淺析防滲墻在水庫大壩加固工程中的應(yīng)用

□伯桐震 □馮 歡 □李 忠

（1貴州省大壩安全監(jiān)測中心 2五凌電力有限公司三板溪電廠 3五凌電力工程公司土建分公司）

0 引言

興修水利工程既為了能夠抵御自然災(zāi)害，又為了能夠根據(jù)實際的生產(chǎn)生活需求對水量進行重新調(diào)節(jié)和分配，因此合理修建水利工程是保證我國經(jīng)濟穩(wěn)步發(fā)展的重要舉措。考慮到水利工程的特殊性以及自然因素影響，水利工程的安全問題一直廣受關(guān)注，國內(nèi)外因水庫大壩失事造成生命財產(chǎn)損失的事例很多，而在這些事故中，由于地下滲漏的揚壓力過大、滲流量增大、滲透坡降過大造成的潰壩事故，已經(jīng)占到失事實例的20%左右，因此，只有解決滲漏這一難題，才能從根本上解決因滲漏造成的威脅。近些年，防滲墻在技術(shù)、形式和適用范圍上都得到了飛速發(fā)展。

1 水庫大壩的滲透破壞

水庫大壩的滲透破壞就是指大壩底部的地下水，在滲透力的作用下從大壩上游側(cè)滲透到大壩下游側(cè)，從而導(dǎo)致大壩地基失穩(wěn)、潰壩等一系列工程問題。滲透破壞主要分為流土和管涌兩種基本形式，流土是指松散細小顆粒土被地下水飽和后，在動水壓力即水頭差的作用下產(chǎn)生的懸浮流動現(xiàn)象。流土多發(fā)生在顆粒級配均勻的粉細砂中，有時在粉土中也會產(chǎn)生流土；管涌是指地基土在具有某種滲透速度的滲透水流作用下，其細小顆粒被沖走，巖土的孔隙逐漸增大，慢慢形成一種能穿越地基的細管狀滲流通路，從而掏空地基或壩體，使地基或斜坡變形、失穩(wěn)的現(xiàn)象。這兩種基本的滲透破壞形式都會導(dǎo)致壩基失穩(wěn)，壩基底部的塌陷會導(dǎo)致失事。

2 混凝土防滲墻

防滲墻是使用專用機具鉆鑿圓孔或直接開挖槽孔，孔內(nèi)澆灌混凝土、回填黏土或其他防滲材料等或安裝預(yù)制混凝土構(gòu)件形成連續(xù)的地下墻體，也可用板樁、灌注樁、旋噴樁、定噴樁等各類樁體連續(xù)形成防滲墻。較淺的透水地基用黏土截水槽，下游設(shè)反濾層；較深的透水地基用槽孔型和樁柱體防滲墻，槽孔型防滲墻由一段段槽孔套接而成，樁柱體防滲墻由一個個樁柱套接而成。根據(jù)材料的不同，防滲墻有多種分類，我國目前廣泛應(yīng)用的是混凝土防滲墻，所選用的防滲墻材料需要遵照下面規(guī)定：

2.1 混凝土墻體材料

入孔坍落度應(yīng)為18～22 cm，擴散度應(yīng)為34～40 cm，確保坍落度在15 cm以上保持至少1 h的時間，混凝土初凝時間>6 h，混凝土終凝不能超過1 d，混凝土密度控制在2100 kg/m3以上，當(dāng)接頭孔的施工處理采用鉆鑿法時，一期槽孔段的早期強度不能過高。

2.2 水泥使用量

在水泥使用量上需要注意，每立方米的水泥使用量≥350 kg，水膠比嚴格控制在0.65以下，水泥標號≥325號。

2.3 混凝土骨料的配制

混凝土骨料的配制需要注意幾點，首先材質(zhì)的選擇較適宜選擇中、粗砂、卵石和礫石，其次骨料粒徑不能夠超過鋼筋之間凈距的25%，最后粗骨料的粒徑≤40mm。

2.4 防滲墻墻體材料

防滲墻墻體材料使用固化灰漿，使用時應(yīng)該遵照如下規(guī)定：首先，用來配制墻體材料的泥漿，密度的控制是根據(jù)固化灰漿的配合比選定適宜的密度，漏斗黏度適宜控制在25～45 s；其次，拌合后灰漿的固化時間≤1 d，新拌合后的漿液失去流動性的時間長度應(yīng)控制在5 h以上；第三，采用原位攪拌法進行施工時，漿液的密度宜控制在1.30～1.50 g/cm之間。

3 水庫大壩防滲墻施工

水庫大壩的施工工序復(fù)雜，在此僅就防滲墻的施工進行綜合論述，混凝土防滲墻的施工過程一般可分為：施工準備、造孔、清孔換漿、混凝土澆筑等工序。

在前期的施工準備工作中，需要發(fā)包方給施工方提供詳實的資料，包括施工組織設(shè)計的設(shè)計圖、施工圖以及說明書，施工所在地的水文地質(zhì)資料，所用墻體材料的性能參數(shù)，原材料的運輸、儲存、放置等全面資料，有關(guān)的施工標準與施工規(guī)范。關(guān)于地質(zhì)資料的勘探，尤其防滲墻中心線處的地質(zhì)資料，要做到細致勘查，例如:覆蓋層的厚度、組成以及分層情況，承壓水層與地下水位，基巖的構(gòu)造、透水性與風(fēng)化程度，裂隙面巖體的特征，斷層與破碎帶的分布。對于地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的區(qū)域，可以在現(xiàn)場進行施工試驗，必須了解原有構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)情況，如影響構(gòu)筑物的安全時，應(yīng)研究制定處理措施。

在設(shè)計施工階段，防滲墻的深度主要考慮三點，第一，對于覆蓋層埋深較大、地下水位較高以及強透水層的地層，為了壩體的安全，墻深要深入到相對微弱透水層內(nèi)；第二，病險水庫的除險加固處理時，墻深要進入新鮮基巖內(nèi)一定深度才能起到防滲的作用；第三，粘土壩體中做防滲墻時，墻體一般為懸掛式，墻深可根據(jù)不同的滲徑需要來確定。垂直度是關(guān)系到建造的防滲墻是否在同一墻體軸線上。

地下連續(xù)薄防滲墻施工的幾種工法和設(shè)備鉆孔灌漿成墻，其主要工作原理是鉆孔灌漿攪拌成墻。一種設(shè)備是多頭小直徑深層攪拌一次成墻樁機。該設(shè)備主要由液壓步履行走底盤、專用導(dǎo)架、六頭鉆桿、連鎖器等部分組成。設(shè)備結(jié)構(gòu)合理、造墻效率高，最大成墻深度22m。另一種設(shè)備是雙動力多頭深層攪拌樁機，主要由液壓步履行走底盤、專用導(dǎo)架、成墻器、三桿六頭攪拌鉆頭等部件組成。雙動力驅(qū)動，具有鉆孔多級調(diào)速、鉆桿中心距可調(diào)、三管分別計量灌漿、垂直精度控制方式先進、對環(huán)境影響小等優(yōu)點，最大成墻深度21m，液壓抓斗超薄混凝土防滲墻，該墻厚度一般為25～30 cm。

4 混凝土防滲墻質(zhì)量控制

做好水庫大壩的施工質(zhì)量控制，主要是做好水庫細部的質(zhì)量控制，以防滲墻質(zhì)量控制為例，主要做好以下幾個方面：

4.1 施工平臺及導(dǎo)墻的質(zhì)量控制

施工平臺應(yīng)滿足施工要求，應(yīng)該平整而且堅固，方便造孔機械和其他車輛通行；導(dǎo)墻的結(jié)構(gòu)尺寸需要根據(jù)防滲墻的結(jié)構(gòu)形式和尺寸來確定，其軸線應(yīng)該與防滲墻軸線相平行，中心線相互重合。

4.2 混凝土質(zhì)量控制

應(yīng)根據(jù)設(shè)計和施工工藝要求提前開展混凝土配合比選擇試驗，并針對混凝土結(jié)構(gòu)的特點和施工環(huán)境、使用環(huán)境條件特點，制定施工全過程的質(zhì)量控制與質(zhì)量保證措施。

4.3 造孔質(zhì)量控制

孔口平臺設(shè)置在高于槽孔施工期最高洪水位以上，要保證槽孔壁平整垂直，孔位中心允許偏差≤3 cm、孔斜率≤0.40%；對于第一、二期槽孔的孔位中心處的深度差值，要小于設(shè)計規(guī)定墻體厚度的1/3，這一設(shè)計要保證達到標準。而在槽孔的施工過程中，孔內(nèi)泥漿面始終保持在導(dǎo)墻頂面以下30～50 cm，嚴防坍孔。

4.4 混凝土墻體質(zhì)量控制

混凝土墻體之間的接頭處應(yīng)該在進行澆筑工作之前反復(fù)的清洗，做到接頭處沒有污染物，比如夾泥、碎屑等?；炷翂w之間進行平行搭接時，確保搭接長度在1～2m之間最適宜。如果搭接之后發(fā)現(xiàn)接口處封閉的不密實，或者發(fā)現(xiàn)形成了滲漏通道，一定要做好截滲防護措施，可以采用鉆機鉆孔，進行現(xiàn)澆混凝土加固，以此達到封閉滲漏缺口的目的。

5 結(jié)語

為了適應(yīng)我國經(jīng)濟發(fā)展的需要，越來越多的水庫大壩處在修建之中，更多的水資源不斷被發(fā)掘并加以利用，然而水利設(shè)施的施工環(huán)境也越來越惡劣，水文地質(zhì)條件相對苛刻，對于工程安全性的要求越來越高，因此防滲墻技術(shù)還需要不斷完善，水利工程對防滲墻技術(shù)提出了更高的要求。目前我國的防滲墻技術(shù)已經(jīng)發(fā)展相對成熟，水庫的防滲安全問題基本得以解決，施工技術(shù)人員已經(jīng)能夠根據(jù)不同的工程實際和地質(zhì)條件修建防滲墻，而且防滲墻的深度還在一直不斷增加。文章僅對當(dāng)前我國水庫大壩防滲墻施工工藝進行了初步分析與總結(jié)，對混凝土防滲墻的施工質(zhì)量控制提出了部分看法。

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