浅析防渗墙在水库大坝加固工程中的应用

□伯桐震 □冯 欢 □李 忠

（1贵州省大坝安全监测中心 2五凌电力有限公司三板溪电厂 3五凌电力工程公司土建分公司）

0 引言

兴修水利工程既为了能够抵御自然灾害，又为了能够根据实际的生产生活需求对水量进行重新调节和分配，因此合理修建水利工程是保证我国经济稳步发展的重要举措。考虑到水利工程的特殊性以及自然因素影响，水利工程的安全问题一直广受关注，国内外因水库大坝失事造成生命财产损失的事例很多，而在这些事故中，由于地下渗漏的扬压力过大、渗流量增大、渗透坡降过大造成的溃坝事故，已经占到失事实例的20%左右，因此，只有解决渗漏这一难题，才能从根本上解决因渗漏造成的威胁。近些年，防渗墙在技术、形式和适用范围上都得到了飞速发展。

1 水库大坝的渗透破坏

水库大坝的渗透破坏就是指大坝底部的地下水，在渗透力的作用下从大坝上游侧渗透到大坝下游侧，从而导致大坝地基失稳、溃坝等一系列工程问题。渗透破坏主要分为流土和管涌两种基本形式，流土是指松散细小颗粒土被地下水饱和后，在动水压力即水头差的作用下产生的悬浮流动现象。流土多发生在颗粒级配均匀的粉细砂中，有时在粉土中也会产生流土；管涌是指地基土在具有某种渗透速度的渗透水流作用下，其细小颗粒被冲走，岩土的孔隙逐渐增大，慢慢形成一种能穿越地基的细管状渗流通路，从而掏空地基或坝体，使地基或斜坡变形、失稳的现象。这两种基本的渗透破坏形式都会导致坝基失稳，坝基底部的塌陷会导致失事。

2 混凝土防渗墙

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。根据材料的不同，防渗墙有多种分类，我国目前广泛应用的是混凝土防渗墙，所选用的防渗墙材料需要遵照下面规定：

2.1 混凝土墙体材料

入孔坍落度应为18～22 cm，扩散度应为34～40 cm，确保坍落度在15 cm以上保持至少1 h的时间，混凝土初凝时间>6 h，混凝土终凝不能超过1 d，混凝土密度控制在2100 kg/m3以上，当接头孔的施工处理采用钻凿法时，一期槽孔段的早期强度不能过高。

2.2 水泥使用量

在水泥使用量上需要注意，每立方米的水泥使用量≥350 kg，水胶比严格控制在0.65以下，水泥标号≥325号。

2.3 混凝土骨料的配制

混凝土骨料的配制需要注意几点，首先材质的选择较适宜选择中、粗砂、卵石和砾石，其次骨料粒径不能够超过钢筋之间净距的25%，最后粗骨料的粒径≤40mm。

2.4 防渗墙墙体材料

防渗墙墙体材料使用固化灰浆，使用时应该遵照如下规定：首先，用来配制墙体材料的泥浆，密度的控制是根据固化灰浆的配合比选定适宜的密度，漏斗黏度适宜控制在25～45 s；其次，拌合后灰浆的固化时间≤1 d，新拌合后的浆液失去流动性的时间长度应控制在5 h以上；第三，采用原位搅拌法进行施工时，浆液的密度宜控制在1.30～1.50 g/cm之间。

3 水库大坝防渗墙施工

水库大坝的施工工序复杂，在此仅就防渗墙的施工进行综合论述，混凝土防渗墙的施工过程一般可分为：施工准备、造孔、清孔换浆、混凝土浇筑等工序。

在前期的施工准备工作中，需要发包方给施工方提供详实的资料，包括施工组织设计的设计图、施工图以及说明书，施工所在地的水文地质资料，所用墙体材料的性能参数，原材料的运输、储存、放置等全面资料，有关的施工标准与施工规范。关于地质资料的勘探，尤其防渗墙中心线处的地质资料，要做到细致勘查，例如:覆盖层的厚度、组成以及分层情况，承压水层与地下水位，基岩的构造、透水性与风化程度，裂隙面岩体的特征，断层与破碎带的分布。对于地质结构复杂的区域，可以在现场进行施工试验，必须了解原有构筑物的结构和基础情况，如影响构筑物的安全时，应研究制定处理措施。

在设计施工阶段，防渗墙的深度主要考虑三点，第一，对于覆盖层埋深较大、地下水位较高以及强透水层的地层，为了坝体的安全，墙深要深入到相对微弱透水层内；第二，病险水库的除险加固处理时，墙深要进入新鲜基岩内一定深度才能起到防渗的作用；第三，粘土坝体中做防渗墙时，墙体一般为悬挂式，墙深可根据不同的渗径需要来确定。垂直度是关系到建造的防渗墙是否在同一墙体轴线上。

地下连续薄防渗墙施工的几种工法和设备钻孔灌浆成墙，其主要工作原理是钻孔灌浆搅拌成墙。一种设备是多头小直径深层搅拌一次成墙桩机。该设备主要由液压步履行走底盘、专用导架、六头钻杆、连锁器等部分组成。设备结构合理、造墙效率高，最大成墙深度22m。另一种设备是双动力多头深层搅拌桩机，主要由液压步履行走底盘、专用导架、成墙器、三杆六头搅拌钻头等部件组成。双动力驱动，具有钻孔多级调速、钻杆中心距可调、三管分别计量灌浆、垂直精度控制方式先进、对环境影响小等优点，最大成墙深度21m，液压抓斗超薄混凝土防渗墙，该墙厚度一般为25～30 cm。

4 混凝土防渗墙质量控制

做好水库大坝的施工质量控制，主要是做好水库细部的质量控制，以防渗墙质量控制为例，主要做好以下几个方面：

4.1 施工平台及导墙的质量控制

施工平台应满足施工要求，应该平整而且坚固，方便造孔机械和其他车辆通行；导墙的结构尺寸需要根据防渗墙的结构形式和尺寸来确定，其轴线应该与防渗墙轴线相平行，中心线相互重合。

4.2 混凝土质量控制

应根据设计和施工工艺要求提前开展混凝土配合比选择试验，并针对混凝土结构的特点和施工环境、使用环境条件特点，制定施工全过程的质量控制与质量保证措施。

4.3 造孔质量控制

孔口平台设置在高于槽孔施工期最高洪水位以上，要保证槽孔壁平整垂直，孔位中心允许偏差≤3 cm、孔斜率≤0.40%；对于第一、二期槽孔的孔位中心处的深度差值，要小于设计规定墙体厚度的1/3，这一设计要保证达到标准。而在槽孔的施工过程中，孔内泥浆面始终保持在导墙顶面以下30～50 cm，严防坍孔。

4.4 混凝土墙体质量控制

混凝土墙体之间的接头处应该在进行浇筑工作之前反复的清洗，做到接头处没有污染物，比如夹泥、碎屑等。混凝土墙体之间进行平行搭接时，确保搭接长度在1～2m之间最适宜。如果搭接之后发现接口处封闭的不密实，或者发现形成了渗漏通道，一定要做好截渗防护措施，可以采用钻机钻孔，进行现浇混凝土加固，以此达到封闭渗漏缺口的目的。

5 结语

为了适应我国经济发展的需要，越来越多的水库大坝处在修建之中，更多的水资源不断被发掘并加以利用，然而水利设施的施工环境也越来越恶劣，水文地质条件相对苛刻，对于工程安全性的要求越来越高，因此防渗墙技术还需要不断完善，水利工程对防渗墙技术提出了更高的要求。目前我国的防渗墙技术已经发展相对成熟，水库的防渗安全问题基本得以解决，施工技术人员已经能够根据不同的工程实际和地质条件修建防渗墙，而且防渗墙的深度还在一直不断增加。文章仅对当前我国水库大坝防渗墙施工工艺进行了初步分析与总结，对混凝土防渗墙的施工质量控制提出了部分看法。

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