关键词:水利工程 大坝 防渗墙
1 工程概况
浙江某水库总库容8914万m3,是一座以灌溉为主,结合防洪、发电等综合利用的中型水库。水库灌溉农田22.0万亩,影响下游4个镇、5个城区共20万人口。经过对水库大坝基础处理方案的反复研究比较,最终确定采取坝基低弹模砼防渗墙的空间防渗体系。
2 低弹模砼防渗墙的施工
低弹模砼即低弹模混凝土,其含义就是具有低弹性模量的混凝土。它的弹性模量可低到0.3×104～10×104MPa。用于水力工程结构土石围堰中的防渗墙,以抵抗侧面载荷引起的变形而开裂。低弹模混凝土配料中砂率较大,并掺入大量黏土以降低弹性模量。如掺入一定量的硅藻土或蒙脱土,还可以提高防渗性能。
在此,我们需要解释一下什么是弹性模量:材料在弹性变形阶段,其应力和应变成正比例关系,其比例系数称为弹性模量。弹性模量的单位是达因每平方厘米。“弹性模量”是描述物质弹性的一个物理量,是一个总称,包括“杨氏模量”、“剪切模量”、“体积模量”等。所以,“弹性模量”和“体积模量”是包含关系。
2.1 砼防渗墙施工程序 在砼防渗墙中加入有机纤维或者弹性材料,可以降低混凝土的弹性模量。另外在混凝土的砂浆部分加气发泡,使用轻集料,骨料用页岩陶粒、粉煤灰陶粒、膨胀珍珠岩,使用蒸汽养护也有利于降低弹性模量。
砼防渗墙的施工中程序较为复杂,一般来说,主要包括从道路修建至安装钻机乃至包浇筑混凝土和砼防渗墙得质量检查很多方面,工艺要求高,质量要求严,需要我们小心从事,避免出现工程施工事故。
2.2 槽孔建造施工工艺及方法
2.2.1 孔位控制 在槽段的上下游两侧的槽板梁上口顶面,设置单孔中心点,并标明单孔的孔号和孔位,在施工槽段两侧的上游侧,设立防渗墙轴线临时基准桩,用以检查各孔孔位。
2.2.2 冲击钻机造孔工艺 选用1.3～2.5吨十字冲击钻头造孔,为保证墙身不小于80cm厚,施工中及时对钻头进行修补,主付孔的钻进,主要依靠钻头的冲击切削作用成孔。另外在混凝土的砂浆部分加气发泡,使用轻集料,骨料用页岩陶粒、粉煤灰陶粒、膨胀珍珠岩,使用蒸汽养护也有利于降低弹性模量。
优化混凝土的配比,增加粉煤灰和矿粉的掺量,水泥量下来了,收缩也就下了,另外可以在混凝土中添加膨胀剂,膨胀剂可以抵消水泥的一部分收缩。
2.2.3 使用钻劈法造槽孔注意事项 开孔钻头直径必须大于终孔钻头直径,磨损后应及时补焊;选择合理的副孔长度;一、二期槽孔同时造孔,其间应留有足够的长度。
2.3 泥浆置换及清孔 造孔结束后,对槽孔的孔斜、孔深、嵌岩深度、小墙质量进行全面检查,经检查合格后,进行清孔换浆。本工程清孔换浆选用抽筒式清孔。
二期槽孔清孔换浆结束前,清除接头砼孔壁上的泥皮。用钢丝刷子钻头进行分段刷洗,刷洗的合格标准是:刷子钻头上基本不带泥屑,孔底淤积不再增加。
2.4 墙体浇筑工艺
2.4.1 低弹模砼的施工 工程中应用最广的纤维混凝土包括四种:钢纤维混凝土、玻璃纤维混凝土、碳纤维混凝土以及合成纤维混凝土。前三种都属于高弹模纤维混凝土,纤维能显著提高混凝土的强度,韧性、延性、抗冲击疲劳性能和变形模量。在施工中,要注意混凝土的温度线膨胀系数与钢金的温度线膨胀系数接近,温度变形对大体积混凝土极为不利,内外温度差很大造成表面开裂,因此大体积混凝土浇注时采用低热水泥如矿渣水泥,表面保温等措施,必要时要内部降温措施。
2.4.2 砼的运输和浇筑强度 对于低弹模钢筋混凝土盖,屋顶与底下结构温度变形相差较大的,有可能导致枪体和柱的开裂,为防止出现裂缝房屋每一定长度设置伸缩逢,或在结构内设置温度钢筋,抵抗温度变形。
2.4.3 墙段连接 根据过往混凝土防渗墙的施工经验,经专家分析认为,本工程墙段的连接采用套打法来施工,这样有利于保证接头的施工质量。在施工中,要注意以下几个要点:要严防现浇板内敷管集中成排成捆影响结构安全;严防管子通过结构伸缩缝及沉降缝不设过路箱;严防导线连接用劣质压线帽或不焊接和导线弯曲扭劲拉进有机纤维,管内导线接头,导线色标混同。
混凝土接头孔套打需要在一期槽段砼浇筑完毕后,24～36小时内进行,在其两端主孔位置用冲击钻再套打一整钻,因混凝土强度较低,钻进不太困难,因此在操作时要勤放钢绳,勤抽砂,并经常检查造孔质量。
3 防渗墙关键施工工序质量控制措施
3.1 成墙的质量控制 施工过程中需要随时对造孔的孔形以及孔斜质量进行检查,尤其是在二期槽的混凝土接头钻孔时,减小钻进速度,“勤测慢放”,发现孔斜角度较大时,应及时纠偏,以防止因孔斜角度过大造成墙体底部不连续。
3.2 清孔的质量控制 采用优质粘土制成固壁泥浆,同时,需要尽量排除浆液中的细砂颗粒。对二期槽的接头孔采用专用的刷子进行刷洗,每次刷洗的长度不得大于10m,搭接长度必须小于2m。接头孔刷洗施工过程中时,必须有质检人员在现场进行监督,并做好记录,并签字确认。
混凝土的温度线膨胀系数与钢金的温度线膨胀系数接近,温度变形对大体积混凝土极为不利,内外温度差很大造成表面开裂,因此大体积混凝土浇注时采用低热水泥如矿渣水泥,表面保温等措施,必要时要内部降温措施。
对钢筋混凝土屋盖房屋,屋顶与底下结构温度变形相差较大的,有可能导致枪体和柱的开裂,为防止出现裂缝房屋每一定长度设置伸缩逢,或在结构内设置温度钢筋,抵抗温度变形。
3.3 混凝土浇筑质量控制
3.3.1 按要求进行各种原材料的检验,修建满足要求的砼自动拌和站,保证配料准确,配置足够排量的砼泵送设备,确保浇筑的上升速度。
3.3.2 浇筑前,对拟用的导管进行密封压水,检查导管是否漏水,防止导管在浇筑过程中发生漏浆、混浆现象。
3.3.3 砼浇筑过程中,严格控制砼面的高差。每2小时测量一次机口砼的坍落度和扩散度,及时对不合格的配比进行调整;每半小时测量一次砼面深度,指导导管的拆卸;每个槽段每20m取样分别做28天强度、渗透试验,每1个槽段做一组弹模试验。
3.3.4 终浇高程确保高于设计高程0.5m以上。
4 结束语
截止到2008年8月15日为止,从已埋设的防渗墙应变计、坝体渗压计观测情况来看,仪器埋设是成功的,测值是稳定的,埋设成活率达到99%。综合分析,就大坝安全监测方面来讲,监测资料反映了大坝整体防渗效果较好,目前大坝具备下闸蓄水条件。
参考文献:
牛运光.病险水库加固实例.北京:中国水利水电出版社.2009.
陶景良.混凝土防渗墙施工.北京:水电出版社.1988.
高钟璞.大坝基础防渗瑚.北京:中国电力出版社.2002.
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