混凝土防滲墻施工技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用

李浩強(qiáng)

（中國(guó)水電基礎(chǔ)局有限公司　天津　301700）

混凝土防滲墻施工技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用

李浩強(qiáng)

（中國(guó)水電基礎(chǔ)局有限公司天津301700）

水利工程的滲流安全問(wèn)題在整體安全中占有重要地位，直接影響大壩的運(yùn)行安全。其中，混凝土防滲墻作為大壩加固防滲體系的主體部分，防滲效果最為可靠。本文重點(diǎn)分析了混凝土防滲墻施工技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用。

混凝土防滲墻施工技；水利水電工程；應(yīng)用

引言

當(dāng)前，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，水利水電工程在人們的日常生活、生產(chǎn)中所占據(jù)的地位越加重要。而在水利水電工程的建設(shè)運(yùn)行過(guò)程中，滲漏問(wèn)題極為常見，其危害性也十分大。滲透水流除浸濕土體降低其強(qiáng)度指標(biāo)外，當(dāng)滲透力大到一定程度時(shí)將導(dǎo)致壩坡滑動(dòng)、防滲體被擊穿、壩基管涌流土等重大滲流事故。對(duì)此，加強(qiáng)水利水電工程的防滲施工勢(shì)在必行。

1　防滲墻施工技術(shù)概述

近些年，隨著我國(guó)水利技術(shù)的發(fā)展，垂直防滲加固技術(shù)得到了迅速發(fā)展，垂直防滲已成為十分常見的工程措施，其中混凝土防滲墻的效果最為可靠，因此成為許多重要工程的首選方案?；炷练罎B墻主要采用鉆鑿、鋸槽、液壓開槽機(jī)、射水及抓斗等工法，在壩體或地基中建造槽型孔，以泥漿固壁，然后采用直升導(dǎo)管，向槽孔內(nèi)澆筑混凝土，形成連續(xù)的混凝土墻，以達(dá)到防滲目的。防滲墻施工可以適應(yīng)各種不同材料的壩體和各種復(fù)雜的地基，墻的兩端能與岸坡防滲設(shè)施或岸邊基巖相連接，墻的底部可嵌入弱風(fēng)化基巖內(nèi)一定深度，徹底截?cái)鄩误w及壩基的滲透水流。

2　混凝土防滲墻施工技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用

如圖1所示即為水利水電工程中混凝土防滲墻施工工序。

圖1　水利水電工程中混凝土防滲墻施工工序

2.1造孔

在進(jìn)行防滲墻造孔施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照施工區(qū)域地層情況、鉆機(jī)類型及施工條件，進(jìn)行施工方法的選擇，如∶鉆劈法、兩鉆一抓法或抓取法等。劃分槽段時(shí)，應(yīng)綜合考慮地基的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、造孔方法、機(jī)具性能、造孔歷時(shí)、墻體預(yù)留孔位置及澆筑導(dǎo)管布置原則等因素。合攏段應(yīng)以短槽孔為宜，應(yīng)盡量安排在槽深較淺、條件較好的地方。槽孔孔壁應(yīng)平整垂直；一、二期槽孔接頭套接孔的兩次孔位中心的偏差值不得大于設(shè)計(jì)墻厚的1/3，并應(yīng)保證防滲墻的設(shè)計(jì)墻厚。

2.2泥漿固壁

在混凝土防滲墻施工過(guò)程中，必須確保泥漿固壁質(zhì)量達(dá)標(biāo)。對(duì)此∶①應(yīng)根據(jù)施工條件、造孔工藝、經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)等因素選擇拌制泥漿的土料；泥漿的性能指標(biāo)和配合比，必須根據(jù)地層特性、造孔方法、泥漿用途，通過(guò)試驗(yàn)加以選定，最終確保泥漿具有良好的物理性能、流變性能、穩(wěn)定性以及抗水泥污染能力。③在施工過(guò)程中，當(dāng)發(fā)生漏漿、滲漿時(shí)要及時(shí)補(bǔ)充，并采取措施進(jìn)行堵漏，保證槽孔內(nèi)漿面高于導(dǎo)向槽底部；如果出現(xiàn)塌孔事故可采用低標(biāo)號(hào)混凝土進(jìn)行回填，待達(dá)到一定強(qiáng)度后再進(jìn)行施工。

2.3混凝土澆筑

防滲墻混凝土的澆筑采用水下導(dǎo)管澆筑法（見圖2），導(dǎo)管內(nèi)徑以200～250mm為宜。槽孔內(nèi)使用兩套以上導(dǎo)管時(shí)，導(dǎo)管間距不得＞3.5m。一期槽端的導(dǎo)管距孔端或接頭管宜為1.0～1.5m，二期槽端的導(dǎo)管距孔端宜為1.0m。當(dāng)槽底高差＞25cm時(shí)，導(dǎo)管應(yīng)布置在其控制范圍的最低處。導(dǎo)管的連接和密封必須可靠。應(yīng)在每套導(dǎo)管的頂部和底節(jié)管以上設(shè)置數(shù)節(jié)長(zhǎng)度為0.3～1.0m的短管。導(dǎo)管底口距槽底應(yīng)控制在15～25cm范圍內(nèi)。開澆前，導(dǎo)管內(nèi)應(yīng)置入可浮起的隔離塞球；開澆時(shí)，應(yīng)先注入水泥砂漿，隨即澆入足夠的混凝土，擠出塞球并埋住導(dǎo)管底端；在澆筑過(guò)程中，要控制混凝土澆筑強(qiáng)度，速度過(guò)快可能劈裂壩體，過(guò)慢會(huì)使混凝土表面泥漿沉淀較厚，同時(shí)表層混凝土初凝，影響澆筑質(zhì)量。

2.4墻間接縫

各槽段間由接縫連接成防滲墻整體，槽段間的接縫是防滲墻的薄弱環(huán)節(jié)。兩槽孔間混凝土墻的連接，是保證防滲的關(guān)鍵。在連接部位，從孔口到孔底連接的墻厚，必須達(dá)到設(shè)計(jì)厚度，且混凝土墻間必須連接緊密，夾泥層不能過(guò)厚，以防滲透破壞。目前采用的接頭主要方法有鉆鑿法、拔管法、雙反弧法、銑槽法及接縫設(shè)置止水等。

3　工程實(shí)例

3.1工程概況

圖2　水下導(dǎo)管澆筑示意圖

某水庫(kù)是一個(gè)具有灌溉、供水、防洪等綜合效益的水利工程，總庫(kù)容2360萬(wàn)m3，攔河壩壩高63.80m，屬中型Ⅲ等工程，大壩為3級(jí)建筑物。樞紐由瀝青混凝土心墻砂礫石壩、開敞式溢洪道、泄洪兼導(dǎo)流洞、放水灌溉洞組成。大壩壩頂寬度為8m，壩長(zhǎng)337m，上游壩坡坡度為1∶2.25，下游壩坡坡度為1∶2.0。壩基基礎(chǔ)防滲采用混凝土防滲墻加1排帷幕灌漿型式，防滲墻深入基巖。

3.2混凝土防滲墻設(shè)計(jì)

河床壩基寬124m，由于河床覆蓋層深厚、滲漏問(wèn)題突出，故設(shè)計(jì)決定采用槽孔混凝土防滲墻防滲，墻長(zhǎng)125m，最大深度50m，面積5320m2，厚度1.0m，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C20，抗?jié)B等級(jí)W10，彈性模量E控制在22～31.5GPa，入孔坍落度18～22cm，擴(kuò)散度34～40cm，最大骨料粒徑不大于40mm，槽孔孔斜率不大于0.3%，預(yù)埋灌漿管的孔斜率不大于0.3%。頂部通過(guò)采用混凝土基座（C25、W6、F200）與瀝青混凝土心墻連接，基座寬3.0m，厚1.5m，墻下基巖設(shè)1排帷幕灌漿。先澆防滲墻，后進(jìn)行帷幕灌漿，與兩岸及壩肩防滲帷幕一起形成完整的防滲體系。施工期間，河床覆蓋層左右岸坡基巖處，先導(dǎo)孔查明岸坡基巖形態(tài)，然后進(jìn)行防滲墻施工，并加密、加強(qiáng)帷幕灌漿，保證防滲墻與岸坡基巖接觸緊密。在防滲墻施工前進(jìn)行地質(zhì)復(fù)勘工作，復(fù)勘孔每個(gè)一期槽布置一個(gè)，兩岸陡坡段適量增加，復(fù)勘孔根據(jù)沖擊鉆穿透覆蓋層，在槽孔內(nèi)布孔勘探。

3.3混凝土防滲墻施工

3.3.1槽段劃分及造孔成槽

防滲墻施工分兩期進(jìn)行，先施工Ⅰ期槽孔，后施工Ⅱ期槽孔。綜合考慮地層、墻體深度、設(shè)備能力等，防滲墻槽段劃分為兩種形式∶深槽段劃分遵照“Ⅰ期小槽、Ⅱ期大槽”的原則，即所有Ⅰ、Ⅱ期槽槽長(zhǎng)為6m，主孔1.0m，副孔1.5m；淺槽段槽長(zhǎng)8.0m，主孔1.0m，副孔2.5m，共分22個(gè)槽段。防滲墻成槽采用“三鉆兩抓”法，主孔采用CZ-6型沖擊鉆機(jī)鉆鑿成孔。副孔上部覆蓋層為抓斗施工，底部基巖采用CZ-6型沖擊鉆機(jī)鉆鑿，直至終孔深度。防滲墻在造孔成槽過(guò)程保證槽孔壁平整垂直，孔位中心允許偏差不大于3cm、孔斜率不大于0.3%。施工平臺(tái)寬度為17m，上游7m鋪設(shè)臥木、枕木和輕軌作為鉆機(jī)施工平臺(tái)，下游10m作為抓斗作業(yè)、倒渣、下設(shè)預(yù)理管、混凝土澆筑、臨時(shí)交通等施工平臺(tái)。導(dǎo)墻軸線與防滲墻軸線平行一致，采用全斷面開挖后立模澆筑鋼筋混凝土梯形斷面，高度2.0m。固壁泥漿采用高性能泥漿，以粘土漿及膨潤(rùn)土漿為主，不良地層段采用新型白色MMH正電膠泥漿，保證固壁效果，使深墻順利施工。

3.3.2先導(dǎo)孔施工及確定基巖面

為了準(zhǔn)確判定基巖頂面的高程，確保防滲墻底部深入基巖內(nèi)，當(dāng)孔深接近預(yù)計(jì)基巖面時(shí)，即應(yīng)開始取樣，對(duì)巖渣樣成分進(jìn)行分析，直至巖樣判定為基巖。若巖渣確定基巖較困難時(shí)，為確保防滲墻底部深入基巖內(nèi)，防止因基巖成份的孤石、卵石或上部掉塊等因素造成巖樣誤判，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況分析，選擇合適的、已初判孔底為基巖的主孔或副孔，架設(shè)地質(zhì)取芯鉆機(jī)，并下套管至孔底，采用雙管單動(dòng)鉆具取巖芯驗(yàn)證，實(shí)際取芯進(jìn)尺4～12m。在壩軸線河床段壩基7個(gè)槽段完成了9個(gè)取芯驗(yàn)證鉆孔，鉆孔最大間距為28m，最小間距為2.5m，經(jīng)鉆孔取芯，巖芯呈柱狀，清晰明了。為此，可靠的驗(yàn)證并確定了實(shí)際的基巖面形態(tài)和高程，保證防滲墻可靠嵌入巖石。

3.3.3墻體混凝土澆筑

防滲墻澆筑混凝土前，槽孔用抽筒清渣并置換新鮮泥漿清孔，定位架和桁架結(jié)構(gòu)固定預(yù)埋管下設(shè)預(yù)埋灌漿管，混凝土澆筑導(dǎo)管采用快速絲扣連接的φ250的鋼管，導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)的深度保持在1～6m之間，防止泥漿進(jìn)入導(dǎo)管內(nèi)，混凝土必須連續(xù)澆筑，槽孔內(nèi)混凝土上升速度不小于2m/h，并連續(xù)上升至高于設(shè)計(jì)規(guī)定的墻頂高程以上0.5m?；炷练罎B墻施工接頭處理采用“接頭管法”進(jìn)行槽段連接，接頭管起拔采用YBJ-800型大口徑液壓拔管機(jī)。

3.3.4墻體質(zhì)量檢查

防滲墻成墻28d后進(jìn)行鉆孔檢查，檢查孔分為騎縫孔和墻體孔，且保證接頭孔段至少有一個(gè)檢查孔。鉆機(jī)選用XY-2型地質(zhì)鉆機(jī)，檢查孔直徑不小于110mm。檢查孔深度小于防滲墻設(shè)計(jì)深度2.0m，自上而下分段取芯鉆進(jìn)，分段作壓（注）水試驗(yàn)。墻體質(zhì)量檢查結(jié)果表明，混凝土強(qiáng)度22.5～28.2MPa，彈性模量為27.6～29.3GPa，抗?jié)B指標(biāo)大于W10，滿足設(shè)計(jì)要求。

4　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，混凝土防滲墻憑借著其防滲效率高、耐久性好、用途廣泛、施工方法成熟，檢測(cè)手段簡(jiǎn)單直觀，工程質(zhì)量可靠等優(yōu)勢(shì)在水利水電工程中得到廣泛的應(yīng)用。但是，混凝土防滲墻作為隱蔽工程，其質(zhì)量好壞只能在施工過(guò)程中進(jìn)行控制，在最終運(yùn)行中才能夠完全體現(xiàn)。為保證防滲墻質(zhì)量，一定要充分研究和論證，選擇合適的墻體材料和施工工藝，同時(shí)要注重施工過(guò)程的控制，從造孔、清孔、混凝土澆筑等方面進(jìn)行嚴(yán)格控制。

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TV543.8

A

1673-0038（2015）11-0183-02

∶2015-2-16

∶李浩強(qiáng)（1981-），男，工程師，本科，主要從事水利、建筑、市政等方面的工作。