于1.0%;④外加剂:减水剂、防水剂和加气剂等的掺量应经试验确定,并应符合DL/T5l00-1999的有关规定;⑤水:水质要求应符合JGJ63-89T第3.0.4条的规定。
3)配合比。应根据工程设计要求的强度、抗渗等技术指标以及原材料的质量及对混凝土坍落度的要求,通过试验室计算及试配后确定混凝土配合比,施工时还应根据施工现场的砂、碎石含水率对试验室配合比进行修正。混凝土的配合比试验和现场抽样检验的混凝土性能指标应满足下列要求:(1)出机口坍落度:18～22cm;(2)扩散度:34～40cm;(3)坍落度保持15cm以上的时间应不小于1h;(4)拌和析水率:应小于3%;(5)初凝时间:不小于6h;(6)终凝时间:不大于24h;(7)密度:不宜小于2100kg/m3;(8)胶凝材料用量:不小于350kg/m3;(9)水胶比:小于0.65。
4)浇筑前准备。①浇筑导管埋设(包括孔径、孔位、孔距、密封等)应附合设计要求;②混凝土浇筑根据拌和楼供料运距、路况及天气等因素,确定搅拌车数量,以保证槽内混凝土面的上升速度不小于2m/h;③清孔验收至混凝土入槽前之间的间隔时间应能满足设计技术要求,且复测孔底淤积小于10cm。
(2)浇筑混凝土时,重点检查的项目:
1)入槽混凝土级配必须良好,保证入槽混凝土具有良好的和易性,严格控制不合格料入槽。
2)槽内混凝土面的上升速度及导管埋深应符合设计技术要求和有关施工规范规定。
3)定期测量槽内混凝土面的深度,使各处混凝土面均匀上升,其高差控制在0.5m以内。
4)墙体混凝土浇筑应连续进行,若因故中断,间断时间不宜超过40min。
5)导向槽口应设置盖板,避免混凝土散落槽孔内。
6)若发生堵管、埋管、导管漏浆和泥浆掺混等事故,应及时采取相应的处理措施,保证墙体质量满足设计技术要求。
7)混凝土终浇顶面高程应高出施工图纸规定顶面高程至少50cm以上。
(3)检测:
1)及时对拌和楼原材料进行检测,对于不合格的砂石骨料,责令承建单位处理合格或运出工地;
2)在出机口随机取样,检验混凝土的有关物理力学性能指标,并对数据统计分析结果的合理性、可靠性和真实性。
3.2.7墙体质量检查
防渗墙成墙后28d,沿防渗墙轴线每20m布置一个质量检查孔。检查孔一般布置在较深槽孔内,或相邻两槽的套接处或可能有质量隐患的部位。采用Φ108金钢石钻钻取芯样,并进行芯样描述,做各种物理力学指标测试,并通过无破损检测检查墙体质量。从所取芯样,判断有无断墙和混浆,墙内蜂窝以及墙体是否均匀等。
通过上述控制措施的实行，黑果坝水库防渗墙工程经挖坑检查，墙体质量连续均匀，无夹泥及混浆情况，抗渗编号达到设计要求，施工質量控制措施可行，效果显著。
【关键词】水库工程；防渗墙；施工质量控制
1.工程概况
弥勒县黑果坝水库位于弥勒县城南部61Km的朋普镇黑果坝村，距朋普镇6.5Km，水库大坝左侧100m左右为昆明—河口一河内(越南)的出境公路。黑果坝水库位于南盘江流域的甸溪河右岸支流新石桥河上，水库集水面积为8.8km2，主河长7.25km，河岸平均坡降为13.8‰，属典型的山区峡谷“V”型河谷。工程始建于1956年，1960年竣工坝顶高程1220．00m，最大坝高23.00m，坝顶长417.89m(其中：主坝长245.66m，副坝长172.23m)，总库容165.7万m3，为均质土坝。
弥勒县黑果坝水库以农业灌溉为主兼顾防洪的小(一)型水库，设计灌溉面积0.36万亩，水库担负保护下游农田1万余亩、黑果坝农业及非农业人口4000余人、昆明—河口—河内(越南)的出境公路等国家和下游朋普镇人民群众的生命财产安全,对弥勒县的社会经济发展具有重要作用。
2.防渗墙设计
防渗墙轴线长448m,槽孔深7.0-34.5m,墙厚0.4m,防渗墙混凝土采用C8塑性混凝土，抗压强度为C8、抗渗等级为W6、弹性模量为1.0～1.4×104MPa；孔斜小于4‰；孔底淤积小于10cm；孔内泥浆密度小于1.3g/cm3，粘度小于30s;含砂量小于10％；混凝土出机口坍塌落度设计值为18～22cm，扩散度设计值为34cm～40cm。
防渗墙施工平台采用C15混凝土浇筑，厚15cm，施工平台总宽10.0m，其中钻机平台宽5.0m，倒渣平台宽5.0m；排浆沟采用M7.5浆砌石打底，边墙采用M7.5砖砌体支砌，M7.5砂浆粉面；导向槽采用C15钢筋砼浇筑，宽0.45m，深1.2m，主筋规格：6Ф14，箍筋规格：Ф6@250，拉筋规格：Ф6@250。
经过对混凝土防渗墙、高压旋喷板墙和帷幕灌浆三个方案的技术经济比较,选择了混凝土防渗墙方案。主、副坝防渗墙沿坝轴线布置,防渗墙厚0.4m。主、副坝段防渗墙顶与防浪墙基础相接,主坝段防渗墙右端与右岸溢洪道边墩相接,副坝段防渗墙左端与左岸岩体相接。主坝段防渗墙嵌入强风化基岩3.0m,副坝段嵌入强风化基岩1.0m。防渗墙采用C8塑性混凝土,抗渗等级W6。混凝土防渗墙最大深度34.5m,设计总成墙面积12516万m2。
3.防渗墙施工控制
3.1施工方法
混凝土防渗墙为槽孔形,先施工的槽段为Ⅰ期槽,后施工的槽段為Ⅱ期槽。Ⅰ、Ⅱ期槽的端槽均采取套接形式连接。采取钻劈相结合的方法施工,泥浆式固壁,自流式浆下浇注混凝土，压球法开浇。
3.2施工技术及质量控制
3.2.1施工平台
防渗墙施工平台应坚实、平坦,导墙应垂直、稳固、位置准确。防渗墙施工平台沿坝顶轴线布置。施工平台设计宽度为14m,其中防渗墙轴线上游宽3m,下游宽11m。防渗墙轴线上游坝顶宽3.2m,满足防渗墙轴线上游宽3m的要求;防渗墙轴线下游坝顶宽4.8m,不满足要求,采取填筑的方法形成,以达到下游宽11m的要求。在填筑过程中,应严格控制填筑的下游边坡及压实质量,确保施工平台的稳定性,保证防渗墙造孔质量。
3.2.2先导孔及单孔基岩鉴定
为探明块球体或孤石等对造孔质量的影响,准确掌握防渗墙底部高程,沿防渗墙中心线每隔6.0～10.0m布置先导孔,钻取岩芯并描述,为保证防渗墙槽孔深入强风化岩层顶板以下1.5m、1.0m,应根据先导孔确定的强风化岩层顶板线为基础,要求每一主孔和特殊副孔在将进入强风化岩层顶板线以上时开始取样,进行岩样鉴定,最终确定单孔的强风化岩层顶板高程及终孔深度。
3.2.3造孔
孔口的导墙基础应修筑在稳固的地基上,并应对松散地基土进行加密处理,深度不小于5m。应重点检查导墙修筑的技术指标有:
(1)导墙应平行于防渗墙中心线,其允许偏差为±lcm;(2)导墙顶面高程(整体)允许偏差±lcm;(3)导墙顶面高程(单幅)允许偏差±0.5cm;(4)导墙间净距允许偏差±0.5cm;(5)导墙内墙垂直度允许偏差≤0.2%。
槽孔壁应平整垂直,孔位中心允许偏差不大于3cm,Ⅰ期槽孔孔斜率不大于0.4%;遇有含孤石、漂石的地层及基岩面倾斜度较大等特殊情况时,其孔斜率亦不得大于0.6%;对于Ⅰ、Ⅱ期槽孔接头套接孔的两次孔位中心任一深度的偏差值应不大于20cm,并应采取措施保证设计厚度。
3.2.4槽形
单元槽段槽形质量控制,主要指标包括槽段长度、宽度、深度、孔斜率、套接厚度(Ⅱ期槽)等,其中前三项可直接测量,后两项可通过测量计算求出。
(1)孔斜率。孔斜率是某一孔深处的孔位中心相对于孔口处的孔位中心偏差值与该处孔深的比值。槽孔孔斜率采用重锤法测量。利用钻机钢丝绳悬吊钻头,在自重作用下,沿钻孔中心线每2m测定钻头偏离中心的距离,按下式计算得某段底部或全孔底部的孔斜值:K=B/H(H=H’)B=[(H’+h)/h]A式中,K为孔斜率;H为实际孔深;H′为量测孔深;h为桅杆高度;A为钢丝绳在槽口测定距离;B为被测定处的底部偏斜距离。设计要求孔斜率:Ⅰ期槽孔不大于0.4%,其余槽孔孔斜率不大于0.6%。
(2)套接厚度。套接厚度指Ⅰ、Ⅱ期槽套接孔在某一孔深处两槽孔相交的公共弦长度。套接厚度计算方法:以槽孔正孔位为相对坐标原点0(0,0),顺防渗墙轴线方向为X轴,垂直于防渗墙轴线方向为Y轴建立平面直角坐标系。套接孔在两次施工时的某段底部或钻孔底部的孔斜值对应坐标01(X1,Y1),02(x2,y2),则套接孔的中心距为:l=√(x2-x1)2+(y2-y1)2;套接厚度:b=√d2-l2,其中d为钻头钻孔直径,为60cm。Ⅰ、Ⅱ期槽套接孔的两次孔位,在任一深度的套接厚度均应满足设计要求不小于60cm。
(3)墙段连接。防渗墙单元槽段采取套接形式连接。根据现有施工设备,套接孔采用钻凿法施工。影响单元槽段套接质量的主要因素有:二次造孔和清孔时的孔形、孔壁刷洗、泥浆性能、清孔质量、槽内混凝土面的高差、端部浇筑导管埋设部位、测量误差等。
设计要求单元槽段段长控制在5～8m,为了减少墙体连接缝,对单元槽段长进行了适当调整,一般控制在8～10m。
3.2.5清孔单元槽段槽形经检查验收合格后方可清孔换浆
清孔换浆采用泵吸法,清除回落在孔底的沉渣,更换新鲜泥浆。其主要目的是使槽内泥浆质量满足清孔规定要求,以保证混凝土浇筑质量;检验槽底淤积厚度不大于允许标准(设计要求小于10cm),保证防渗墙与基岩的接触质量。清孔结束1h后,应检查孔底泥浆淤积厚度、泥浆比重、含砂量及粘度,各项指标均应满足设计要求(淤积厚度小于10cm,孔内泥浆比重<1.3、含砂量<10%,粘度<30s)。
二期槽孔清孔结束前,应用钢丝刷子钻头清除套接孔混凝土孔壁上的泥皮,以刷子钻头上基本不带泥屑,孔底淤积不再增加为合格标准。否则,必须返工,直至满足设计要求。
3.2.6墙体浇筑
（1）混凝土浇筑前的主要检查项目：
1)墙体材料。墙体材料为C8塑性混凝土,抗渗标号为W6。
2)混凝土材料。①水泥:水泥标号应不低于32.5R,应通过试验选定水泥品种,其细度、安定性和凝结时间等应满足水泥国家标准;②粗骨料:最大粒径不大于40mm,含泥量应不大于1.0%,泥块含量应不大于0.5%;③细骨料:砂子的细度模数2.4～3.0,含泥量不大于3%,粘粒含量应不大于1.0%;④外加剂:减水剂、防水剂和加气剂等的掺量应经试验确定,并应符合DL/T5l00-1999的有关规定;⑤水:水质要求应符合JGJ63-89T第3.0.4条的规定。
3)配合比。应根据工程设计要求的强度、抗渗等技术指标以及原材料的质量及对混凝土坍落度的要求,通过试验室计算及试配后确定混凝土配合比,施工时还应根据施工现场的砂、碎石含水率对试验室配合比进行修正。混凝土的配合比试验和现场抽样检验的混凝土性能指标应满足下列要求:(1)出机口坍落度:18～22cm;(2)扩散度:34～40cm;(3)坍落度保持15cm以上的时间应不小于1h;(4)拌和析水率:应小于3%;(5)初凝时间:不小于6h;(6)终凝时间:不大于24h;(7)密度:不宜小于2100kg/m3;(8)胶凝材料用量:不小于350kg/m3;(9)水胶比:小于0.65。
4)浇筑前准备。①浇筑导管埋设(包括孔径、孔位、孔距、密封等)应附合设计要求;②混凝土浇筑根据拌和楼供料运距、路况及天气等因素,确定搅拌车数量,以保证槽内混凝土面的上升速度不小于2m/h;③清孔验收至混凝土入槽前之间的间隔时间应能满足设计技术要求,且复测孔底淤积小于10cm。
(2)浇筑混凝土时,重点检查的项目:
1)入槽混凝土级配必须良好,保证入槽混凝土具有良好的和易性,严格控制不合格料入槽。
2)槽内混凝土面的上升速度及导管埋深应符合设计技术要求和有关施工规范规定。
3)定期测量槽内混凝土面的深度,使各处混凝土面均匀上升,其高差控制在0.5m以内。
4)墙体混凝土浇筑应连续进行,若因故中断,间断时间不宜超过40min。
5)导向槽口应设置盖板,避免混凝土散落槽孔内。
6)若发生堵管、埋管、导管漏浆和泥浆掺混等事故,应及时采取相应的处理措施,保证墙体质量满足设计技术要求。
7)混凝土终浇顶面高程应高出施工图纸规定顶面高程至少50cm以上。
(3)检测:
1)及时对拌和楼原材料进行检测,对于不合格的砂石骨料,责令承建单位处理合格或运出工地;
2)在出机口随机取样,检验混凝土的有关物理力学性能指标,并对数据统计分析结果的合理性、可靠性和真实性。
3.2.7墙体质量检查
防渗墙成墙后28d,沿防渗墙轴线每20m布置一个质量检查孔。检查孔一般布置在较深槽孔内,或相邻两槽的套接处或可能有质量隐患的部位。采用Φ108金钢石钻钻取芯样,并进行芯样描述,做各种物理力学指标测试,并通过无破损检测检查墙体质量。从所取芯样,判断有无断墙和混浆,墙内蜂窝以及墙体是否均匀等。
通过上述控制措施的实行，黑果坝水库防渗墙工程经挖坑检查，墙体质量连续均匀，无夹泥及混浆情况，抗渗编号达到设计要求，施工質量控制措施可行，效果显著。