胡雄军
桃江县碧螺水库管理所 湖南桃江 413407
【摘 要】：湖南省桃江县碧螺水库大坝除险加固工程中，采用了“两钻一抓”法成槽并灌注塑性混凝土防渗墙的方法。本文详细论述了其施工方法与工艺特点，确定了合理的技术参数，通过工程验收及交付后大坝实际运行情况，说明此方法达到了预期的防渗效果，在土坝防渗除险中是成功的。
【关键词】：两钻一抓 防渗墙 施工方法 施工工艺 技术参数 防渗效果
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1 工程概况
碧螺水库大坝枢纽建成于1959年,为人工填筑的均质土坝，最大坝高30米。位于桃江县西北向,资江中游北岸一级支流碧螺港上游的龙头坝谷口,是一座以灌溉为主兼顾防洪、发电等综合利用的中型水库工程。水库总库容1613万方,灌溉面积1.96万亩,多年平均发电量42万度。建库60余年来，大坝经受长期的水力浸蚀，加上坝身存在压实度不均匀及填筑土料质量不一等原因，坝体、坝基、两岸山体与坝体接触面出现渗漏，严重影响了坝体的稳定。2017 年 5 月，水利部大坝安全管理中心核定为“三类坝”。
2 大坝除险加固工程方案的确定
前期准备工作完成后，项目于2019年9月26日正式开工。根据益阳市水利水电勘测设计研究院提供的设计资料，制定如下除险加固工程方案：在大坝轴线上修建一道塑性混凝土防渗墙，防渗墙厚0.6m，防渗墙总长92m，塑性混凝土防渗墙1818.15 m2，共划分为15个槽段，1#槽段和15#槽段长7m，其余每个槽段长6m，平均槽深19.76m，混凝土灌注方量1090.89m3。
塑性混凝土防渗墙与普通混凝土防渗墙相比，除了具有普通混凝土防渗墙的适应地质条件广泛、施工方法成熟、质量可靠、防渗效率高等特点外，还具有：低弹性模量，塑性混凝土的变形模量一般不超过2000MPa；高抗渗性，塑性混凝土渗透系数K<1*10-7cm/s；和易性较好，便于灌注；经济效益明显，由于塑性混凝土配合比中用膨润土替代了部分水泥，减少了水泥用量，从而很大程度地节约了工程成本。
3 施工方法与工艺要求
3.1 施工准备：施工前，必须作好人员安排、场地布置、临时用电线路架设、机具及运输设备准备、泵送设备的准备、搅拌站和泥浆池兴建等准备工作。
3.2防渗墙施工工艺流程：定孔位→修设导墙→注水分段挖槽→泥浆护壁→下套管→灌注塑性砼→依次类推→封孔。
3.3塑性混凝土防渗墙施工方法
3.3.1导墙定位：导墙是防渗墙在地表面的基准物，导墙的平面位置决定了防渗墙的平面位置。导墙施工经放样、开槽、支模、灌注混凝土，最后修正直至完全定位。
3.3.2护壁泥浆：根据规范膨润土泥浆性能要求：泥浆浓度大于4.5%、密度小于1.1g/cm3、粘度19-50（马氏漏斗）、塑性粘度小于20cp、PH值7.1-12。本工程护壁泥浆按如下流程进行：原料试验→称量投料→膨胀土、纯碱及增粘剂分开加水搅拌各5分钟→混合搅拌3分钟→泥浆性能指标测定→溶胀24小时后储存于泥浆池→泥浆在已成槽内循环。
3.3.3槽段开挖：本工程防渗墙施工采用“两钻一抓”法成槽，采用 CZ-6D型冲击钻机先钻主孔，再钻副孔；上海金泰SG-35液压抓斗机抓挖成槽，先挖一序槽孔，再挖二序槽孔；在下部基岩或砂卵石部分若抓斗抓挖困难时，采用冲击钻机进行施工。废渣由8t自卸汽车直接运至场外，废浆经三级沉淀池过滤后排出。
3.3.4墙体混凝土灌注：
3.4.4.1经试验，最终确定塑性混凝土配合比为：见下表。
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其混凝土施工物理特性指标为：所制成的混凝土密度为21kn/m3，弹膜值在1000MPa左右，28天的抗压强度大于2.0MPa，渗透系数在1*10-7cm/s。采用直升导管法灌注泥浆下混凝土时，最大骨料粒径为20mm，入槽塌落度为180-220mm，扩散度320-390mm，析水率＜3%。
3.4.4.2防渗墙混凝土灌注采用直升导管法。导管直径为250mm的无缝钢管。根据槽段的长度，每个单槽灌注时，需设2套导管。槽孔内导管的间距不大于4.0m，导管中心距槽端的距离为1.0～1.5m。开灌前，导管底口距槽底控制在30～50cm范围内。导管埋入混凝土的深度不得小于1.0m且不宜大于6.0m；混凝土面上升速度不应小于2m/h；混凝土面应均匀上升；至少每隔30min测量一次槽孔内混凝土面深度，并及时填绘混凝土灌注指示图和核对灌注方量。混凝土最终灌注面低于导墙顶部20cm。
3.3.5防渗墙槽段连接:本工程拟采用先进的“接头管”法进行槽段连接，此法与传统的“套接法”相比较，可以省去“套接法”施工产生的重复钻孔（钻混凝土）工作量，既节约了混凝土料，又提高了施工进度，同时也减少一期混凝土接头的不平整度，减少接缝夹泥的可能性，提高了防渗墙的防渗质量。接头管施工方法：在一期槽孔灌注前，在槽孔两端下入Ф600mm接头管，待混凝土初凝后，按照一定速度用YBJ-600型拔管机将之拔起，形成接头孔。二期槽孔灌注前采用刷子钻头刷洗一期槽孔端头混凝土，直到钢刷无泥屑孔底淤泥不再增加为止。一、二期槽孔连接工艺见下图四个步骤。
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4 防渗墙质量检查
4.1灌注防渗墙混凝土时，试验人员在监理、业主的见证下，对每个槽孔入口处随机取样作好混凝土试块，留作室内物理力学性能试验，每槽段取样一组，共取样15组，抗压强度最大值为2.52MPa,最小值为2.04MPa,强度平均值为2.25MPa。抗压弹模试件1组，最大值为1.92x103MPa。均满足设计要求。
4.2透水试验采用在现场钻孔后进行。在防渗墙灌注28天后，监理工程师发布指令进行墙体质量检查。本工程在第6、9、13共三个槽段进行了钻孔质量检测，具体检测结果见下表，满足设计透水率<1*10-7cm/s的要求。
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5 原材料质量控制
本工程用到的材料有：水泥、天然砂、碎石、膨润土、粉煤、减水剂等，均由施工单位自购。所有原材料按照规范要求现场取样送委托的第三方试验室进行检验并经检合格后才使用；混凝土拌和物由项目部专职试验员在现场取样，成型后送第三方试验室标准养护，到期后检测。所有取样和试块制作都有现场监理工程师见证，试验表明，所有检测结果均为合格。
6结论
本工程于2020年10月25日竣工交付使用后，大坝已重新关闸蓄水，经过了长期的高水位运行。实践表明，“两钻一抓”法在大坝塑性混凝土防渗墙施工中质量是可靠的，能满足设计要求。实施过程中选择的各种技术参数是合理的，对其他类似工程能起到参考和借鉴作用。
参考文献
[1] 刘振华 “两钻一抓”法在燕山水库防渗墙工程中的成功应用 科技资讯 2010年27期
[2] 廖伟辉 塑性混凝土防渗墙技术在水库除险加固工程工程中的运用 湖南水利水电[J] 2009年03期