西梁水库大坝防渗墙施工技术综述

董晓兵

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 工程概况

西梁水库位于翼城县境内，西梁水库改造后在担负原防洪、灌溉任务的同时，也是禹门口提水东扩工程的调蓄水库之一。西梁水库属小（一）型水库，工程等级为Ⅳ等。主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。大坝为均质土坝，坝顶长388 m，最大坝高29 m，坝顶宽 8 m，上游坝坡 1∶3，下游坝坡 1∶3。总库容377万m3，死库容52万m3，调节库容 175万m3，防洪库容150万m3。设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为300年一遇。水库死水位545.5 m，正常蓄水位552.5 m，设计洪水位555.22 m，校核洪水位556.77 m。

大坝左坝肩地形平缓，与坝体接触处较陡，发育地层为上更新统洪冲积低液限黏土、低液限粉土，淡黄色，厚1.5 m左右；其下为中更新统洪积低液限黏土，厚度大于40 m。坝基主要为全新统洪冲积低液限黏土，结构松散，具有一定渗透性，底部为卵石混合土，为坝基渗漏层位，存在渗漏。作为工程的调蓄水库，20世纪60年代大坝初建时，坝体没有严格按照技术要求填筑、夯实，根据现场勘测钻孔、竖井资料得知，坝体填筑主要为淡黄色、棕红色低液限黏土，属中高压缩性土，其差异性较大。坝体土质填筑质量较差，现大坝下游坝坡种植数量较多，树根深入坝体容易形成渗漏通道。鉴于坝体和地质资料情况，坝基采用高喷防渗墙形式进行防渗处理才能满足使用要求。

2 施工参数的确定

西梁水库防渗墙布置在距离新坝轴线上游68 m，全长100 m，防渗墙顶部高程536.7 m，底部深入黏土层不小于3 m，防渗墙底高程518.0 m，根据地质资料，西梁水库坝基以下16 m左右有砂砾层，由于坝基上下土质不同，不能按照常规方法操作，这对高喷防渗施工操作有很高要求，为此我们根据设计要求，先做先导孔，然后观察先导孔岩心，在施工现场确定试验方案，根据先导孔得知，卵石混合土层在底部16.5～20 m之间，因此确定出如下试验方案：

2.1 场地选择及施工方法

试验场地选在21号—23号孔，即桩号坝0+050.0—坝0+053.0，墙高为设计高度22 m。试验孔共6孔。其中：防渗墙孔3孔，围井3孔（采取分序施工，其中23号孔、21号孔、围1号为Ⅰ序孔，22号孔、围2号、围3号为Ⅱ序孔）。

2.2 施工参数的确定

根据规范《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》，结合施工经验，初步确定出如下试验参数：孔距1.5 m，高压水流量75 L/min，压缩器流量1 m3/min，水泥浆流量60 L/min，水泥浆压力0.3 MPa，提升速度8～12 cm/min，摆角 30°～40°。

参数确定后用240型地质钻机钻孔，高压喷射设备灌浆，先喷一序孔，再喷二序孔，孔偏差不大于2.0 cm，孔深应超过设计深度0.3 m，孔径不小于110 mm，下喷射管时，必须将系统调试正常，并在地面上做试喷检查，没有发现异常情况方可下放入孔。

2.3 喷射摆动提升

为满足砂砾石层中防渗墙的成墙效果，当到达卵石混合土层及上下各0.5 m（即16.0～20.5 m）提速下降为8 cm/min，喷射角度调为40°；到达土层时提升速度变为12 cm/min，喷射角度调为30°。这样操作目的就是为了使土层结构不一致的坝基能够很好成墙。摆喷时应一次成墙，不允许中途停喷。如遇故障停喷，应抓紧时间处理，恢复喷射时，必须将喷管下降，插入浆液中0.3～0.5 m。喷射时，如发现孔口不冒浆，应立即停止提升，经处理，直至孔口冒浆方可继续提升。摆喷达到设计高程时停止喷射，提出喷管，移开喷射机架，开始对孔内进行静压回灌封孔。回灌封孔应连续进行，防止因浆液固结下沉而发生喷孔坍陷，直到孔口浆液饱满，不再下沉为止。

2.4 浆液成墙

在喷灌管摆动与提升过程中，灌入孔内的水泥浆液一部分与喷射脱落的土料和砂砾石搅和成墙。试验段成墙过程中，预定围井的5个孔喷至地面，其后喷灌成围井，并在中间钻成试验孔。

3 施工参数检验目的和内容

3.1 检验目的

主要是为了在土层和卵石混合土层中确定合理的高喷工艺参数，以满足高压喷射灌浆防渗墙在结构型式、尺寸、渗透性和强度指标等方面的设计要求。

3.2 检验内容

本工程对高喷防渗墙的成墙质量和防渗效果分别采用开挖法和围井试验的方法进行检查，检查的内容主要有：通过开挖，实际观察摆喷凝结体的有效长度、板墙的连接情况；通过围井注水试验，求得凝结体的渗透系数。

3.3 检验要点

沿防渗墙轴线指定的部位布置检查围井（0+050.0—0+053.0），在围井内用注水试验的方法进行检查，最后计算得出墙体的渗透系数K值。该试验检查应在墙体喷灌结束7 d后进行，各个试验环节要正确记录观测数值。钻孔过程中必须详细观测记录地层变化情况；喷射管下至孔底时，应观测记录孔深；开喷后，应观测记录回浆量、回浆比重及时间；达到技术要求时，方能提升喷射管；在提升摆喷过程中，应经常观测水压、水量、气压、气流量、浆压、浆流量、浆液比重、提升速度。要按选定的工艺参数控制，每隔10 min应同时观测记录各项数据。

4 检验方法

4.1 开挖检查

本工程防渗墙上部采用人工开挖后目测方法对防渗墙进行了检查，主要检验防渗凝结体的有效长度、密实情况、墙体的连接情况、墙面平直及厚薄均匀程度。防渗墙喷射完7 d后进行开挖检查。为了防止开挖时破坏墙体，距墙0.5 m以内采用人工开挖，0.5 m以外采用机械开挖。

4.2 围井注水试验

防渗墙下部无法开挖到的地方采用围井注水试验的办法，主要是检查防渗墙的渗透情况是否符合设计要求。

围井完成后在井中间钻一注水孔，孔深至围井底上部0.5 m左右，然后把PVC管下入井内，7 d以后向PVC管里注水，进行试验。

试验参数K的计算方法：

K=2Qt/L（H+h0）（H-h0）.

其中：K——渗透系数，m/d；

Q——稳定流量，m3/d；

t——高喷墙平均厚度，m；

L——围井周边高喷墙轴线长度，m；

H——围井内试验水位至井底的深度，m；

h0——地下水位至井底的深度，m.

设计渗透系数 K设计=i×10-6cm/s（i=1，2，3，……9）

5 检验结论

第一，经过紧张的施工试验，在高喷结束后第7天我们按照试验办法进行了检查。首先用开挖的办法目测土层以下2 m范围内防渗墙体的外观质量，结果表明防渗凝结体的有效长度合格，密实情况良好，墙体的连接情况合理，墙面平直且厚薄均匀，满足设计要求。

第二，在围井注水试验中，稳定流量为0.406 m3/d，墙体厚度为0.25 m，轴线长度为6 m，试验水位到井底的深度为22 m，地下水位到井底的深度为18 m。可计算出渗透系数K为2.4×10-7cm/s，远远小于设计渗透系数，证明试验参数的选定是完全合理的。

通过参数的确定我们制定了合理的施工方案，在短期内完成了西梁水库防渗墙的施工，经过现场围井检验,防渗效果达到了设计要求，为水库正常蓄水奠定了基础。