低弹模混凝土防渗墙施工技术探讨

潘才发

(福建省水利水电工程局有限公司， 福建 泉州　362000)



低弹模混凝土防渗墙施工技术探讨

潘才发

(福建省水利水电工程局有限公司， 福建 泉州362000)

水利工程加固施工中，低弹模混凝土防渗墙的运用日益广泛。本文以实际工程为例，对水库加固工程中低弹模混凝土防渗墙的施工技术进行分析探讨，并对低弹模混凝土防渗墙的材料、机械要求、工艺流程、施工操作、施工监测和质量控制等进行阐述，以期为类似工程提供参考。

低弹模混凝土； 防渗墙； 沉槽； 清孔； 浇筑

1　工程介绍

后井水库位于漳浦县杜浔镇过洋村，所在河流为鹿溪支流的龙潭溪，主河道长9.4km，总库容2188.14万m3，设计灌溉面积3.4万亩，有效灌溉面积2.3万亩。该水库为中型水库，属Ⅲ等工程，大坝等主要永久性建筑物级别为三级。大坝为均质土坝，最大坝高28.1m，坝顶长287m，坝顶宽度5.2m，坝顶高程64.00m。

大坝采用低弹模混凝土防渗墙结合帷幕灌浆防渗，低弹模混凝土防渗墙全长337m，从左岸延伸至右岸，桩号0-050～0+287，墙体厚0.6m。防渗墙墙顶高程：左坝肩防渗墙墙顶高程62.50m；大坝坝体防渗墙布置在上游侧挡土墙(防浪墙)下，墙顶高程61.50m。防渗墙底部嵌入基岩的深度：左坝肩及左岸坝段，桩号0-050～0+061.9，深入到强风化岩底板；河床段坝基强风化岩深度小于3m时，桩号0+061.9～0+169.4，深入弱风化岩0.5m；右岸坝段强风化岩深度大于3m时，桩号0+169.4～0+287，深入强风化岩3m。最大的防渗墙高度为26.05m。

2　工作原理与特征

在水利水电工程中，通常将混凝土防渗墙的厚度定为60～100cm，比较单薄。因为混凝土防渗墙深埋在地基中，要求墙底嵌入到基岩或不透水层中一定深度，防渗墙的顶部要与坝体防渗设施连结在一起，墙后地基承担了全部水平荷载，与弹性地基上的薄板相似，与一般起承重或挡土作用的地下连续墙相比，其工作条件不同，所以采用墙体材料的标准也有差别。随着施工技术的不断进步和发展，高强混凝土和低强度低弹模高抗渗混凝土这两类混凝土会成为主要的防渗墙墙体材料。由于低弹模混凝土防渗墙与普通混凝土防渗墙相比弹性模量较低，适应不均匀受力及变形的能力较强，能够很好地改善墙体的应力状态，因此在进行除险加固和覆盖层基础上的混凝土面板堆石坝工程中，可以节省大量的投资成本，同时低弹模混凝土防渗墙施工具有工期短、工作面狭窄等特点。

3　施工材料与机械

塑性混凝土属于混合性材料，主要是将水泥、水、黏土、膨润土、石子、沙等原材料搅拌在一起，进行浆体浇筑凝结后形成的。选择组成材料时，通常要满足以下要求:ⓐ选择32.5级的复合硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥作为组成材料，此外粉煤灰硅酸盐水泥也可是备选对象；ⓑ石英含量较高、颗粒饱满、具有平滑筛分曲线的河沙可作为细骨料(沙)的选用对象，人工沙也可选择，细度模数在2.4～2.8之间；ⓒ粗骨料(石子)的粒径要从大到小连续排列，但最大的粒径应小于40mm[1]，条件允许的情况下，最好选择最大粒径在20～31.5mm间的一级骨料，用二级配骨料时，小石与中石的比例需大于4∶6，应该选择有机钠基膨润土，黏土的黏粒含量大于50%；ⓓ成槽使用液压抓斗的方式进行施工，为了保证成槽的垂直度，在成槽机械上设有随机检测纠偏装备。

4　主要施工工艺

4.1混凝土防渗墙施工工艺流程

混凝土防渗墙施工工艺流程见图1。

图1　混凝土防渗墙施工工艺流程

4.2划分槽段与成槽工艺

防渗墙施工分一期槽和二期槽两个阶段。根据设计图纸的要求，成槽工艺采用“两钻一挖法”[2]。根据设计划分槽段，对比设计深度与实际深度。一期槽、二期槽的确定以地层情况、墙深度、成槽方法和浇筑强度为依据，确定为6.0m。

施工时，分两期开展挖槽、浇筑混凝土工作，施工方法是跳孔法，即先对一期槽孔进行造孔和混凝土浇筑操作，一期完成后再对二期进行同样的操作。

为使墙段的连接质量得到保障，采用“接头管法”进行墙段连接施工。即在一期槽孔浇筑前，于槽两端下设钢管，待混凝土初凝后，按一定速度将其拔起，形成接头孔。二期槽孔浇筑混凝土时，接头孔靠近一期槽孔的侧壁形成圆弧形接头，墙段形成有效连结，见图2。

图2　低弹模混凝土防渗墙平面图 (单位：mm)

4.3成槽的工艺技术

分段进行防渗墙施工操作。以地层特点为依据，确保防渗墙成槽施工的方法为“两钻一抓”法，用冲击钻机钻凿主孔，鉴定完终孔后，两个主孔之间的副孔用液压抓斗(沉槽机)抓取，再将其移动到岩石顶面，根据规定的孔深用冲击钻机凿除岩石部分。槽孔的施工主要分两期，完成一期槽孔的施工后再进行二期槽孔的施工。在同一个槽孔中，主孔要用冲击钻机进行施工，钻到终孔规定的深度后，验收单孔孔形，孔位出现的偏差应小于3cm，孔斜率应小于0.4%。验收合格后，副孔采用抓斗抓挖，在抓斗不方便操作的卵石层地方，副孔要用冲击钻机进行钻劈。主孔应避免在进行抓斗造孔时出现偏斜情况[3]。两钻一抓的主、副孔划分和成槽工艺见图3。保证副孔长度不大于抓斗的最大开度，通常规定其要小于抓斗最大开度的2/3，否则抓取较困难，易出现漏抓的情况。如果地层是黏土或沙土层，为提高主孔钻进的效率，要选用回转钻机操作。

1—用冲击钻机钻凿的主孔；2—副孔，用抓斗挖掘；3—抓斗图3　钻抓法成槽工艺

4.4泥浆护壁功能

固壁采用优质的膨润土泥浆。固定式泥浆搅拌站应建立在大坝下游，可以进行集中制浆，制浆站设置ZJ-400型的高速搅拌机和储浆池(容积为6.0m×4.0m×2m)；用2PN、3PN泥浆泵将储浆池内的泥浆送到施工槽内。进行浇筑混凝土操作时，回收孔内泥浆需要采用插入式泥浆泵。

4.5清孔换浆工作

造孔工作完成后，应全面检查造孔质量。各项检查均符合要求后，才可以清孔换浆。该工程用掏捞法进行清孔换浆。掏捞换浆时用捞沙桶反复清理各个单孔，直到孔底淤积厚度符合标准之后再停止。完成清孔换浆工作1h后再次检查，需要符合下列清孔标准：

a.孔底淤积的厚度小于10cm。

b.如果使用黏土泥浆，孔内泥浆的密度保持小于1.30g/m3，黏度应小于30s，含砂量应小于10%。

c.二期槽孔清孔换浆工作完成前，接头混凝土孔壁上的泥皮需清理干净。用钢丝刷子钻头分段刷洗，直到刷子钻头上没有泥屑，孔底淤积没有增加为止，完成清孔工作后，在4h内开始浇筑混凝土。

4.6浇筑泥浆下混凝土

混凝土浇筑是关键工序。当检验成槽清孔符合要求后，进行槽孔混凝土灌注工作，浇筑方法使用直升导管法，连续浇筑，不能出现中断。依据槽孔的具体长度，在每个槽孔处设置2 ～3根导管，可以保证混凝土面的均匀升高，导管与孔端的距离大约为1m，用相同的距离分布导管[4]。进行混凝土浇筑工作前，将可浮起的隔离塞球放在导管内，为了保证施工质量，开浇时将适量的水泥砂浆注入其中，然后再注入足够的混凝土，若球浮出浆面就可以进行回收工作，管底口被混凝土全部包住后，继续进行混凝土的浇筑作业。

4.7墙段连接工作

用骑缝孔进行防渗墙槽段的连接，孔径和孔深分别为21.9cm和8m，只有完成墙身混凝土浇筑工作28d后，才能进行骑缝孔处理工作。回填骑缝孔之前需要先洗孔，将C15细骨料膨胀混凝土回填到孔内，保证回填的密实度。

5　施工后全面检查质量

与常规混凝土防渗墙一样，塑性混凝土防渗墙也需要检查检测混凝土的质量和墙体质量，但它们采用的检查方法不同。因为塑性混凝土的强度不高，钻孔取芯的方法不适用于从混凝土上取芯，只能在混凝土浇筑时，现场取得成型试件，防渗墙的实际性能指标被试件的试验结果所取代[5]。检査混凝土防渗墙成墙质量时，钻孔取芯法、超声波法和地震透射层析成像(CT)法、注水试验法是最常用的方法。无损检测方法是检查塑性混凝土的最佳方法，包括超声波、地震透射层析成像(CT)法等，防渗墙的连续性、接头孔的连接质量都可以用这些方法检测。

6　结　论

综上所述，低弹模混凝土防渗墙施工具有施工成本低廉、和易性良好、质量稳定、耐久性佳等优点[6]。本文以实际工程为例对低弹模混凝土防渗墙的施工技术进行了探讨，工程施工后效果良好，可以达到混凝土的抗渗要求。

[1]关志诚.土石坝基础混凝土防渗墙关键技术指标选择[J].水利水电技术,2009(5):31-34.

[2]李金玉，曹建国.水工混凝土耐久性的研究和应用[M].北京:中国电力出版社，2004.

[3]黄荣卫.低弹模混凝土防渗墙在土石坝工程中的应用[J].大坝与安全，2006(3):50-52.

[4]蔚高洋.低弹模混凝土防渗墙在某土石坝加固中的应用[J].浙江水利科技，2006(2):37-39.

[5]涂葵阳,盛丽娟.塑性混凝土防渗墙技术在福山水库大坝除险加固工程中的应用[J].水利建设与管理,2006(1):56-57.

[6]夏建军,刘承.对水能资源管理的若干认识[J].中国水能及电气化,2007(11)：16-20.

Discussion of low elastic modulus concrete cut-off wall construction technology

PAN Caifa

(FujianWaterConservancyandWaterPowerEngineeringBureauCo.,Ltd.,Quanzhou362000,China)

Low elastic modulus concrete cut-off wall is used more and more widely in the reinforcement construction of water conservancy projects. In the paper, actual project is adopted as an example. Construction technology of low elastic modulus concrete cut-off wall in reservoir reinforcement project is analyzed and discussed. Low elastic modulus concrete cut-off wall material, mechanical requirements, technological process, construction operation, construction monitoring, quality control, etc. are expounded so as to provide reference for similar projects.

low elastic modulus concrete; cut-off wall; sediment tank; hole cleaning; casting

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.01.003

TV543

B

1005-4774(2016)01-0005-03