浅议冶勒水电站大坝防渗墙施工与质量控制 59页

武汉大学硕士学位论文冶勒水电站大坝防渗墙施工与质量控制姓名：王成祥申请学位级别：硕士专业：水利工程指导教师：贺昌海;徐铱20040415n摘要本文首先简述了国内外防渗墙的发展历程和冶勒水电站工程概况(包括枢纽情况、地质、水文气象、大坝基础防渗处理工程设计等)，重点研究了监理工程师对防渗墙的施工质量控制方法、防渗系统布置情况、防渗墙原材料试验研究及配合比、防渗墙施工(包括施工方法、施工平台布置、临建系统布置、槽段划分、接头方式、防渗墙施工过程中异常情况的处理、防渗墙实体质量情况)等。同时也对防渗墙施工设备配置和深槽防渗墙的孔斜控制及接头质量控制进行研究，积累了突破了现有防渗墙施工规范的相关施工经验并积累第一手的资料，为编制深槽防渗墙的施工规范和相应的施工定额提供了充分的依据，本文也提出了廊道上部防渗墙造孔对廊道顶拱冲击的研究，并结合孔形质量、防渗墙出机口混凝土质量、防渗墙取芯及压水等方面对混凝土防渗墙实体质量进行综合评价。最后根据工程施工过程中的情况对下一步的覆盖层帷幕灌浆施工提出了需要研究的问题。关键词：防渗系统；防渗墙；施工及质量控制；冶勒水电站nAbstractThedevelopmentprocessofconcretecutoffwallisfirstlystatedinbriefinthispaper,andthegeneralengineeringsituationofYeleHydropowerStationisimmediatelydescribed，suchastheHingesituation，engineeringgeology,engineeringhydrology,localweather,theengineeringdesignofSeepageControlSystemofdamfoundation，etc．Theemphasisofthepaperisputonthemethodoftheconstructionqualitycontrolofconcretecutoffwall，thelayoutofSeepagecontrolsystem，theexperimentalresearchandmatchingratiototherawandprocessedmaterialsofconcretecutoffwall，andthedetailedsituationofspotconstructionofconcretecutoffwall(includingmethodsofconstruction，thelayoutofconstructionflatandthetemporarybuildingsystem，thepartitionofslotandthemodeofthetie—in，thedisposaltotheextraordinarysituationduringtheconstructionoftheconcretecutoffwall，andthequalityofcontinuousconcretecutoffwall．)Itsettlesthequalitycontrolproblemsofslopeofdeepslotandtie-inqualityofcutoffwall．Anditbreaksthroughthedemandofexistingconstructioncriterionofconcretecutoffwall，whichprovidesasufficientbasisforthedraftoftheconstructiontechnicalspecificationanditsrationofconcretecutoffwall，andinthesametimeaccumulatestheexperiencesaboutconstructionofconcretecutoffwallintheearity．Thepaperalsobringsforwardtheresearchingofimpactiontotheconcretearchofcavitythatismadebytheconstructionofupperslotofconcretecutoffwall，andgivesacomprehensiveevaluationtothequalityofcontinuousconcretecutoffwallentitywhichiscombinedwithotherinformation．suchasthequalityofmodeofhole，thequalityofconcreteatthemixer,coresampling，watertesting，etc．，Atlast,accordingtotheexistinginformationofconstructionsomeotherproblemsareputforward，whichneedtoberesearchedforthefutureconstructionofcurtaingroutinginthedeepoverlay．Keywords：SeepageControlSystem；concretecutoffwall；ConstructionandQualityControl；YaleHydropowerStation·lI·n郑重声明本人的学位论文是在导师指导下独立撰写并完成的，学位论文没有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵枞行为，本人愿意承担由此而产生的法律责任和法律后果，特此郑重声明。学位论文作者(签名)：2004年n；e勒水电站大坝防渗墙施工与质量控制第1章引言1．1国夕|、防渗墙的发展状况及现状地下连续墙(现称防渗墙)施工技术起源于欧洲，它是综合了水井、石油钻井以及水下浇筑混凝土技术而发展起来的。二十世纪五十年代初开始在意大利和法国等国首次采用桩柱排列形成的防渗墙(属于早期的防渗墙)，到五十年代中期在巴舍斯的导流围堰下和玛利亚一奥一拉哥坝42m深的含有大漂石的砂砾石层中修建了连锁桩柱型防渗墙。接着，在莱茵河侧渠电站修建了深40m、厚0．8m的围堰槽孔式防渗墙I“。防渗墙成为深基础和地下构筑物施工的重要手段，建筑的数量和规模不断扩大，其施工工艺不断改进，形成了许多高效实用的方法，较著名的有意大利的采用抓斗和冲击钻联合作业成槽的伊科斯(ICOS)法，单斗挖槽的埃尔塞(ELSE)法；法国的冲击回转式钻机成槽的索列丹斯(Soletanche)法；德国的反循环法等。日本1959年从意大利引进伊科斯法，用于中部电力田雉坝的防渗墙施工和1961年在地下铁道甜线的方南街段箱型隧道的边墙施工。此后，日本各大公司陆续开发研制成功了许多独创的地下连续墙施工设备和相应的施工方法，如以多头钻切削成槽的BW工法，以双头滚刀式成槽机成槽的TBW工法，以凿刨式成槽机成槽的Tw工法等等，共有三十多种【1l【61。其它各国根据自己的需求，也都先后引进开发了适宜的地下连续墙技术。但欧、日至今仍领导着这项技术的潮流。近五十年来，防渗墙施工技术发展很快，在机具、工艺、墙体材料、检测手段等各个方面都有很大的进步。1．2防渗墙施工技术在我国的应用我国防渗墙的建设开始于50年代末期。对于埋藏较深的覆盖层，常采用上游水平防渗，下游排水、减压的办法。n冶勒水电站大坝防渗墙施工与质量控制早期比较有代表的防渗墙有【lJ：f11最早采用的防渗墙是1958湖北省明山水库创造了连锁管柱防渗墙。f2)利用明山水库的办法在砂砾石地基中首次建成了桩柱式防渗墙的是山东省青岛月子口水库，共完成直径60cm的桩柱959根，在斜墙土坝的坝踵形成了一道长472m，深20m，有效厚度43cm的混凝土防渗墙。(3)创造出钻劈法建造槽孔防渗墙的新方法是1959年北京市密云水库，仅用7个月就修建了一道长1．9万m2。这道防渗墙的建成开创了我国防渗墙施工技术的先河，钻劈法成为我国至今仍在使用的传统施工方法。(4)首次用防渗墙作大型土石围堰的防渗设施的是1967年大渡河上的龚嘴水电站。该围堰高35m，覆盖层深45m。在围堰中修建的防渗墙最大深度达52m，墙厚0．8m，上下游两墙总面积12382m2，是当时我国已建成的防渗墙中深度较大的一座。(5)70年代，混凝土防渗墙作为病险土石坝处理的最佳手段被广泛应用。如广西百色澄碧河水库大坝防渗墙、甘肃省武威黄羊河水库坝体防渗墙、江西省永修柘林水库坝体防渗墙。(6)1977年建成的甘肃省碧口水电站大坝是当时国内最高的心墙土坝基采用两道防渗墙防渗，墙深分别为41m和65．5m，其上游墙墙厚1．3m，是当时国内厚度最大的防渗墙。(7)葛洲坝大江日堰采用混凝土防渗墙作为防渗体。防渗墙最大深度47．3m，厚O．8m，总面积74421酊，其规模仅次于长江三峡工程围堰防渗墙。该墙首次引进了日本液压导板抓斗挖槽，首次进行了用拔管法施工防渗墙接头的试验。(8)1992年建成的四川省宝珠寺水电站左岸下游护坡防冲墙，墙厚1．4m，是我国防渗墙中最宽的。(9)1990年建成了福建省水口水电站围堰防渗墙，首次采用塑性混凝土，首次运用两钻一抓法，这种方法比单纯用冲击钻造孔提高工效l倍，降低成本23％。(10)1986年铜街子水电站左深槽采用承重防渗墙和围堰固化灰浆防渗墙，这在我国是第一例。(11)1998年建成的小浪底主坝防渗墙是迄今为止我国墙体材料强度最高的混凝土防渗墙。小浪底主坝防渗墙深81．9m，墙厚1．2m，墙体混凝土设计强度35MDa。施工中采用了缓凝型高强混凝土材料，解决了墙体混凝土强度过高给钻凿接头带来n，自勒水电站大坝防渗墙施工与质量控制的困难。(121长江三峡工程一、二期围堰防渗墙共计129460In'，是我国已建防渗墙中规模最大、综合难度最大的工程。特别是二期围堰防渗墙工程量大，深度大，堰体及河床地质条件复杂，工期短，防洪标准高，是三峡工程的关键技术难题之一。引进了德国BC30型液压铣槽机和各种抓斗、钻机，配合国产设备，将一大批科研成果应用于施工生产。三峡工程二期上游围堰防渗墙，代表了我国迄今防渗墙技术的最高水平。由于上述工程的混凝土防渗墙的建成和良好的防渗效果，以及其旌工简便，速度快，消耗少，防渗效果好的优点，因而防渗墙成为我国水利水电工程覆盖层防渗处理的首选方案。许多地质条件很差的坝(闸)基都纷纷采用了混凝土防渗墙方案。1．3我国防渗墙施工技术水平现状(1)积累了山区河谷的大粒径漂亮卵石地层中修建防渗墙的经验：(2)创造了泥浆下岩石表面聚能爆破的方法；(3)解决了大漂石中的钻进问题；(4)用投粘土球和水泥浆、锯末的办法解决了架空地层大量漏浆问题；(5)用回填坚硬碎石轻打慢放的办法解决了槽iL纠偏的问题；(6)研制成功了冲击式反循环钻机，该钻机比老式钢绳冲击钻机提高工效2～3倍。研制了抓斗挖槽机和专用于薄防渗墙施工的射水法成槽机、链头号式挖槽机、锯槽机和薄型抓斗；(7)研究完善了“两钻一抓”法。研制了具有2000KN起拔力的拔管机，开发了拔管、拔板和安设PVC止水带的墙段接头施工方法；(8)可施工的最厚的防渗墙为1．4m，最深的防渗墙81．9m；(9)研制成功了固化灰浆和塑性混凝土；(10)研制成功了超声波孔形孔径测量仪，性能达到了国外同类产品的水平。研究了用液压缸定位法埋设土压力计，弥补了挂布埋设法的不足，完善了防渗墙仪器埋设的方法：所有这些成果用于生产实践，极大地推动了防渗墙技术的发展。总之，近四十年来，我国的防渗墙施工技术不断发展，在各项水利水电工程中·1‘n冶勒水电站大坝防渗墙施工与质量控制建造的混凝土防渗墙己不计其数，其中深度超过40m的防渗墙有44道，总面积54万余平方米，许多工程的难度在世界上都是罕见的。我国的防渗墙施工技术整体上己接近国际先进水平，有的工程已达到国际先进水平【11。1．4本文研究的主要内容(1)防渗墙混凝土的原材料及配和比研究(2)防渗墙施工设备配置及工效研究(3)防渗墙接头方式研究(4)防渗墙孔斜质量控制研究(5)防渗墙埋件及淤积研究(6)防渗墙造孔对廊道顶拱冲击研究n冶勒水电站大坝防渗墙施工与质量控制2．1冶勒工程概况第2章冶勒工程概况冶勒水电站位于四川省西部的冕宁县和石棉县境内，为南桠河的龙头水库，系引水式开发，电站装机容量2×120MW，由沥青混凝土心墙堆石坝、放空(兼导流)洞和泄洪洞、引水隧洞、双室式调压室、压力管道、地下厂房等组成。坝体最大高度坝顶高程2654．50m，最大坝高122．50m，坝顶长41lm。电站正常蓄水位2650．00m，死水位2600．00m，水库总库容2．98亿m3，调节库容2．76亿In3。大坝沥青混凝土心墙约3．33万m3，基础处理为混凝土防渗墙结合帷幕灌浆。引水隧洞长7118．8m，断面尺寸宽×高=4．76×4．9m；压力管道长1756m，主管直径4．0m；地下厂房长×宽×高=72．4×22．5×36．21m。2．2设计主要条件(1)冶勒水电站大坝防渗系统设计冶勒水电站大坝基础处理采用了混凝土防渗墙与帷幕灌浆相结合的方案，整个基础防渗系统从左到右分为：左岸平洞基岩帷幕灌浆(柱号0-150～0+000)、左岸岸坡防渗墙(A段：桩号0+000,-一0+150)及墙下基岩帷幕灌浆、河床段防渗墙(B段：桩号0+150～0+308)、右岸岸坡防渗墙(c段：桩号0+308～0+411)、右岸台地覆盖层防渗墙(D段：桩号0+41l～0+710)及墙下覆盖层帷幕灌浆五大部分13114]。左岸平洞基岩帷幕灌浆及左岸岸坡墙下基岩帷幕灌浆深达80m，为二排孔；左岸岸坡防渗墙深20m～50m，墙厚为lm，需嵌入基岩；河床防渗墙深30m～60m，墙厚为1．2m，为悬挂式防渗墙。右岸岸坡及右岸台地基础防渗处理工程项目分四层，第一层为地面明挖现浇混凝土墙，墙深15m，墙厚1．0m；第二层为在高程2639．5m平台上施工的防渗墙，墙深70．5m(0+610～710段为78．5m)，墙厚1．0m；第三层为在底板高程为2602m廊道内施工的混凝土防渗墙，墙厚1．0m，墙深60～84m：第四层为墙下覆盖层帷幕灌浆，深达120m。另外，由于是先施工廊道，后施工廊道顶n冶勒水电站大坝防渗墙施工与质量控制部的台地防渗墙，该防渗墙在廊道顶与廊道衬砌砼之间的连接也采用帷幕灌浆处理。(孙水文、地质及气候条件本工程所在流域属高原温带川西山地湿润气候，坝区全年无夏季，冬季长达6～7个月，年极端最低气温达--20℃。4～10月为雨季，月降雨天数在21～24．8天之间。坝址多年平均气温6．5℃；多年平均降雨量1830．9mm；年平均降雨天数215天；极端最高气温27．5℃；极端最低气温一20℃；月平均最低气温一2℃；最大风速20m／s。年径流量分布相对均匀，每年6～9月为汛期，1～3月为枯水期。洪水由降雨形成。由于流域山高坡陡，洪水过程陡涨陡落。一次降雨过程一般在24小时内，主要集中在六小时之内，形成约一天的单峰洪水过程。由于该地区经常连续降雨，故形成复式洪峰的机会较多。两次连续降雨形成的洪水过程为的3～5天。冶勒大坝坝址及库区地质构造为第四纪构造断陷盆地，盆地面积约30km2，盆地中心最大堆积厚度大于420m，大坝位于该盆地的下游偏左岸，河床下部及右岸均为很厚的第四系堆积，在坝轴线上分布达2km，由于该堆积厚度很大，地层结构复杂，该堆积物沉积年代较长，经过长期超固结压密，并具有弱钙质胶结的卵砾石、粉质壤土和硬质土互层，含水层隔水层相间分布，水文地质结构十分复杂。底部基岩由晋宁期石英闪长岩组成。左岸石英闪长岩上覆盖层厚度为35m～60m。河床下部石英闪长岩顶板的埋深为55m～160m。右岸覆盖层厚度在200m以上。坝基覆盖层自上而下可分为五大岩组：第一岩组为弱胶结卵砾石层，该层以厚层卵砾石为主，偶夹薄层状粉沙层，层厚为15m～100m，具有一定的含水、透水性。第二岩组为褐黄色、灰绿色块碎石土夹硬质粘性土层，该层块碎石土问为粘性土填充，结构密实，呈超固结状态，透水性微弱，层厚31m～46m，是坝基防渗处理的主要依托对象。第三岩组为弱胶结卵砾石层与粉质壤土互层，分布于河床坝基上部及右坝肩下部，厚度为46m154m，是坝基的主要持力层，同时也是坝基和右坝肩下部防渗处理的主要地层。第四岩组为弱胶结卵砾石层，分布于右坝肩的上部，层厚65m～85m，呈弱透水性，是右坝肩防渗处理的主要地层。第五岩组为粉质壤土、粉质砂壤土夹碳化植物碎屑层，分别于右坝肩正常水位n冶勒水电站大坝防渗墙施工与质量控制以上的地带，层厚为90m～107m。五大岩组的渗透性总的来说不强，属弱透水——极弱透水。一般分两大类，一类是由卵砾石为主组成的岩组或岩层透水性相对较强，K值一般为10-3～10’4cm／s，属弱透水：另一类是由粉质壤土或块碎石土组成的岩组透水性相对较弱，K值一般为10+5～10～cm／s，纯粉质壤土或土层K值为10。。7～10一cm／s，属微弱透水一一极弱透水。2．3设计成果(1)防渗墙设计的剖面见图3．1(2)设计防渗墙的有关参数整个大坝防渗墙的剖面图及各段防渗墙的划分及相关参数见表2．1：右岸台地防渗墙设计采用了上下三层墙相连接的型式，第一层墙采用明挖现浇，在最后施工，深度15m，第二层墙在第一层墙的浇筑平台也就是在开挖的台地上施工，深度70．5m至78．5m，第三层墙在第二层墙底部的防渗墙施工廊道内旌工，深度60m至84．0m，该廊道专门为下层防渗墙施工所设置的，同时起到连接及防渗作用。表2-1防渗墙设计指标要求分段A段(左岸)B段(河床)C段(右岸)D段(台地)桩号0+00--O+150O+150,--0+308O+308～O十41l0+41l—O+710深度(m)20～5030～7575～14078～140厚度(m)1．O1．21．O90d强度一>30Mpa≥25MPa弹性模最≤28000Mpa≤21000MPa90d抗渗等级≥WlO90d抗冻等级≥F50墙体压(注)水渗透系数k一4．5重量密度g／em3<1．1泥浆比重秤漏斗黏度S30—90946／1500mI马氏漏斗塑性黏度Cp<20旋转黏度计10rain静切力N／M21．4．10静切力计PH值9．5—12PH试纸或电子PH计含沙量％<4．0200目筛表2·3不同阶段泥浆性能测定项目阶段膨润七鉴定土料造浆性能时密度、漏斗粘度、失水量、静切力、塑性粘度确定泥浆配合比时密度、漏斗粘度、失水量、泥饼厚、动切力、静切力、PH值施工过程中密度、漏斗粘度、含砂量(3)槽孔孔位及孔斜要求槽孔孔位允许偏差士3cm。槽孑L两端主孔孔斜率不得大于2‰，其它槽孔的孔斜率不得大于3‰，含漂石块球体及基岩面倾斜度较大等特殊情况时，孔斜率应控制在4％01勾，整个槽孔壁应当平整无梅花孔、探头石和滤浪形小墙等。一、二期槽孔的两次孔位中心线在任一深度的偏差值应能保证搭接墙厚为设计厚度的95％的要求，含漂卵石块体及基岩倾斜度较大等特殊情况时，应保证搭接墙厚为设计厚度的90％的要求。n冶勒水电站大坝防渗墙施工与质量控制墙底高程应达到设计要求的深度；A段防渗墙底部进入基岩的深度必须满足不小于lm。(4)清孔防渗墙造孔全部结束后，应进行包括孔位、孔深、孔径、孔斜等的全面验收，验收合格后方准进行清孔换浆工作。清孔换浆结束lh后，应达到清孔要求：孔底淤积厚度<10．Ocm；孑L内泥浆比重<1．109／cm3，马氏漏斗粘度<30s，含砂量<4％。二期孔清孔换浆结束前，应用钢丝刷子清除混凝土壁上的泥皮，刷洗的合格标准是：刷子钻头上基本不带泥，孔底淤积不再增加。清孔合格后，应于4h内浇筑混凝土(对于有埋件和廊道内防渗墙可以不受此限制)。(5)混凝土浇筑本工程混凝土防渗墙体成墙后要求达到的混凝土强度设计指标见表2—1。混凝土应保证浇筑能连续进行。若因故中断，时间不得超过30min。浇筑混凝土采用泥浆下直升导管法，导管内径以200～250mm为宜，导管应定期进行密闭承压试验检测。一期槽孔两端的导管距孔端应小于1．5，二期槽孔两端的导管距孔应小于1．0m，导管间距不得大于3．5m，当孔底高差大于25cm时，导管中心应置放在该导管控制范围内的最低处。并从低处浇起。混凝土开浇时宜用压球法，每个导管均应下入隔离塞球。开始浇混凝土前，应先在导管内注入适量的水泥砂浆，并准备好足够数量的混凝土，以使隔离的球塞被挤出后，能将导管底端埋入混凝土内。混凝土必须连续筑，槽孔内混凝土上升速度应不小于3～6m／h为宜，最小上升速度不小于规范要求的2m／h。导管埋入混凝土内的深度就保持在l～6m之间，以免泥浆进入导管内。槽孔内混凝土面应均匀上升，其高差应控制在O．5m以内。每30min测量一次混凝土面，每2h测定一次导管内混凝土面，在开浇和结尾时应适当增加测量次数。在混凝土浇筑过程中，在机口或槽口入口处随机取样，检验混凝土的物理力学性能指标。(6)对防渗墙混凝土原材料的有关要求n；自勒水电站大坝防渗墙施工与质量控制a．水泥不低于425#矿渣水泥或普通硅酸盐水泥，粉煤灰不低于二级，且胶凝材料不少于350kg／m3，水胶比不宜大于0．55；b．骨料：采用满足性能要求的人工骨料，最大粒径小40mm且不大于钢筋间距的1／4；c．砂：采用人工砂，细度模数2．68～3；d．外加剂：各种外加剂应通过试验确定，并符合《水工混凝土外加剂技术规程》(DL／T5100一1999)的有关规定；e．水：符合拌制混凝土用水要求。(7)混凝土拌和物的有关要求混凝土入槽时的坍落度为18—22cm；扩散度为34～60cm(掺粉煤灰30％时，扩散度为34～55cm)；坍落度保持15cm以上的时间应不小于lh：混凝土的初凝时间应不小于6h，终凝时间不宜大于24h，混凝土的密度不应小于2100kg／m3。(8)钢筋笼等埋件的制作与沉放钢筋笼及相关埋件必须按设计要求进行制作，沉放必须达到设计要求。成墙防渗墙顶部100cm范围内的混凝土必须打掉并凿毛，在槽孔墙顶深15cm、底宽20cm、顶宽50cm键槽，打插筋和上部钢筋相连接。在上部结构施工前，重新浇筑C35混凝土，同时按设计要求埋设钢筋。f9)质量检查a．检查内容：混凝土拌和机口或槽口随机取样检查、钻孔取芯样检查、钻孔压(注)水试验、芯样室内物理力学性能试验、超声波检测等。b．检查应在防渗墙成墙28天以后进行。c．混凝土浇筑机口或槽口取样试验数量与常规混凝土试验要求相同。检查孔数量按槽孔数的10％～15～％计或沿轴线平均每60～80m一孔，且应保证接头孔段至少有一检查孔；检查孔孔深应接近防渗墙深度。每孔均分段每5m做压(注)水试验，钻孔取芯为每一孔取三组样，并进行室内物理力学性能试验。d．合格标准：混凝土物理力学强度指标和抗渗标准应达到设计值，合格率达95％以上，不合格部分的物理力学指标必须大于设计值的85％以上，并不得集中在相邻槽段；压(注)水检查的合格标准为渗透系数KS．ixl0‘7em／s(i=1~9)。e．检查孔必须按机械压浆封孔法进行封孔；封孑L材料应为水泥砂浆，水泥：砂=】：13。n冶勤水电站大坝防渗墙施I与质量控制2．5冶勒防渗墙创造了我国防渗墙设计和施工的新纪元(1)由于冶勒大坝右岸基础覆盖层厚度达400多米，设计要求的防渗深度必须达到200米，其防渗墙深度必须达到140m，而国内的防渗墙旌工的最大深度是小浪底的主坝防渗墙81．9m，故冶勒采用防渗墙施工廊道连接上下防渗墙的设计施工方法。这样可以突破以往防渗墙只有露天施工的历史，同时在廊道下部防渗墙施工廊道开挖期间，可以直接观察到先行施工的上部防渗墙底部的施工质量。(2)防渗墙从O+391—0+710共319m长的连续墙，其深度达到和超过70m，创造了国内连续防渗墙深度之最，同时为连续深防渗墙施工积累了施经验，同时为深防渗墙和廊道内施工防渗墙的施工规范和施工定额的编制积累了丰富的第一手资料。(3)廊道内施工防渗墙，采用了改型的CZF．1500冲击反循环钻机和双轮铣施工，在我国尚属首例。(4)在0+414m至O+610m段设计采用了廊道上部防渗墙下帷幕灌浆的防渗处理，与防渗墙和防渗墙下雌幕灌浆的防渗效果相比较，则上部榷幕在右岸整个垂直防渗体系中相对薄弱，而且在洞内向上进行覆盖层帷幕灌浆在国内尚无先例，(5)设计要求防渗墙一、二期槽孔的两次孔位中心线在任一深度的偏差值应能保证搭接墙厚为设计厚度的95％的要求，含漂卵石块体及基岩倾斜度较大等特殊情况时，应保证搭接墙厚为设计厚度的90％的要求。突破了《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》(SL-29496，水利出版社)不小于三分之二墙厚的要求。n冶勒水电站大坝防渗墙施工与质量控制第3章冶勒大坝防渗墙设计及施工关键技术研究3．1防渗墙的设计布置防渗墙布置情况除工程概况中描述的外，详见图3-1。防渗处理的重点及难点是在右岸，右岸覆盖层深度达400m以上，要处理的深度达到220m，目前国内外防渗墙施工的水平无法达到该深度(国外最大墙深13lm，在加拿大马尼克三号坝；国内的小浪底及三峡大坝局部墙深达到80m)，设计上采用了上下三层墙相连接的型式，第一层墙采用明挖现浇，在最后施工，深度15m，第二层墙在第一层墙的浇筑平台也就是在开挖的台地上施工，深度70．5m至78．5m，第三层墙在第二层墙的底部的防渗墙施工廊道内施工，深度60m至84．Om，该廊道专门为下层防渗墙施工所设置的，同时起到连接及防渗作用(见图3．2)。上层脯薄墙图3-2由于该连接型式只能依次施工，即先施工上部防渗墙，后施工下部防渗墙施工廊道，再施工下层防渗墙，对缩短工程施工工期不利，设计上又做了调整，改为先施工防渗墙施工廊道，后上下两层防渗墙同时施工，这样可以很大程度上缩短施工工期。n／囤咖恬磐缎蕊镗精饕K智1审*撂延．【占匝摹颦嘲喀唧q曝尝酶超兽《督口芒薜蚀n冶勒水电站大坝防渗墙施工与质量控制整个防渗墙轴线长达710m，宽l～1．2m，绝大部分深度在70m以上，最深达84m，是国内最深的一道防渗墙，在设计规模、深度、布置型式及施工难度上国内首创、世界少有的工程。3．2防渗墙墙体材料及配合比的确定3．2．1防渗墙砼原材料质量情况(1)水泥水泥采用四川石棉县金石水泥厂生产的普硅42．5水泥，其质量如表3-1，水化热见表3-2。表3-1石棉水泥的品质指标试验项目计量单位标准要求检验结果细度％≤10．02．2安定性，必须合格合格密度g／m3／3．14烧失量％<_5．03．78三氧化硫％<_3．52．21初凝Min不得早于45167凝结时间终凝H不得迟于103．93天≥16．O22．8抗压强度Mpa28天≥42．544．63天≥3．55．2抗折强度Mpa28天≥6．59GB，I'208．94GBl75-1999检验依据GB／1"17671．1999GB／T176．1999GBl346．89表3-2水泥水化热试验成果水泥FDN-1(％)DH9(1／TJ)粉煤灰(％)3天(J／g)7天fJ／g)石棉水泥259．4292．3石棉水泥0．6O．7262．8299．4石棉水泥O．6l40170．4207．4(2)外加剂采用山东莱芜硫酸厂生产的FDN一1高效减水剂和河北石家庄外加剂厂生产的DH．9引气剂，其质量分别于表3—3和3．4。n冶勒水电站大坝防渗墙施工与质量控制表3．3FDN．1高效减水剂品质检验成果检验项目计量单位一等品标准要求试验结果减水率％≥1218．3PH值／8．0含气量％<3．02．0初凝Min．90～120+94凝结时问差终凝Min．90～120+531天≥1402183天≥130245抗压强度比％7天≥12522128天≥120177检验依据GB8076．1997表3-4DH一9引气剂品质检验成果检验项目计量单位一等品标准要求试验结果减水率％≥66．7泌水率比％≥7068含气量％>3．06初凝Min_3凝结时间差-90-+130终凝Min+563天≥95101抗压强度比7天％≥9512128天≥90102检验依据GB8076．1997(3)骨料采用四川省冕宁县冶勒乡格莱姆场生产的天然骨料。细骨料系格莱姆料场生产的天然砂，品质性能检验成果见表3．5。表3-5天然砂品质检验成果表表观密度含泥量石粉含吸水率坚固性检验项目细度模数(kg／m3)(％)量(％)(％)标准要求2．4～2．8>2500<3．06．12<10检验结果2．6227192．9712．61．42检验依据SDl05．82SDJ207-82n冶勒水电站大坝防渗墙施工与质量控制粗骨料系格莱姆料场生产的卵石(小石、中石)，小石(粒径5—20mm)和中石的品质检测成果分别见表3-6至表3-9。表3-6小石(粒径5-20mm)品质检测成果序号检验项目计量单位标准要求检测值1表观密度K∥m’>255027272吸水率％<2．51．O3含泥量％<1O_34针片状含量％<152．75坚固性％<51．86S03含量％255027742吸水率％<2．51．O3含泥量％F50取样组7288106762>W103数C25平均值214．71456．224．183．0328．6537．822．71混最大值2305404．83．5736．O47．62．82凝最小值1993303．02．1519．826．12，51土标准差6．1143．94O．580．373．944．40离差系数0．0280．0960．139O．1220．138O．116(4)防渗墙取芯及压水检查防渗墙墙体取芯压水检验结果表明平均取芯率达到95．1％，所进行的39段压水试验中，29段不吸水，其余lO段吸水率k值均在10刁ern／s级别之内，90d芯样强度合格率为100％，平均值达到46．1Mpa(具体详见表4—3)，满足设计技术要求。冶n冶勒水电站大坝防渗墙施工与质量控制勒水电站技术咨淘号家组在2003年7月的现场咨询报告中对冶勒水电站工程已经施工的防渗墙质量给予了充分肯定。表40防渗墙墙体取芯压水检查成果表平台槽号桩号压水位置压水分段渗透系数K取芯90d芯样强高程(m)(10-7arl{s)塞(％)度(MPa)5．72-21，16分三段压水O34．7左2640z-01O+33．620．74-26060，9972558-3I．010左2640Z，06O+54712．54-,27．54分三段压水0945478左2640Z，040+43．588卜24．oo分三段压水097370左2640Z．03o+39．56．77-21．9分三段压水093．339811．00-16004．2左2568Z-24O+146．594．746l00～16．oo0左2568H．010+151．52．4～12．9分两段压水093．651．48．8～14．10左2568H，0204-1559051．414l～1942左2568H-030+16411．1-2I．4分两段压水0904747．6-1261l右2602Y．0lo+348．412．6～17．63，29650．017．6-22．607．6～12．63．5右2602Y．020+350．395466126-,1760右2602Y．04o+35782．9N12．15分两段压水0984222．64一18．41分三段压水O右2639Y．01o+3949741518．41-23．623．7506-】3，589．7右2639Y’05o+403835-13，583．39954．713．55～18．7804．73～15．28分两段压水0右2639y-0704-4ll95．854415．15—2095平均值09595．146ln冶勒水电站大坝防渗墙施工与质量控制第5章结束语5．1防渗墙质量的总体评价根据4．3“事后控制”中防渗墙孔斜、强度、压水试验等有关验收及检查资料来看，冶勒大坝防渗墙的施工质量总体上是满足设计要求和规范要求的。5．2防渗墙技术要求的几大突破(1)按设计及规范要求，防渗墙槽孔清孔合格后，应于4h内浇筑混凝土。但由于冶勒大坝露天施工防渗墙槽孔深度较大、埋管和钢筋笼下设所需时间较长，同时洞内防渗墙受到施工场地的限制。清孔验收至浇筑砼之间的时间将远远超过规范规定的时间(清孑L验收后的下管时间至少需要16小时以上)，而下管后由于淤积达不到要求是无法进行返工的。故根据国内防渗墙权威专家的咨询意见，冶勒防渗墙不受此限制，采取将淤积清理彻底，用清水将泥浆尽可能置换干净，同时由于是悬挂式的防渗墙，可以采用个别孔适当加深的方法但加深深度不得超过50cm。设计最终明确对于有埋件和廊道内防渗墙可以不受此限制的要求。(2)设计要求防渗墙一、二期槽孔的两次孔位中心线在任一深度的偏差值应能保证搭接墙厚为设计厚度的95％的要求，含漂卵石块体及基岩倾斜度较大等特殊情况时，应保证搭接墙厚为设计厚度的90％的要求，突破了《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》(SL．29496，水利出版社)不小于三分之二墙厚的要求。特别是冶勒防渗墙的深度普遍较深，其孔斜质量就提出了更高的要求。(3)防渗墙墙深达到78．5m，为制定深防渗墙和洞内施工防渗墙的施工规范和施工定额提供充分的依据。(4)由于冶勒大坝右岸基础覆盖层厚度达400多m，设计要求的防渗深度必须达到200米，其防渗墙深度必须达到140m，而国内的防渗墙施工的最大深度是小浪底的主坝防渗墙81．9m，故冶勒采用防渗墙施工廊道连接上下防渗墙的设计施工方法。这样可以突破以往防渗墙只有露天施工的历史，同时在廊道下部防渗墙施工廊道开挖期问，可以直接观察先行旋工的上部防渗墙底部的施工质量。·49·n冶勒水电站大坝防渗墙施_Y-与质量控制f51设计要求冶勒防渗墙混凝土需满足高强低弹。而根据承包商的多次试验，采用掺加粉煤灰，如果强度满足，弹模就偏高：如果要满足弹模，强度就难以达到。咨询专家咨询意见认为：“根据目前国内一些重要水电工程砼防渗墙常使用的高强低弹砼E／R值均约在800左右和其主要原材料性质方面资料来看，与目前冶勒工地墙体砼均有相似之点，故冶勒的墙体实际强度和弹模是有效和合适的，完全可以不必再刻意采用十分困难的措施去研究，进一步降低砼的弹模。”，按此意见，在冶勒工程防渗墙墙体指标控制上，以抗压强度指标为主，弹模指标仅作为参考。5．3需要进一步研究的问题(1)按照设计投标时和工程开工时的技施要求，防渗墙90d的设计等级为>_40MPa和30MPa两个等级，弹性模量分别为_<28000MPa和21000MPa的高墙低弹混凝土。后由于多次试验未能全面实现设计意图，设计进行分析和优化后提出了施工过程控制指标(28d的强度等级>20MPa和15MPa两个等级，弹性模量分别为：526000MPa和20000MPa)和验收指标(90d的强度等级>30MPa和25MPa两个等级，弹性模量分别为_<28000MPa和21000MPa)。但经过调整过后，现场防渗墙的强度虽然达到设计要求，但弹模指标仍然超标。尽管国内的防渗墙方面的专家提出了冶勒防渗墙没有必要刻意去追求弹模指标。但我认为高墙低弹的设计意图未真正实现，其研究工作有待进一步进行。(2)由于廊道内防渗墙还未完工，廊道上(o+414—O+610)共196m的68．5m防渗墙还不能进行大规模施工(因为到了大规模施工时，整个平台的造孔设备多，整体对廊道混凝土的冲击力将较大)。该部位是否也能向右岸岸坡V2615．5m平台f长27m，深44．5m)和2639．5m平台施工的两个双反弧接头孑L(68．5m深)的施工那样，均能造孔至廊道顶拱混凝土顶面约lm左右，而且对廊道顶拱不会产生破坏，这是值得研究的课题。(3)按照设计图纸，右岸防渗墙施工廊道上部与右岸台地防渗墙之间的结合部位将承受较高的水头压力(约80m，不考虑水力坡降)，在0+414m至0+610m段设计采用了廊道上部防渗墙下帷幕灌浆的防渗处理，与防渗墙和防渗墙下帷幕灌浆的防渗效果相比较，则上部帷幕在右岸整个垂直防渗体系中相对薄弱，而且在洞内向上进行覆盖层帷幕灌浆在国内尚无先例，目前仅开始进行灌浆试验，其防渗效果只有n冶勒水电站大坝防渗墙施工与质量控制靠莆水发电检验后才可以最终定论。(4)由于右岸防渗墙从O+346——O+610，基本上只有0+346—O“14采用了先施工上部防渗墙，后开挖廊道的办法，这样基本能保证上部防渗墙与廊道项拱混凝土的良好结合；而为了工期需要，O+414——o+610采用了先施工廊道，后施工上部防渗墙的办法，一方面增加了因廊道开挖期间所产生的塌方与后期形成的上部防渗墙之间的墙接幕灌浆的处理难度，同时该段防渗墙的与廊道顶拱之间的防渗效果也很难保证。另一方面，在廊道形成后的上部防渗墙施工过程中，因廊道混凝土中所埋的灌浆管以及分缝之间存在的缺陷，频繁出现漏浆的情况，对上部防渗墙的施工进度和施工安全均造成一定的影响。因此，在以后的工程中，如还会存在利用廊道连接上下防渗墙的状况，则建议先全面施工上部防渗墙，再施工廊道，最后旌工下部防渗墙的办法。(5)右岸防渗墙墙下覆盖层帷幕灌浆防渗系统为悬挂式帷幕，幕体厚度仅2m，而其承受的水头较大，该段帷幕实际的防渗作用也有待蓄水检验。n冶勒水电站大坝防渗墙施工与质量控制参考文献高钟璞，大坝基础防渗墙，北京：中国电力出版社，2000年1月中国水利水电基础处理工程局，水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范(SL-29496)，北京：水利水电出版社，1996年8月成都勘测设计研究院，冶勒水电站及右岸基础处理工程招标文件第Ⅱ卷<《技术规范》，成都：2000年7月成都勘测设计研究院，冶勒防渗墙施工技术要求，成都：成都院出版，2001年6月王成祥，冶勒水电站大坝防渗墙监理实施细则，成都：2001年8月《地下连续墙的设计施工与应用》(丛蔼森编著)蒋长元等编著，沥青混凝土防渗墙，北京：水利电力出版社，1992陶景良，混凝土防渗墙施工，北京：水利电力出版社，1988孙钊，冶勒水电站第一、二、三、四、五次专家咨询意见，北京：北京华源水利水电咨询工程公司，2003年—2004年马青春，三峡船闸右岸山体防渗墙施工及质量控制，人民长江，2003年09期刘绍宝、李洪飞、楚学勇，冷竹关闸首工程崩积堆层中防渗墙的施工，东北水利水电，2003年05期吴著建，浅谈泥浆技术在置换式塑性砼防渗墙施工中的应用，长江科学院院报，2003年01期黄中文，涵闸防渗墙施工的质量控制，建材技术与应用，2003年04期涂建湘、李志斌、赵志红、邓旭堂，宜兴横山水库除险工程坝基防渗墙施工技术，云南水力发电，2003年01期秦训松，深厚砂层中建造薄型塑性砼防渗墙旋工技术，探矿工程(岩土钻掘工程)，2003年03期刘卫江．，防渗墙技术在不同土质条件下的应用，浙江水利科技，2003年03期宜兴横山水库除险工程坝基防渗墙施工技术涂建湘．李志斌．赵志红．邓旭堂云南水力发电2003年Ol期王晓波，薄壁混凝土防渗墙在嵊泗县小关岙水库中的应用，浙江水利科技，2003年03期马明、孙昕、姜本鸿，防渗墙体间的搭接处理及特殊工艺研究，中国水利．2002·52·u羽纠钾研q刀引卅M圳嘲嘲Ⅷ嘲峒川蝴嘲l；}；}【[nL¨=_n冶勒水电站大坝防渗墙施工与质量控制年12期[201田世德、石华国、谢远瑜，超薄型塑性砼防渗墙钻孔取芯试验施工，西部探矿【2l】【221[23]【24]【25]工程．2002年03期邹刚。福堂水电站围堰固化灰浆防渗墙施工技术，西部探矿工程，2002年S1期祝德生、唐高强、朱卫平、马明、张辉，建造地下连续超薄砼防渗墙施工技术，西部探矿工程，2002年叭期向飞，红叶二级水电站首部防渗墙工程的施工监理，水电站设计，2002年03期陈开凡，防渗墙工程施工技术综述，红水河，2002年04期Meseck，H．，MechanischeEigenschaftenvonmineralischenDichtwandmassen，TechnischeUniv．Braunschweig(Germany,ER．)．Inst．fuerGmndbauundBodenmechanik．1987．187p．[26】Hoegg，RandLehr,ATIEntwickhmgvonVerfahrenzurHerstellungvonmehrschichtigenDichtwandsystemen．Schlussbericht．[27】【28】[29】【30】【31][32]NationalProgramforInspectionofNon-FederalDams．StockwellBrookDamrNH00261)，NHWRB254．09，MerrimackRiverBasin，Wilton,NewHampshire．PhaseIInspectionReportCorpsofEngineers，Waltham，MA．NewEnglandDiv．Apr1979．96p．RATNAM，S．eta1．2001．Aninsitupermeabilitymeasurementtechniqueforcut-offwallsusingtheCambridgeselfboringpressuremter．Proceedingsofthe15．InternationalConferenceonSoilMechanicsandGeotechnicalEngineering，Istanbul2001，Volume1．Bieberstein&U．Saucke．TheKarlsruhecut—offwalltestingunit(ktu)formonitoringin—sitepermeability,GermanDamDesearchandTechnology．01．08．2002．SimonEmsley，Cut-offwallAbandonedMineTailingsPond．Mueller-Kirchenbauer,H；Schloetzer,C；Rogner,JEinflussyonFiltratwachstumtmdFeststoffverlagerungenaufdieQualitaet，dieHerstellbarkeitunddieKostenyonDichtangsschlitzwaenden．(Influenceoffiltercakegrowthandsolidmattershiftonthequality,feasibilityandcostsofslurrytrenchcut—offwalls)．NationalDamInspectionProgram．BellwoodDam，(NDII．D．NumberPA．00524，PennderI．D．Number7-3)SusquehannaRiverBasin，BellsGapRun，BlairCounty,Pennsylvania．PhaseIInspectionReport，GAIConsultants，Inc．，Monroeville，PA．Jun1979．85p．·53·n冶勒水电站大坝防渗墙施工与质量控制致谢本文是在导师贺昌海副教授和徐铱教授级高工的悉心指导和严格要求下完成的，论文从最初的选题到制订研究计划、确定研究方法以及最后论文的定稿，无不凝聚着两位导师的心血。导师严谨的治学态度和一丝不苟的工作作风、独到的思维方式和强烈的创新意识，将使学生收益终生。在此，谨向先生表示最诚挚的敬意和最衷心的感谢!在本论文的完成过程中，曾得到了糜莺英教授、胡志根教授(博士)、周宜红教授(博士)、的指点和帮助，在此谨向他们表示感谢!感谢水电系领导对作者学习和研究工作的大力支持和热情关怀!感谢研究生部为作者提供了良好的学习和研究机会!感谢四)11．．．-滩国际工程咨询有限责任公司总经理赵雄飞先生对作者学习和研究工作的大力支持和热情关怀!同时，要特别感谢我的妻子白垫女士给予我学习和工作上的充分理解以及在生活上所付出的艰辛劳动!最后，对所有鼓励、关心和支持我的老师、同学及朋友们表示真诚的谢意!n冶勒水电玷大坝防渗墙施if-与质量控制附录攻读硕士期间取得的主要成果：1．2003年在《四川水力发电》第4期上发表了本人独著的论文《冶勒水电站工程建设监理的工作思路和方法》2．2003年在《四川水力发电》第4期上发表了与张应波合著的论文《冶勒水电站沥青混凝土施工设备及技术准备》3．本人被评为2002年度成都勘测设计研究院先进生产者，安全生产先进个人。2002年度四川二滩国际工程咨询有限责任公司优秀项目经理。4．本人被评为2003年度四川二滩国际工程咨询有限责任公司优秀项目经理。