防渗墙技术在杨邑水库除险加固中的应用

□贾 宾（河南省鹤壁市工农渠管理处）□王文礼（中国水利水电第四工程局有限公司向家坝项目部测量队）□刘中庆（河南省鹤壁市工农渠管理处）

1.工程概况

杨邑水库位于河南省鹤壁市山城区西北部杨邑村南，海河流域卫河水系汤河支流上，控制流域面积18 km2,总库容214万m3,是一座以防洪为主兼引蓄灌溉、养殖等综合利用的小（1）型水库。水库枢纽工程主要由大坝、溢洪道、输水洞3部分组成。大坝为均质土坝，全长139 m，坝顶高程为199.0 m，最大坝高22.77 m，坝顶宽4.5 m。水库于1958年5月动工修建，1960年完工，由于受当时资金、技术、设备等诸多因素的限制，使得水库建成后不久，就暴露出一些问题。1963年大水后，大坝出现纵向裂缝3条，深约3.5～4 m，缝宽0.1 m左右，部分坝体出现滑塌，开始出现渗漏现象等，存在安全隐患。1976年对水库进行了一次治漏加固，使问题有所缓解，但随着水库的继续使用，渗漏问题逐年加重，坝体也出现了裂缝、塌落等问题日益严重，时刻威胁到着大坝的安全和使用，急需对水库进行一次彻底的治漏加固来保证水库的正常持续使用。本次工程中的防渗漏处理主要采用防渗墙。

2.防渗墙概念

防渗墙是使用专用机具钻凿圆孔或直接开挖槽孔，孔内浇灌混凝土、回填黏土或其他防渗材料等或安装预制混凝土构件形成连续的地下墙体。也可用板桩、灌注桩、旋喷桩、定喷桩等各类桩体连续形成防渗墙。较浅的透水地基用黏土截水槽，下游设反滤层；较深的透水地基用槽孔型和桩柱体防渗墙，槽孔型防渗墙由一段段槽孔套接而成，桩柱体防渗墙由一个个桩柱套接而成。

3.防渗墙在此次工程中的设计和选材

3.1 防渗墙范围

防渗墙轴线坝轴线布置，右坝头向台地方向延伸1 m，全长139.2 m，防渗墙底部深入到第四层粘土或第五层石灰岩中1 m。防渗墙利用开槽机具开槽，槽孔长为6 m，浇筑封闭式混凝土。

3.2 厚度

防渗墙厚度应满足墙体抗渗性、耐久性、满足墙体应力和变形的要求，同时还应考虑地质情况及施工设备等因素。根据防渗墙破坏时的水力坡降确定墙体厚度（δ），计算公式：δ=K△H-m ax/Jm ax

式中：△H m ax—作用在防渗墙上的最大水头差（m）；K—抗渗坡降安全系数，一般取3～5；Jm ax—防渗墙渗透破坏坡降，取300。根据已建成的混凝土防渗墙统计，防渗墙允许承受的水力坡降Jp=Jm ax/K，可达到100，当K=5是，Jp为60，假定防渗墙承受的最大水头差与坝前水深相同。计算得δ=0.25 m～0.42 m即可满足要求。参考省内类似工程经验，大坝混凝土防渗墙墙体应确定为0.5 m。

3.3 防渗墙材料及要求

参考国内外已建防渗墙，工程采用塑性混凝土做防渗墙墙体材料，有抗渗性好，变形模量低，极限应变值大，适应能力强等特点。弹性模量600～700 M pa,28d抗压强度≥2.3 M Pa，渗透系数≤1×10-6 cm/s。护壁泥浆一般由水、粘土及化学处理剂组成。泥浆从水库库区直接抽取，配制前进行水质分析。土料优先选用膨润土，其次根据实际情况选满足施工条件和造孔工艺的当地粘土。当地土料需进行物理实验、化学分析和矿物鉴定，以粘粒＞50%，塑性指数＞20，含砂量＜5%，二氧化硅与三氧化二铝含量的比值为3～4的粘土为宜。泥浆的性能指标和配合比必须根据地层特点、造孔方法、泥浆用途等通过实验选定。

3.4 导墙

导墙是挖掘机具造孔浇筑防渗墙的重要组成部分，对造孔起着导向和定位控制作用，同时还起着槽孔护壁和外部荷载的支撑作用。导墙为1.2 m高钢筋混凝土结构，混凝土强度等级采用C20，墙顶和墙低宽度分别为0.6m和0.8m，两道墙间距0.6m。导墙要保证纵向分段与地下连续混凝土墙的分段应错开一定距离，同时墙面与纵轴线的偏差≤±10 m m，两条导墙间距偏差≤±5 m m。

4.混凝土防渗墙的施工

根据杨邑水库自身特点和工程经验，选用冲击钻机配合液压抓斗成槽法开槽，即两钻一抓法。混凝土防渗墙要分成若干个单元墙逐个施工，而浇筑单元墙需先钻挖槽孔。槽孔的划分与施工顺序、造孔方法等有关，本次采用两序间隔法，槽孔分两期进行施工。槽孔长度划分应尽量减少墙段接头，以有利于快速、均衡和安全施工。本次槽孔定为6 m。墙体共分24段，其中坝右侧9段造孔时均遇岩石，须入岩1，其余则挖至第四层粘土层。

施工过程：一是防渗墙正式施工前，应在现场较深的主河槽段进行实验，以取得有关造孔、固壁泥浆、墙体浇筑等有关施工参数。二是施工时，采用两转一抓成槽，槽孔长度6 m。三是造孔时，孔内泥浆面应保持在导墙顶面以下0.3～0.5 m，如发现泥浆漏失，应立即堵漏和补浆，在现场应储备粘土料以便在必要时回填槽孔，施工中应保护好槽孔，以防坍孔。四是槽孔孔壁应平整垂直，不应出现梅花孔，小墙等，孔位偏差≤3 cm，斜率≤0.4%，一、二期槽孔接头套接孔的两孔位中心任一深度的偏差值不得大于墙厚的1/3，即17 cm，并应采用措施保证墙厚（50 cm）。五是槽孔固壁浆液材料采用粘土，新制粘土浆液性能指标应满足以下要求：密度1.1～1.2 g/cm3、漏斗粘度18～25 s、含沙量＜5%、1 m i n静切力2～5 N/m2、PH值7～9。六是在清除二期槽段沉积时，需用专用刷具认真将一期槽段混凝土侧壁所附泥皮及残留物清刷干净。七是清孔槽换浆结束后1 h，应达到下列清孔标准：孔底淤积厚度≤10 cm，孔内泥浆的密度≤1.30 g/cm3,粘度≤30 s,含砂两≤10%，如不达到以上标准，则需急需继续清孔，清孔换浆合格后才能进行下一道工序。八是混凝土浇筑时，选用泵送混凝土，混凝土入孔塌落度18～22 cm，扩散度34～40 cm,塌落度保持在15 cm以上的时间应≥1 h，初凝时间≥6 h，终凝时间≤24 h；水泥强度等级不低于42.5，用量≥80 kg/m3。应连续进行，若因故中断，中断时间不得超过4m i n，同面上升速度≥2 m/s，且顶面均匀上升，各处高差控制在50 cm以内。九是塑性混凝土防渗墙终浇筑高程应高于设计规定的墙顶高程0.5 cm。十是施工中应严格按照《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》（DL/T5199-2004）执行。

5.混凝土防渗墙的要求和注意事项

混凝土连续墙必须满足外形尺寸、浇注高度等技术性能指标：防渗墙体墙体要均匀完整，不得有混浆、夹浆、断墙、空洞等严重质量缺陷；墙段之间连接要紧密，墙底与基岩的接触带和墙体的抗渗性能要满足设计要求。

防渗墙施工过程中，造孔质量是保证防渗墙质量的首要环节。并且，在防渗墙的施工中，造孔时间占总工期的2/3，是制约工期的关键环节。施工中应采取预防偏孔措施，有效地防止或减少偏孔，使孔斜控制在允许范围内。

保证混凝土防渗墙施工质量和速度的关键在开槽的连续性，浇筑的及时性，并且要把泥浆固壁作为一个重要的施工环节去对待，否则一旦出现塌孔，将导致施工中断，而断开段的处理相当困难。因此，各个工序必须严格按规定进行操作，控制进度和质量，同时加强机械设备的维修养护，保证完好率，确保混凝土防渗墙连续作业，达到保证混凝土防渗墙质量的目的。

按照规范质检人员对孔槽建造、泥浆配制及使用、清孔换浆、混凝土浇筑等质量进行检查与控制。在成墙一个月后，应打检查孔检查混凝土防渗墙的浇筑质量，检查内容为墙体的均匀性、可能存在的缺陷和墙段接缝，检查可采用钻孔取芯和其它无损检测等方法。检查孔的位置和数量，有发包单位、监理单位会同有关单位研究决定，检查孔的数量最少每槽段应设一个。