淺談混凝土防滲墻的施工方法與應(yīng)用

王 華

（寶雞市渭河攔河閘工程管理處，陜西 寶雞 721000）

1 前言

混凝土防滲墻是目前閘、壩等水工建筑物垂直防滲中應(yīng)用比較廣泛的一種防滲方法，渭河流域?qū)氹u市區(qū)段生態(tài)治理龍山河口段橡膠壩及茵香河口段橡膠壩兩座橡膠壩工程的壩基、蓄水區(qū)兩岸堤防基礎(chǔ)防滲處理中均采用混凝土防滲墻垂直防滲，工程建成后通過運(yùn)行期觀測：主體建筑物運(yùn)行安全、堤防外側(cè)地下水位穩(wěn)定，取得了良好的防滲效果?，F(xiàn)結(jié)合工程實(shí)際，介紹防滲墻在渭河流域橡膠壩壩基處理中的設(shè)計情況及施工經(jīng)驗(yàn)，以期為類似工程提供借鑒。

2 采用混凝土防滲墻防滲的必要性分析

2.1 工程概況及河道地質(zhì)情況

渭河從寶雞市中心流過，約占建成區(qū)面積的1/3，市區(qū)段全長約30 km，兩岸堤距550 m～650 m，河床比降2.53‰，根據(jù)生態(tài)環(huán)境及城市建設(shè)需要，在保障城市防洪安全的前提下，在渭河主河道修建二級橡膠壩攔河蓄水，形成景觀水面改善城市環(huán)境。該段渭河河床地質(zhì)為第四系全新統(tǒng)（Q42al）礫卵石、粉細(xì)砂及砂礫石等，滲透系數(shù)K=2.28×10-2cm/s 為中等透水層，層厚10 m～20 m 不等；底部砂質(zhì)粘土層，工程地質(zhì)條件良好，滲透系數(shù)K=4.05×10-5cm/s，屬微透水層，防滲設(shè)計中作為相對隔水層加以利用。

2.2 工程區(qū)滲漏情況分析

工程區(qū)地下水屬孔隙潛水類型，豐水期河水入滲補(bǔ)給地下水，枯水期潛水又回補(bǔ)河水。地下水高程由578.0 m 向下游降至567.0 m，工程蓄水后河道蓄水區(qū)水位將高于現(xiàn)在河水位，兩岸地下水位也會必然抬升，根據(jù)蓄水區(qū)的地質(zhì)對滲漏情況進(jìn)行分析：蓄水區(qū)滲漏通道主要是通過池底透水層（粉沙、卵礫石等）側(cè)向滲漏。蓄水區(qū)在不防滲條件下滲漏量較大，估算側(cè)向滲漏量為22022 m3/d,，兩岸部分地區(qū)可能會存在浸沒問題，故為了確保工程及兩岸建筑物安全，該兩項工程基礎(chǔ)及兩岸堤防基礎(chǔ)必須做防滲處理。

2.3 防滲設(shè)計

基于以上分析，對橡膠壩壩基及兩岸堤基采用墻厚為0.4 m混凝土連續(xù)墻垂直防滲處理，防滲墻底部深入砂紙粘土層1 m左右，頂部嵌入上游鋪蓋水平防滲體中，墻體深度約20 m 左右；防滲墻設(shè)計采用C15混凝土，力學(xué)指標(biāo)為容重≥24 kN/m3、抗壓強(qiáng)度R28≥10 MPa、抗?jié)B等級W4。

3 壩基防滲墻施工方法及難點(diǎn)處理

3.1 總體施工方法

以渭河茵香河口段橡膠壩壩基為例：該工程壩基防滲長度405 m，根據(jù)工程地質(zhì)情況和施工條件，工程施工采用兩臺液壓抓斗機(jī)直接抓取地層成槽技術(shù)進(jìn)行施工。混凝土防滲墻施工過程可分為三大步驟：施工平臺開挖、抓斗機(jī)成槽和混凝土澆筑。防滲墻槽孔分Ⅰ、Ⅱ兩期施工，每個槽段長度均為10 m，共41 個槽段；先施工Ⅰ期槽段，后施工Ⅱ期槽段，同一槽段先抓主孔后抓副孔，直到整個槽段達(dá)到設(shè)計深度后驗(yàn)收清孔澆筑混凝土。

施工流程：場地平整→測量放樣→劃分槽段→修建施工平臺→槽口導(dǎo)墻布設(shè)→抓取Ⅰ期槽孔→清孔→插入導(dǎo)管→澆筑Ⅰ期混凝土→抓?、蚱诓劭住謇斫宇^泥屑→下導(dǎo)管→澆筑Ⅱ期混凝土。

3.2 施工中關(guān)鍵環(huán)節(jié)及難點(diǎn)處理

3.2.1 施工平臺開挖及軟基處理

防滲墻施工前測量放線清基后，為滿足抓斗機(jī)施工回轉(zhuǎn)以及防滲墻施工有足夠的工作面，須沿防滲墻軸線兩側(cè)開挖15 m 左右的施工平臺，該平臺高程高于防滲墻頂0.5 m。經(jīng)測量，本工程除主河槽外原地面線平均高出平臺高程約2 m 左右，土方開挖采用1 m3反鏟挖掘機(jī)挖裝、ZL140 裝載機(jī)配合，自卸汽車運(yùn)輸。開挖土料部分填筑圍堰，其余分類堆放以便二次利用，棄渣土運(yùn)至下游河道指定位置。由于該工程位于主河道，在施工平臺開挖過程中多處出現(xiàn)淤泥軟弱地層，尤其是南岸主河槽在二期導(dǎo)流后，沿軸線方向約65 m 均為含水量較高的淤泥，針對基礎(chǔ)軟基經(jīng)試驗(yàn)確定采用如下處理方法。

①對于軸線左右2 m 內(nèi)，含水量不高的軟弱基層換填深度2 m，以利于導(dǎo)墻施工并防止孔口坍塌；對于2 m 以外的施工平臺軟基，根據(jù)現(xiàn)場軟基深度，采用砂礫石分層換填碾壓，每層鋪攤厚度≤30 cm，20 t 壓路機(jī)碾壓，相對密度0.97，以滿足基礎(chǔ)承載要求。

②對于主河槽大面積淤泥及稀泥，結(jié)合主體工程基礎(chǔ)處理先用泥漿泵抽走上部稀泥，經(jīng)過晾曬，用挖掘機(jī)現(xiàn)場探挖，淤泥深度2 m～4 m 不等，經(jīng)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)分析確定：防滲墻平臺段采用砂質(zhì)粘土分層換填碾壓。具體方法：用挖掘機(jī)挖除淤泥，兩邊接茬留較緩斜坡，與原有地層搭接且便于機(jī)械行走，基底由于含水量過高，進(jìn)行晾曬后，用自卸車將砂質(zhì)粘土運(yùn)至填筑區(qū)，采用“進(jìn)占法”沿軸線方向鋪土，推土機(jī)配合人工平料，鋪土厚度≤30 cm，振動碾碾壓，碾壓完后取樣檢測，壓實(shí)度達(dá)到0.97，繼續(xù)下層鋪土碾壓直至達(dá)到要求高程。

采用砂礫料及砂質(zhì)粘土換填淤泥后，很好地解決了施工中軟弱地層強(qiáng)度不足的問題，消除了塌孔隱患，滿足抓斗機(jī)施工承載要求，且在具有足夠強(qiáng)度法地層上澆筑高出防滲墻設(shè)計墻頂高程0.5 m 的C20 鋼筋砼T 形導(dǎo)墻，能充分發(fā)揮導(dǎo)墻的導(dǎo)向、控制標(biāo)高、控制槽段長度、支撐承重、防止槽口坍塌的作用，從而保證防滲墻的成槽質(zhì)量。

3.2.2 成槽施工及卵石混合大孤石地層處理

在同時考慮到上部地層情況且盡量減少接頭數(shù)量兩方面因素，本工程Ⅰ、Ⅱ期槽段長度均劃分為10 m，共41 個槽段，先進(jìn)行Ⅰ期槽段施工，后進(jìn)行Ⅱ期槽段施工，同一槽段先主孔后副孔。本階段影響成槽質(zhì)量的主要因素有三點(diǎn)：一是泥漿固壁；二是成槽控制技術(shù)；三是特殊地層的處理。

①在整個防滲墻施工過程中護(hù)壁泥漿是保證成槽（墻）質(zhì)量和安全的必備條件。在壩基左岸上游漫灘內(nèi)建一座泥漿制備儲存量≥60 m3泥漿攪拌站形成順暢的泥漿循環(huán)系統(tǒng)，以優(yōu)質(zhì)膨潤土為主，少量黏土為輔制備泥漿，控制指標(biāo)達(dá)到比重1.1～1.3、粘度20 s～25 s、含砂率≤5%、膠體率≥95%，且經(jīng)過三級處理輸入施工槽段，施工時孔內(nèi)泥漿面始終保持在距導(dǎo)墻頂0.3 m～0.5 m 之間，并隨時注意泥漿性能變化，定期檢測，及時補(bǔ)充優(yōu)質(zhì)泥漿入槽，保證正常施工。

②成槽中嚴(yán)格控制孔位、槽寬、槽深及垂直度。在主孔和端孔施工時，必須保證抓斗機(jī)對位準(zhǔn)確，調(diào)整抓斗機(jī)至水平并固定牢靠，防止抓斗機(jī)發(fā)生傾斜或移動；在副孔施工中，抓斗沿導(dǎo)墻壁抓土，通過導(dǎo)向桿調(diào)節(jié)抓斗的垂直度，控制成槽精度，當(dāng)孔深接近不透水層時要及時取樣，根據(jù)樣本反映的地質(zhì)情況確定終孔深度，造孔結(jié)束后對造孔質(zhì)量進(jìn)行全面檢查，驗(yàn)收合格后進(jìn)行清孔換漿，清孔換漿1 h 后槽底淤積厚度≤10 cm，槽內(nèi)泥漿密度≤1.15 g/cm3，含砂量≤5%。

③成槽過程中卵石混合大孤石地層的處理。

在施工過程中壩軸線樁號0+332～0+356 段出現(xiàn)直徑＞15 cm且含部分大孤石的地層，成槽難度極大，造成機(jī)械故障不斷發(fā)生，機(jī)械利用率不到60%，經(jīng)探挖，本卵石層厚度4 m～5 m，且地下水位較高。處理辦法：沿軸線寬3 m、開挖深度到卵石層底且兩邊放坡的溝槽，清除部分卵石及孤石，用拌合均勻的1：8水泥土鋪攤進(jìn)行分層碾壓換填。在換填過程中由于基層含水量高，第一層鋪攤料適當(dāng)提高水泥用量且厚度控制在50 cm 以內(nèi)，以后各層鋪攤厚度均控制在30 cm 以內(nèi)，碾壓完成檢測壓實(shí)度達(dá)到0.97，換填至平臺高程，待換填平臺具備一定的強(qiáng)度和穩(wěn)定性后進(jìn)行后續(xù)施工。

3.2.3 混凝土澆筑方法及注意要點(diǎn)

成槽驗(yàn)收清孔后采用直升導(dǎo)管法水下澆筑混凝土，I、II 期槽段接頭采用接頭管法連接。整個槽段設(shè)置三套導(dǎo)管，管徑250 mm，導(dǎo)管埋設(shè)控制在2 m～5 m，導(dǎo)管連接進(jìn)料斗，混凝土運(yùn)輸車將拌合料導(dǎo)入料斗，混凝土通過導(dǎo)管下到槽底，擠壓泥漿上行，形成防滲墻。要求混凝土有良好的和易性，砼塌落度18 cm～22 cm，為保證混凝土成墻質(zhì)量，本階段施工應(yīng)注意：清槽驗(yàn)收合格到澆筑混凝土間歇時間不超過4 h；澆筑時槽內(nèi)混凝土勻速上升，混凝土上升速度不小于2 m/h；混凝土墻頂高程高出設(shè)計高程0.5 m；為保證澆筑的連續(xù)性，混凝土拌和、運(yùn)輸能力應(yīng)不小于最大計劃澆筑強(qiáng)度的1.5 倍，同時澆筑之前聯(lián)系商品混凝土，以防澆筑過程中發(fā)生斷電等特殊情況，若因故中斷，間歇時間不超過40 min，防止墻體出現(xiàn)混漿、夾漿、斷層，以保證成墻質(zhì)量。

橡膠壩工程壩基混凝土防滲墻施工完成后，經(jīng)過深開挖檢查成墻厚度及連續(xù)性較好，同時通過圍井實(shí)驗(yàn)檢測其墻體防滲性能均符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，滿足防滲要求。

4 結(jié)語

混凝土防滲墻技術(shù)可以有效地解決透水性壩基、堤基的滲漏問題，具有防滲效果好，可靠性高等特點(diǎn)，是蓄水工程建筑物垂直防滲措施中較好的一種方法。同時，在混凝土防滲墻施工過程中特殊地層的有效處理、泥漿固壁均是防止塌孔影響成槽進(jìn)度和質(zhì)量的關(guān)鍵因素；混凝土澆筑的及時性、連續(xù)性以及工序之間的合理銜接可以有效保證防滲墻的施工質(zhì)量和進(jìn)度。