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1、塑性混凝土防渗墙在台上水库除险加固工程中的应用【】本文以嵩县台上水库除险加固工程为例,就工程中实际应用的塑性混凝土防渗墙在设计、施工及墙体质量检查等各阶段的特点进行了分析。 【关键词】塑性混凝土防渗墙;施工平台;导墙;槽孔建造;泥浆护壁 1工程概况 台上水库位于黄河流域伊河一级支流沙沟河中游,坝址位于河南省嵩县纸房乡台上村,始建于1970年3月。水库控制流域面积6.8km2,水库总库容102.7万m3,其中兴利库容59.5万m3,死库容10万m3。设计洪水标准为50年一遇,校核洪水标准为300年一遇,是一座集防洪、灌溉、养殖等综合效益的小(Ⅰ)型水库。 大
2、坝为粘土心墙砾石坝,最大坝高29.5m,坝顶宽4.0m,坝顶长160m,坝顶高程546.0m。上游坝坡自上而下分别为1:2.038、1:2.714,在高程540.24处设10.6m宽平台;下游坝坡自上而下分别为1:2.123和1:2.133,在高程538.85m、522.0m处各设5.0m、21.6m宽平台。粘土新墙高37m,顶宽3.0m,底宽15.0m,坝基础以下高7.5m,底宽5m。 台上水库建成至今,在防洪、灌溉方面发挥了显著效益,但由于渗漏严重,时常处于干枯状态,养殖效益无法发挥,同时也极大地影响到其它效益。 2设计方案 通过多个方案的比较论证,并经有关
3、专家审查后,确定台上水库坝体防渗采用塑性混凝土防渗墙结构。 2.1防渗墙工程布置 工程范围自桩号0000.0~0168.0,采用塑性砼防渗墙,防渗墙中心线布置在坝轴线处,顶部高程为546.0m,底部深入基岩1.0m,设计最大墙深37.7m。 2.2防渗墙厚度确定 防渗墙的厚度应满足墙体抗渗性、耐久性、满足墙体应力和变形的要求,同时根据地质情况及施工设备等因素,由允许水力坡度确定防渗墙厚度。 防渗墙厚度由下式计算: T=H/J 式中:T—防渗墙的厚度; H—最大设计水头,为29.65m; J—塑性砼的允许渗透比降,一般为60~80,计算取75。 经计
4、算,T=0.398m, 参照同类工程经验,设计防渗墙厚度取0.4m。 2.3墙体材料 防渗墙材料采用塑性砼,塑性砼有抗渗性能好,变形模量低,极限应变值大,适应变形能力强等特点。塑性混凝土防渗墙的设计指标为:变形模量不超过2000MPa,抗压强度≤5MPa,渗透系数为10-6~10-7cm/s,密度不小于2100g/m3,泌水率不超过3%。 塑性混凝土的水泥采用普通硅酸盐水泥,用量为80~200kg/m3,膨润土用量不宜小于40kg/m3,胶凝材料总用量(包括土料、粉煤灰等)不宜小于240kg/m3,砂率不宜小于45%;宜采用一级配骨料,当采用二级配骨料时,小石
5、与中石的用量比不宜小于1.0。在强度一定的条件下,弹性模量与抗压强度的比值(弹强比)越小越好。 经现场试验,防渗墙配合比见下表: 塑性混凝土配合比,单位(kg/m3) 水泥粘土膨胀土水砂碎石外加剂 15080402307609100.4 3槽孔建造施工 3.1挖槽准备 3.1.1导墙是造孔浇筑防渗墙的重要组成部分,其对造孔起着导向和定位控制作用,同时还起着槽孔护壁和外部荷载的支撑作用。台上水库导墙设计为1.5m高的直角梯形钢筋混凝土结构,混凝土等级采用C20,墙顶厚0.25m。两导墙间距为0.55m,墙顶高出地面10cm。 3.1.2槽段划分及施工顺序
6、 根据台上水库的地质情况,单个槽孔长度为6m,采用间隔槽段造孔。槽孔总长168m,分为28个槽段,分Ⅰ、Ⅱ序槽段分段造槽,采用“抓凿法”,Ⅰ序槽段和Ⅱ序槽段连接即形成连续的垂直防渗墙。 3.1.3泥浆制备 泥浆是膨润土或黏土颗粒分散在水中所形成的悬浮液,用于稳定孔壁、悬浮沉渣,同时向槽两侧地层渗透的泥浆以及槽两侧边壁形成的泥皮还起到辅助截渗的作用。 膨润土泥浆的密度小,浇筑混凝土时的置换效果较好,有利于成墙质量,也便于泥浆的循环使用,设计采用膨润土泥浆。 泥浆的配合比可在现场根据同类工程经验,结合地质条件、施工机械等不同条件,进行配置试验,增减材料的使用量,
7、修整设计配合比。 泥浆拌制采用2m3的高速泥浆搅拌机,拌制15分钟后,送入泥浆沉淀池,后自动流入泥浆池并不断搅动循环,经24小时水化溶胀后再由泥浆泵输送到各槽口用浆点。 成槽过程中,对槽段采取必要的防护,防止废浆、废渣、杂物进入槽内,引起泥浆性能的改变。为防止离析、沉淀、保持性能指标均一,槽段内泥浆液面保持在槽口板顶面以下30~50cm的范围内。 3.2成槽方法 成槽采用机械采用抓斗挖槽机,槽孔分两序施工,先施工Ⅰ序槽、再施工Ⅱ序槽。 3.2.1槽孔宽度和槽孔分段长度 槽孔宽度不小于400mm,Ⅰ、Ⅱ序槽段采用抓凿法相连,连接厚度不小于4