水庫防滲中防滲墻結(jié)合帷幕灌漿技術(shù)的應(yīng)用

◎陳秋燕 廣寧縣水利局

水庫受初始施工質(zhì)量不良、使用時間長久、欠缺維護等方面因素影響，其防滲性能會出現(xiàn)較大幅度降低，表現(xiàn)出各種病害特征，為延長水庫的使用壽命，提升水庫的使用安全性，對存在滲漏水庫進行防滲施工處理表現(xiàn)出較高的必要性。防滲墻與帷幕灌漿是兩種防滲漏施工較為有效的技術(shù)方式，通過二者結(jié)合應(yīng)用，能夠有效構(gòu)建垂直防滲結(jié)構(gòu)，達到較為良好的防滲效果[1]。但兩種技術(shù)在聯(lián)合應(yīng)用的過程中有著較多的技術(shù)難點，對工藝要求較高，當前有必要對相關(guān)施工技術(shù)應(yīng)用展開深入性研究。

1.工程概況

某水庫屬于地區(qū)范圍內(nèi)的小型水利建筑，水庫設(shè)計容量為182x104m3，有效庫容量為163x104m3。該水庫在建設(shè)初期，受投入資金、施工技術(shù)等方面限制，使得其在建成后便表現(xiàn)出各種運行質(zhì)量問題，長時間保持帶病運行的狀態(tài)。一旦上游流域水量增大，水庫內(nèi)水位上升，儲水壓力增大后，便表現(xiàn)出較為嚴重的滲漏現(xiàn)象，局部不時出現(xiàn)垮塌，針對水庫表現(xiàn)出來的問題，管理部門先后采取了填土、護坡等加固處理措施，但是整體所起到的效果較為有限，未真正改善水庫的滲漏問題，反而呈現(xiàn)出加劇的趨勢，對該水庫工程進行更為系統(tǒng)全面的處理表現(xiàn)出較高的必要性。

2.工程防滲處理方案設(shè)計

2.1 防滲處理方案

經(jīng)對該水庫工程進行地質(zhì)勘察，發(fā)現(xiàn)在水庫壩基右岸存在明顯斷裂現(xiàn)象，該位置滲水、漏水現(xiàn)象明顯?？紤]對壩基采用帷幕灌漿加固處理方式，但整個施工過程應(yīng)在地區(qū)汛期到來前完成，施工工期顯得較為緊張。最后經(jīng)綜合性考慮，對水庫壩基、壩體進行全面改造，采用混凝土防滲墻聯(lián)合帷幕灌漿施工的方式，要求防滲墻深入到巖石內(nèi)部50cm，最終完工后的防滲墻墻體厚度應(yīng)達到60cm。在完成防滲墻施工之后，于下方進行帷幕灌漿施工，要求帷幕施工與水庫原有防滲結(jié)構(gòu)形成閉環(huán)，左側(cè)應(yīng)深入到山體的內(nèi)部，右側(cè)應(yīng)與過渡壩段帷幕結(jié)構(gòu)進行連接，從而有效預(yù)防水庫滲漏問題。

2.2 工程施工難點

在該水庫工程防滲施工中，由于涉及到兩種施工技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，二者連接位置處應(yīng)形成統(tǒng)一，使得工程的施工難度增大，對相關(guān)施工參數(shù)的控制難度提升。如：防滲墻的設(shè)計厚度數(shù)值為60cm，為有效保證防滲墻施工與帷幕灌漿施工處相互搭接厚度達到60cm以上，在帷幕鉆孔施工中所采用的旋噴單樁直徑應(yīng)達到100cm以上，且要求在鉆孔施工中各項數(shù)據(jù)達到表1所示的要求。為保證工程最終施工質(zhì)量，應(yīng)對孔位偏差、鉆孔偏斜、鉆孔直徑大小等參數(shù)進行嚴格控制[2]。

表1 影響程度控制

3.水庫防滲施工中防滲墻結(jié)合帷幕灌漿技術(shù)的具體應(yīng)用

在該水庫防滲施工中，關(guān)于防滲墻結(jié)合帷幕灌漿技術(shù)的應(yīng)用，主要可分為三個環(huán)節(jié)：現(xiàn)場基礎(chǔ)處理及準備工作、防滲墻施工、帷幕灌漿施工，各個施工環(huán)節(jié)內(nèi)部有著較多的技術(shù)要點，需要在實際施工中對各技術(shù)要點進行嚴格控制。下面對各個環(huán)節(jié)做具體分析：

3.1 現(xiàn)場基礎(chǔ)處理及準備工作

在實際開展防滲施工前，應(yīng)落實相關(guān)準備工作，做好施工前的基礎(chǔ)處理。在該水庫工程的現(xiàn)場基礎(chǔ)處理中，主要包括以下一些內(nèi)容：（1）施工圖紙會審。嚴格依照規(guī)范要求做好施工圖紙審核，及時調(diào)整施工圖紙中存在的問題，提升施工圖紙的科學(xué)性；（2）落實技術(shù)交底。技術(shù)交底應(yīng)采用分級交底的方式，將技術(shù)交底落實到各個分項工程，保證交底工作的充實性、針對性，并讓參加施工的技術(shù)人員在接受交底后簽名確認；（3）測量放樣。在進行現(xiàn)場基礎(chǔ)測量放樣時，應(yīng)滿足《工程測量規(guī)范》（GB50026-2007）中的規(guī)定要求，以現(xiàn)場測量基準點為基礎(chǔ)，建立施工用測量控制點，并做好測量基準點的保護工作，定期進行測量復(fù)核，最后根據(jù)測量點位進行基礎(chǔ)開挖施工，保證開挖范圍、高程與設(shè)計相符合。在測量放樣的過程中，考慮到現(xiàn)場作業(yè)的復(fù)雜性，應(yīng)適當增設(shè)高程控制點、軸線控制點，避免現(xiàn)場開挖施工對其中個別控制點造成破壞，影響到基礎(chǔ)開挖施工的準確性[3]；（4）基礎(chǔ)開挖施工。圖1為該水庫工程現(xiàn)場開挖作業(yè)場景，整個開挖作業(yè)過程采用全斷面分層開挖作業(yè)方式，現(xiàn)場開挖作業(yè)的最大深度達到11m，現(xiàn)場挖掘產(chǎn)生石渣主要通過挖掘機進行挖轉(zhuǎn)，通過車輛運出施工現(xiàn)場；（5）施工排水。在現(xiàn)場開挖段設(shè)置圍堰，并在圍堰的內(nèi)側(cè)設(shè)置黏土防滲墻，避免施工過程中水資源滲透進入施工場地。同時在現(xiàn)場布設(shè)專門的排水溝與集水井，基坑四周滲水可通過排水溝統(tǒng)一集中到集水井，然后借助水泵抽出施工場地，避免場地內(nèi)存在過多積水[4]。

圖1 水庫工程開挖作業(yè)現(xiàn)場

3.2 防滲墻施工

為確保該水庫工程在實際施工中防滲墻能夠與后期灌漿帷幕順利進行連接，應(yīng)嚴格控制防滲墻施工工藝，加強對其中關(guān)鍵施工參數(shù)的控制，在施工中主要包括以下一些環(huán)節(jié)：導(dǎo)墻澆筑、槽段劃分、護臂泥漿制作、混凝土灌注施工。

3.2.1 導(dǎo)墻澆筑施工

經(jīng)前期基礎(chǔ)整理后，依照圖紙要求進行導(dǎo)墻澆筑施工，該水庫工程的導(dǎo)墻設(shè)計高度為1.4m，墻頂寬0.5m，采用工字形結(jié)。沿著工程軸線進行開挖施工，在現(xiàn)場挖出頂寬4.5m、底寬3.0m的溝槽，然后依照設(shè)計要求進行導(dǎo)墻澆筑施工，并保證最終澆筑完成的導(dǎo)墻長度相較于防滲墻外邊超過2m以上。在完成導(dǎo)墻澆筑施工之后，需要在工程的下游設(shè)置專門的排漿溝，并讓排漿溝與壩軸線保持平行[5]。

3.2.2 槽段劃分

在該水庫工程防滲墻施工中，將槽段劃分為15個，每個槽段的長度控制在5-6m，且每個槽段都先完成主孔鉆進施工作業(yè)，后進行副孔劈打作業(yè)。在實際施工作業(yè)中，為有效降低槽段的接頭數(shù)量，提升防滲墻結(jié)構(gòu)的整體性，可結(jié)合現(xiàn)場實際情況對槽段長度做適當延長，具體延長長度可參照公式L=Q/（KXBXV）進行計算，公式中K值通常取1.2-1.3，表示混凝土墻體厚度擴展系數(shù)；B表示的是防滲墻實際厚度；V表示的是混凝土澆筑過程中表面的上升速度；Q表示現(xiàn)場混凝土拌制的實際能力。

當槽段完成開挖施工之后，主要應(yīng)用泵吸反循環(huán)法進行清槽處理，同時向槽內(nèi)補充新制的泥漿，在完成清槽換漿處理后，間隔1h時間，對槽段底部的殘渣堆積厚度進行檢查，要求厚度值必須處于10cm以內(nèi)，否則應(yīng)重新開展清槽處理；同時對于槽內(nèi)新灌入的泥漿漿液，應(yīng)檢測其比重及黏度，要求漿液比重數(shù)值不能超過1.2g/m3，黏度處于15-25s范圍內(nèi)[6]。在完成清槽驗收之后，應(yīng)于4h之內(nèi)開展混凝土澆筑。工程現(xiàn)場漿池布設(shè)如圖2所示。

圖2 工程現(xiàn)場漿池布設(shè)

3.2.3 泥漿制備

護壁所需泥漿采用現(xiàn)場制作的方式，主要將水、黏土、添加劑等按照設(shè)計的比例進行配制，并注意檢測配制完成后的泥漿黏度、比重等指標，保證其達到現(xiàn)場施工要求。在該水庫工程項目中，首先對入場的黏土、碎石料、硅酸鹽水泥等質(zhì)量進行檢查，要求相關(guān)原材料質(zhì)量達到設(shè)計要求[7]；其次進行現(xiàn)場配制試驗，最終確定水、水泥、碎石、砂、黏土之間的配合比為250∶192∶786∶972∶97，按照比例進行配制后，應(yīng)用專門的拌合系統(tǒng)設(shè)備進行攪拌配制。

3.2.4 混凝土灌注施工

將制備完成后的混凝土，應(yīng)用槽內(nèi)直升導(dǎo)管法將其灌注入槽內(nèi)。該水庫工程灌注施工采用內(nèi)徑為20cm的導(dǎo)管，首先應(yīng)用法蘭將導(dǎo)管連接完成，并使其保持密封狀態(tài)，在導(dǎo)管的上端位置設(shè)置專門的固定入料漏斗，便于向?qū)Ч軆?nèi)添加混凝土；其次將連接完成后的導(dǎo)管置于槽內(nèi)，應(yīng)用鉆機逐漸起拔，開始進行混凝土灌注施工，為保證灌注施工質(zhì)量，該工程要求各槽段應(yīng)同時設(shè)置2組導(dǎo)管，且將導(dǎo)管之間的間距控制在3.5m以內(nèi)；最后，在澆筑過程中，應(yīng)注意控制澆筑速度，將混凝土的液面上升速度控制在2.0m/h，澆筑過程應(yīng)保持連續(xù)進行，且實際澆筑高度應(yīng)略高出設(shè)計高度50cm。

3.3 帷幕灌漿施工

在帷幕灌漿施工過程中，主要按照如圖3所示的流程進行施工，具體施工過程及注意事項如圖3所示。

圖3 帷幕灌漿施工流程

3.3.1 鉆孔施工

對于帷幕灌漿施工而言，鉆孔的質(zhì)量直接關(guān)系到后期的灌漿效果，在鉆孔施工環(huán)節(jié)應(yīng)嚴格控制各項數(shù)據(jù)參數(shù)，使其滿足灌漿技術(shù)規(guī)范要求，滿足工程項目對鉆孔施工提出的實際質(zhì)量要求。在本次水庫工程項目中，在實際進行鉆孔時，主要應(yīng)對孔斜偏差數(shù)值進行嚴格控制，使其滿足如表2所示中的偏差要求。

表2 不同孔深的孔斜偏差要求

3.3.2 鉆孔沖洗

在完成灌漿孔鉆孔施工之后，應(yīng)在灌漿之前對鉆孔進行沖洗，將孔內(nèi)沉積的泥沙沖洗出來，避免淤積在孔底，影響到實際澆筑施工的質(zhì)量，通常要求孔底沉積泥沙厚度應(yīng)低于20cm。在該工程項目中，鉆孔完成后立即應(yīng)用壓力水對孔內(nèi)進行沖洗，沖洗壓力控制在灌漿壓力的80%，且不大于1MPa，當回水保持清凈之后停止鉆孔沖洗。

3.3.3 壓水試驗

在完成鉆孔沖洗，并檢查達到質(zhì)量要求后，還需對鉆孔進行壓水試驗。在實際開展壓水試驗時，以設(shè)計注漿壓力的80%來控制水的壓力，開展水壓試驗的實踐應(yīng)處于20分鐘以內(nèi)。在試驗過程中為便于對水壓、水量的有效控制及計算，應(yīng)采用5min間隔測試的方式，根據(jù)各個階段獲取到的數(shù)據(jù)信息計算透水率。

3.3.4 防滲灌漿施工

在該水庫帷幕灌漿施工中，整體采用從下到上的方式，分段循環(huán)開展灌漿，同時注意控制灌漿過程中的壓力，將壓力數(shù)值控制在0.2-0.5MPa以內(nèi)，對于水庫工程原本滲漏程度較為突出的部位，應(yīng)重點加強漿液的注入率，并采用分段、分級升壓的方式[8]。但值得注意的是，不管采用哪種灌漿方式，都應(yīng)保證所采用的水灰比維持不變，并根據(jù)注入速度情況，控制灌漿的持續(xù)時間，當注入率處于0.4L/min及以下的時候，灌漿的時間應(yīng)控制在1h；當注入率處于0.1L/min及以下的時候，灌漿的時間應(yīng)控制在1.5h。

3.3.5 質(zhì)量檢查

在完成帷幕灌漿施工后，應(yīng)讓結(jié)構(gòu)保持7天間隔時間，然后再進行質(zhì)量檢查，觀察在間隔時間段內(nèi)，注漿面是否存在明顯性的下沉，或者出現(xiàn)較為突出的外溢現(xiàn)象，如果未發(fā)現(xiàn)這些現(xiàn)象證明灌漿初步成功。此后應(yīng)依照設(shè)計要求開設(shè)檢查孔進行檢查，檢查主要采用單點壓水試驗法，為確保最終檢驗的全面性，同時避免對已灌注帷幕結(jié)構(gòu)造成損傷，主要按照實際注漿孔數(shù)的10%-12%開設(shè)檢查孔，且注意開設(shè)檢查孔所在位置的合理性。本次水庫工程經(jīng)最后質(zhì)量檢查，帷幕灌漿施工達到設(shè)計要求。

4.結(jié)語

綜上所述，防滲施工對所采用施工方式有著較高的技術(shù)要求，需要在實際施工過程中嚴格控制各個施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量，依照設(shè)計要求、規(guī)范要求控制施工參數(shù)，將施工偏差控制在較小的范圍內(nèi)，以此才能有效保證防滲施工質(zhì)量。從本次研究的水庫工程防滲施工情況來看，通過對防滲墻施工、帷幕灌漿施工技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，對各項施工技術(shù)的應(yīng)用進行規(guī)范，有效保證最終施工質(zhì)量，改造后的水庫工程施工質(zhì)量達到要求。