水库大坝塑性混凝土防渗墙施工质量控制

马建泉

（广东五华县小水电管理站梅州市514400）

水库大坝塑性混凝土防渗墙施工质量控制

马建泉

（广东五华县小水电管理站梅州市514400）

塑性混凝土防渗墙施工技术是水库大坝防渗施工中较为有效的一项施工技术，在水库大坝除险加固工程施工中得到广泛的应用。文章结合工程实例，对水库大坝塑性混凝土防渗墙施工准备阶段及实施阶段的施工质量控制进行了详细的介绍，旨在为其他类似工程施工质量控制提供参考。

水库大坝防渗墙质量控制

我国水利资源丰富，已建成的水库数量也十分巨大。近年来，随着水库运行年限的增加，由于水库施工技术水平的限制及年久失修，许多水库出现了不同程度的病险情况，严重影响到了水库的正常、安全运行，并对人民群众的生命财产安全构成了严重的威胁。采取有效的施工技术对病险水库进行除险加固施工，做好质量控制工作，保障水库的正常、安全运行具有十分重要的意义。

1 工程概况

某水库于1961年2月修建，于1964年3月竣工。竣工后，进行2次加固，仍存在设计不达标的问题。此水库坝顶宽6 m、长425 m，坝底宽465 m,坝总高度70.4 m。目前水库大坝存在坝顶发生裂痕与不均匀沉降现象；坝体的宽度、压实度、抗震性能、渗透值不达标等问题。水库大坝的下游区含有1.67万hm2（25万亩）耕地、30万以上人口和很多交通要道，因此要采取塑性混凝土防渗墙施工技术对此水库大坝除险加固，解决水库大坝的安全问题，保证水库防洪工作的安全运行，确保下游居民的生命、财产安全。

2 施工的主要内容

此水库大坝的塑性混凝土防渗墙施工项目于2015年1月18日开工，因为此水库大坝进入5月份后都是汛期，所以塑性混凝土防渗墙施工期要保持在3个月内，时间紧迫，任务及责任都十分重大。塑性混凝土防渗墙的主要施工内容是由于大坝内原建有0.8 m厚度、188.20 m高、0.5 m深的的C15混凝土防渗墙，所以要新建390.0m线长、63个槽段、11.3 m≦墙深≦72.2 m、W8防渗等级的C20防渗墙。

3 防渗墙施工的准备阶段

3.1 拟定塑性混凝土防渗墙的施工流程，制定其施工程序和施工方案

在塑性混凝土防渗墙施工的开始，塑性混凝土防渗墙的施工总监必须组织施工的各部门、各单位对图纸设计和方案设计开展会议。由塑性混凝土防渗墙的施工设计部门负责人对具体的技术流程进行交底，准确地列出塑性混凝土防渗墙的各项技术指标和各项设计参数，更正和解答塑性混凝土防渗墙施工条件与其它施工项目的联系、错漏和疑问。塑性混凝土防渗墙的施工总监核查设计图纸没有错误后签字才能开展施工的各项前期的准备工作。塑性混凝土防渗墙的施工总监针对塑性混凝土防渗墙的施工项目组织施工的各部门、各单位召开专题的会议，讨论和分析各项机械设备、各段施工工艺、各个项目造价等。塑性混凝土防渗墙的施工总监根据设计图纸与施工的规范要求，参建方确定塑性混凝土防渗墙总体施工方案如下：

（1）利用抓取法进行塑性混凝土防渗墙施工，指的是利用抓斗，挖掘地层，制造槽孔。

（2）经监理机构检验合格后，利用抓斗捞取法或气举法清孔。

（3）稳定孔壁采用优质膨润土进行固壁护壁。

（4）利用直升导管法对墙体进行混凝土浇筑。

（5）采用特制钢桁架对水库坝体防渗墙下方的基岩进行埋管定位。

（6）采用BG420/100型液压拔管机和“接头管法”连接墙段，节省接头钻凿的时间，节约塑性混凝土防渗墙的浇筑量，保证接缝质量。塑性混凝土防渗墙的施工依据槽段进行划分，首先进行一期槽段的施工，最后进行二期槽段的施工。塑性混凝土防渗墙施工以施工方案为前提，依据施工的规范要求与设计图纸，制定塑性混凝土防渗墙的施工流程，要求施工过程中塑性混凝土防渗墙的施工单位必须严格依据施工流程进行施工；监理机构对其进行严格的监督，必须在塑性混凝土防渗墙施工前检查施工现场是否符合施工的各个条件和要求，复核导墙施工是否沿轴线开展，孔位与施工槽段是否正确。检查施工机械、仪器仪表是否齐备且正常运转，施工作业人员及技术管理人员是否到位。塑性混凝土防渗墙施工工艺流程见附图。

3.2 控制施工的原材料及中间产品

发包人要求监理机构对承包人进场原材料和中间产品进行见证取样，送检的样品必须符合现行的相关技术检验标准，委托检测公司、监理机构检验合格，施工方同意后方能投入使用。塑性混凝土防渗墙施工的原材料及中间产品必须符合《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》、招标文件、施工设计图纸等各项要求。原材料包括:膨润土、水泥、细骨料、外加剂、粗骨料。使用P.O 42.5普通硅酸盐水泥；选取（5～20）mm或（20～40）mm的人工碎石天然砂做粗骨料；采用特定的木质素磺酸钙做外加剂；采用钙基膨润土做钙基膨润土。

3.3 控制防渗墙混凝土的配合比

施工原材料和中间产品都符合检验要求，根据即将实施塑性混凝土防渗墙的现场环境和塑性混凝土防渗墙施工的技术要求，参建方委托合格的检测公司，进行塑性混凝土防渗墙混凝土配合比的试验工作，其中包括塑性混凝土防渗墙的主要物理力学技术指标、混凝土试配的试验结果、混凝土拌合物的性能试验、水库除险的加固工程中防渗墙混凝土配合比等参数试验，实验结果如表1。

附图塑性混凝土防渗墙的施工工艺流程图

表1 防渗墙混凝土的主要物理力学技术指标

根据《水利水电工程混凝土施工技术规范》及项目的技术规范要求进行实验，采用膨润土和不同水泥进行适配，试验结果如表2。

试验结果合理科学可靠，序号1的配比结果符合塑性混凝土防渗墙的设计指标，同时对序号1的配比进行性能试验，结果如表3。

从表2、表3的数据可以知道，检测的结果是合理科学可靠的，序号1的配比结果符合塑性混凝土防渗墙的设计指标，满足拌合物的性能要求，最终得出标准的配合比(如表4)。防渗墙混凝土的配合比设计方案经监理机构审核通过，方能施工。

表2 塑性混凝土的试配结果

表3 混凝土拌合物的性能试验

表4 水库除险的加固工程塑性混凝土防渗墙的配合比

3.4 进行生产性实验确定塑性混凝土防渗墙施工的技术参数

根据招标文件、施工设计图纸、施工各项要求，确保塑性混凝土防渗墙的整体施工质量，通过相关的生产性实验对防渗墙施工的技术参数进行科学合理的验证。施工方在业主代表和监理人员的见证和监督下，依据监理机构审核通过的塑性混凝土防渗墙生产性实验方案，抽取出在防渗工程的F-51#、45#两个槽孔进行生产性实验。此次生产性实验的内容是实验塑性混凝土防渗墙的材料、相关参数、施工工艺、设备性能、槽孔成槽、槽孔造孔等，分析得出混凝土的配比性能、槽孔造孔、清孔、浇筑、接头孔清洗、设备心梗、泥浆壁面性能、槽段长度等可行性数据。生产性实验如下：

（1）通过对防渗工程的F-51#、45#两个槽孔进行生产性实验，分析证明此项工程利用了性能良好的造孔设备，采用的纯抓法造槽、设备配置都非常适合此水库大坝的地层属性；槽段的长度和槽孔的划分数量都符合了规定，可以使用跳槽技术缓解集中负载的施工设备；基岩的鉴定方法正确，确保入岩深度。

（2）固壁泥浆的配合比、浆液配合比两者的比例合适、性能良好，使冷却机具、悬浮钻渣充分发挥作用，稳定孔壁。

（3）利用气举法清孔匹配此水库大坝的砂岩地层、土层属性，清孔换浆的检验指标也符合招标文件、施工设计图纸、施工规范等各项要求。

（4）拌合站的机械设备包括配料机、拌合机、混凝土泵，其各项的性能和配置必须符合招标文件、施工设计图纸、施工各项要求并准确地控制好大宗材料的数量、拌合时间、拌合配比，保证塑性混凝土防渗墙墙体浇筑的连续性。

（5）接头孔的工艺技术成熟且其性能良好，确保接头孔质量。施工过程严格把控接头管的垂直度，适当控制起拔时间，预埋技术符合招标文件、施工设计图纸、施工各项要求。

（6）塑性混凝土防渗墙墙体浇筑的各项工序都符合了招标文件、施工设计图纸、施工规范等各项要求。10 m以下墙体浇筑速度大于2 m/h,10 m以上墙体浇筑速度大于3 m/h。

综上所述，在通过生产性实验后，防渗墙施工技术的各个参数以及各个施工阶段都符合了符合招标文件、施工设计图纸、施工规范等各项要求。

4 控制防渗墙施工的各施工阶段质量

严格把控防渗墙施工的各施工阶段的质量，必须依据经监理机构审核通过的塑性混凝土防渗墙施工方案进行施工，在防渗墙施工的各施工时期，重点保证建造槽孔和墙体混凝土的浇筑质量。

4.1 控制孔形、终孔

（1）控制孔形。在建造槽孔时，必须确保每个槽孔的中心线位于防渗墙的中心线上，误差必须小于3 cm。在建造槽孔时，要全程控制孔斜，槽孔两端的主孔孔斜率必须小于3%，其他槽孔的孔斜率必须小于4%，相近的槽段偏斜方向必须保持一致，槽孔的壁面必须垂直平整，不能有探头石，墙壁不能凹凸不平。而槽孔的孔斜率利用重锤法测量，发现偏斜，使用石块回填对槽孔纠偏，验收终孔时还需要联验孔斜率。

（2）终孔。根据施工方案的设计图纸，要求防渗墙必须穿过坝底的基砂面，强风化岩达到（1.5～2.0）m岩面，弱风化岩达到（0.5～1.0）m岩面。在进行终孔前，不断抽取钻渣，分析判断槽孔的位置。保存抽取的钻渣，交给监理机构进行实验确定终孔的深度。在水坝的陡坡，利用2～3个阶梯坎型式整理每个槽孔底部，确保相近的槽孔终孔的深度高差小于1.0 m，在大坝的平缓段，确保每个槽孔底部相对水平，利用重锤法测量槽孔孔斜率。

4.2 刷洗接头孔、清孔换浆

槽孔封孔后必须进行刷洗接头孔和清孔换浆工作的工作。

（1）刷洗接头孔。为了防止槽孔底部积累淤积，刷子的钻头禁止带有泥屑。利用有重量的圆形的钢丝刷子并通过钻机使刷子不断地在孔口和孔底进行往返运动，不断地调整钢丝绳的位置对孔壁施压，使接头孔的孔壁完全清洗。

（2）清孔换浆。验收合格的槽孔封孔，还必须验证其槽孔内的泥浆指标是否达标，是否符合混凝土的浇筑要求。如果槽孔不达标，则用“气举法”清理槽孔内的泥浆，如果达标，则用抽筒将槽孔内的沉渣捞取出。施工方将清孔效果报告监理人员，业主代表和监理人员检查清孔效果的质量，清孔合格证书由监理工程师颁发，在清孔合格验收后方能进行下一步施工流程。

4.3 塑性混凝土防渗墙的浇筑施工

塑性混凝土防渗墙成墙的前提是浇筑施工，而塑性混凝土防渗墙墙体的浇筑必须严格依据经监理机构审核通过的施工技术规范与施工方案进行，塑性混凝土防渗墙墙体浇筑的施工过程应按如下进行：

（1）塑性混凝土防渗墙必须使用（20～25）cm内径的直升导管对泥浆进行浇筑，并且对墙体进行定期的密闭承压实验。

（2）塑性混凝土防渗墙浇筑施工连续进行的前提是要保证混凝土拌合和运输对接工作没有中断，如果混凝土拌合和运输的对接工作没有做好，导致浇筑施工被中断，必须注意其中断时间要控制在40 min之内。

（3）一期槽孔的导管两端槽口不能大于1.5 m，二期槽孔的导管两端槽口不能大于1.0 m，导管之间的距离必须小于3.5 m。

（4）在进行塑性混凝土防渗墙浇筑前，必须准备充足的混凝土数量，向直升导管注入适量的水泥砂浆，防止导管低端因挤出的木球塞而露出混凝土。在浇筑时，可以先从低处开始浇筑，避免因高低不平的槽孔底部导致浇筑困难。

（5）在进行塑性混凝土防渗墙浇筑前，要对每根直升导管放入排水胆或可浮起的木球堵塞底部，导管的底端口必须小于1.5倍直径的木球，并且和孔板距离小于25 cm。如果导管底端和孔板距离大于25 cm，就必须将导管放置在控制范围的最低处。

（6）塑性混凝土防渗墙浇筑施工必须连续进行，槽孔内的混凝土传输速度必须大于2 m/h，但也不能太快，槽孔内的混凝土必须能连续上升到施工平台的最高处。

（7）将导管埋入混凝土时，必须控制在（2.0～4.0）m的深度，防止泥浆流入导管中。

（8）在对塑性混凝土防渗墙的墙体进行浇筑时，要保持槽孔的浇筑速度均匀进行，而混凝土的高差保持在0.5 m之内。2 h/次测量导管中的混凝土面，30 min/次测量混凝土面，适当增加开头的浇筑次数和结尾的浇筑次数。

（9）禁止不达标的混凝土入槽浇筑，在夏季进行浇筑施工时，严格将混凝土的温度控制在28℃之内。

（10）在进行混凝土浇筑时，如果泥浆混入混凝土中或导管爆浆，施工人员应立即报告监理人员，并对产生的问题进行研究处理。

（11）若混凝土防渗墙的顶部高于50 cm，则必须将其凿除，重新浇筑。

5 塑性混凝土防渗墙成墙质量检查

塑性混凝土防渗墙的施工单位要检查浇筑的质量。检验方法如下：

（1）塑性混凝土防渗墙完成浇筑后，塑性混凝土防渗墙成墙，施工方向监理机构上报完整的施工资料，让监理机构对其进行审核，监理机构根据施工资料确定浇筑检查方法和浇筑位置，最后得出检验方案。

（2）在塑性混凝土防渗墙成墙一个月后，进行钻孔检查，依据防渗墙的中心线设置检查孔，每50 m设置一个以上的检查孔，孔斜小于0.5%，孔宽≦1.0 cm，孔深＞1.0 m，每个检查孔要进行注水试验，测试其力学性能，并对芯样进行描述。

（3）塑性混凝土防渗墙浇筑槽口的取样数量与常规取样数量相同，每一个检查孔的取样数量大于3组。抽取一定数量的试样，在室内对塑性混凝土防渗墙进行弹模、抗压、抗渗强度、抗拉强度的物理力学性能试验。

（4）塑性混凝土防渗墙的质量检查要依据《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》（SL 174-2014）进行，注水试验标准为K（i×10-7cm/s）。

（5）利用黏土水泥浆（黏土含量＜30%）对塑性混凝土防渗墙的检查孔进行压浆封孔。

（6）对不合格槽孔段，施工方要增加其检查孔的数量。

（7）对不合格槽孔段，施工方必须立即对原因进行分析，并制定解决方案向监理机构提交审批，监理机构对解决方案审核通过后，施工方对不合格槽孔段进行合格处理。

（8）塑性混凝土防渗墙的墙头要进行开挖检查，监理机构依据实际的施工环境与质量检查结果确定开挖的部位和数量。

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2016-11-19）

马建泉（1980-），男，广东五华人，工程师，大学本科，目前从事水工建筑工作，通讯地址：广东省五华县水寨镇前进街

60号，邮编：514400，手机：13710892427。