水库大坝混凝土防渗墙施工技术探究

郑建安

(福建省南安巿眉山乡政府，福建 南安 362314)



水库大坝混凝土防渗墙施工技术探究

郑建安

(福建省南安巿眉山乡政府，福建 南安 362314)

近年来，我国水利事业在取得巨大的发展的同时，也暴露了不少的缺陷。其中以水库大坝混凝土渗漏问题最为突出。一般来说，防渗墙必须要具备足够的防渗性与耐久性，并且其弹性模量及各项强度指标均应能满足结构稳定的需要，墙体与基岩、墙体与坝体及岸边中的防渗没施必须连接紧密、牢靠。因此在实际施工过程中，应根据防渗墙的工程性质、结构型式、所承受水头的大小等因素来选择施工技术。文章结合具体工程实例，对水库大坝混泥土防渗墙施工技术进行了研究。

水库大坝；混凝土防渗墙；施工技术；防渗措施

0　引　言

相比较其它垂直防渗措施，混凝土防渗墙具有适应各种松散透水地基的复杂的水文地质与工程地质条件；施工进度较快；成本较低；便于机械化施工及防身效果显著等优点，尤其是便于抢工期的优势，使得该技术被广泛的应用到我国的水利水电工程中。一般来说，防渗墙必须要具备足够的防渗性与耐久性，并且其弹性模量及各项强度指标均应能满足结构稳定的需要，墙体与基岩、墙体与坝体及岸边中的防渗没施必须连接紧密、牢靠。因此在实际施工过程中，应根据防渗墙的工程性质、结构型式、所承受水头的大小等因素来选择施工技术。

1　混凝土防渗墙施工概述

1.1施工程序

混凝土防渗墙的施工程序一般可分为：造孔前准备、造孔、基岩鉴定、终孔验收、清孔换浆、清孔验收、浇筑泥浆下混凝土前准备、浇筑泥浆下混凝土、全墙质量检查与验收，与坝体防渗设施的连接等。

造孔采用专用的钻机与钻具进行。造孔过程中，自始至终均需采用膨润土或优质黏土制成的泥浆戽着孔壁。泥浆的各项性能指标，必须达到施工技术规范的要求；当其中一项或数项达不到要求时，应添加泥浆处理剂。

清孔换浆的目的是清除孔底岩面以上的淤积物，将孔内含有大量砂粒和岩屑的泥浆更换成新鲜泥浆，还要将孔段两端已浇混凝土弧面上附着的黏稠泥浆、岩屑等刷洗干净。浇筑过程中，要求孔内混凝土顶面的上升速度至少应≥≥2m/h，且应均匀上升；导管底口应始终埋入混凝土中，埋入深度最小应≥1m，最大≤6m[1]。

1.2造孔与清孔

1.2.1造孔工程量计算

造孔作业是靠单个钻孔逐渐加深来完成的，因此，通常以单个钻孔进尺数的累计来表示造孔工程量。用计量单位来计算造孔工程量具有应用范围较广；能准确地反映出造孔作业的实际情况及形象画貌，并便于分析与对比主、副孔工效；简便实用，易于理解和掌握等优点。

在具体划分槽孔之前可用下式粗略计算一整道墙板型混凝土防渗墙的造孔工程量：

(1)

式中：M为造孔总进尺；F为墙的总截水面积；D为终孔钻头直径，等于设计墙厚；B为槽孔套接时重复进尺系数，当槽子乙长度大多为10m左右时可釆用1.08，5m左右时可采用1.16，3m左右时可采用1.27。

应当说明的是，计算造孔进尺数时，所使用的孔深均以孔口导墙顶部为零点。因此，计算出来的造孔进尺包括了导墙高度范围内的进尺，而这部分进尺已经在架设导墙时完成了。为了不干扰造孔过程中对孔深的准确丈量，可将导墙部分的进尺计入，但在二个档孔的造孔作业完成后，应当分别统计出导墙部分进尺数和实际完成的进尺数，以便使槽孔的造孔工效、材料消耗。成本分析等能符合实际情况。

1.2.2槽孔长度的选择与划分

实践证明，在保证造孔安全、成墙质量的前提下，槽孔长度应考虑3个主要因素：①工程地质与水文地质条件；②单个槽孔的造孔延续时间；③混凝土浇筑能力，即混凝土的拌和与运输能力等。

为了保证泥浆下浇筑混凝土的质量，根据规定，孔内混凝土顶而的上升速度应>2 m/h。按此要求，最长的槽孔长度可用下式计算：

最长的槽孔长度=

(1)

一般情况下，常用一个工地的最大混凝土浇筑能力来控制槽孔长度；但由于工期、施工安排等特殊原因必须建造较长槽孔时，因而也有用最长槽孔长度来设计最大混凝土浇筑能力的。

需要着重指出的是，以往在考虑选择槽孔长度时，往往忽略泥浆质量这一因素。质量较差的泥浆，形成的泥皮厚而疏松，极易从孔壁上脱落，从而增加了发生塌孔事故的可能性。当受特殊条件的限制，无法找到质量较好的泥浆时，则造孔延续时间应尽可能缩短，槽孔长度也应随之缩短[2-3]。

2　泥浆配合比试验

对于混凝土防渗墙施工而言，泥浆性能指标中首要的指标是比重，因为其大小是否合适，直接关系到成墙质量的优劣。因此，在进行泥浆配合比试验时，首先要确定泥浆比重的大小。

实践证明，确定泥浆比重的最好方法是进行泥浆—水泥浆絮凝试验。试验的方法：拌制5种或5种以上不同比重的不掺加任何泥浆处理剂的黏土原浆5L，按水泥浆与泥浆的体积比1100加入水灰比为0．51的浓水泥浆，不同时段后用漏斗黏度计测量其变化着的黏度值，并观察泥浆中絮凝团块的出现情况，依此来判定泥浆的絮提程度。初步规定：60 min即发生整体絮凝而失去流动性的，称其为“严重絮凝”；60 min仍具有流动性，120 min基本上整体絮凝而无法测定其黏度的，称其为“中度絮凝”；8h层只是黏度略有增大，24h后仍具有流动性，并且未出现絮疑团块的，称其为“轻度絮凝”。 “轻度絮凝”的泥浆正常情况下能够保证成墙质量，不会对墙身、墙段间接缝、墙底与基岩结合的质量造成不良影响。因此，发生“轻度絮凝”时的比重值，就是我们要选定的比重值。比重值被确定之后，单位体积泥浆中的加土量(kg/m3)也随之可以确定下来。

3　混凝土浇注工艺

一个工地应当拥有的混凝土拌和与运输机械的数量，一般以能满足该工地最长槽孔孔内混凝土顶面每小时上升4．0m的方量来进行计算，并要考虑备用机械。根据工期要求，有时也应考虑满足2～3个槽孔同时浇筑的需要。孔口料台的结构应当既稳固又简单，能够方便地均匀分料给每一根导管；还应当力求在清孔验收合格后2h内搭设完毕，最长也不应长于3h。当混凝土顶面距孔口5m左右时，为使浇筑作业顺利进行，需加快排除孔口泥浆，以减少浆柱对混凝土的压力。

开浇阶段完成后应立即进入连续浇筑阶段。这一阶段的关键是要保证防渗墙的墙身质量。在此阶段，若孔内混凝土顶面最低上升速度大于2m/h，来料既连续且质量又合格，各项操作正确无误的情况下，浇筑作业可以持续顺利地进行，往往能做到既优质又高产。

终浇阶段与连续浇筑阶段之间没有明显的界限，一般认为混凝土顶面距槽孔孔口5m左右时，即进入终浇阶段。其关键是要保证墙身上部的质量。终浇阶段孔内泥浆的比重相对增大，而导管内混凝土的冲力相对减小，使得浇筑作业往往不象连续浇筑阶段那样顺畅。这时，一方面要格外注意来料的质量与数量，使孔内混凝土顶面上升速度持续>2m/h；另一方面在不影响槽孔孔口安全的前提下，可尽量降低孔内泥浆液面，减少管外浆柱压力，这样，终浇阶段即可顺利通过并结束[4-6]。

4　实例分析——某水库大坝混凝土防渗墙施工分析

4.1工程简介

我国南方某中型水库，其主要功能是：作物灌溉、防洪、发电、城市供水等。水库总容量为2 587 m3，水工建筑及工程等别分别为3级和Ⅲ等。本次工程是对拦河大坝进行加固，施工技术采用C8低弹模混凝土防渗墙，施工材料主要通过公路转水库进库运输运至工地，并对原大坝坝顶进行了加宽。本次混凝土防渗墙划分38个单元槽段施工，墙体材料采用低弹模混凝土[7]。

4.2混凝土防渗墙施工方法研究

1)单元槽段的划分。通过综合考虑地质、墙体深度等因素，发现施工中坝体填筑质量较差、裂缝及坝顶平台沉陷较为严重，因此本次施工修改了原计划的38个槽段施工方法，将防渗墙改为44个槽段施工，投入施工钻机14台。

2)混凝土导向槽。为了满足施工平台宽度要求，降低了坝顶高度，然后制作导向槽，开挖了深1.2m，宽1.6的沟槽，导向槽工艺采用现浇钢筋混凝土连续板梁。

3)泥浆制备及输送。本工程选用的造孔泥浆性能指标见表1。

表1　选用造孔泥浆指标表

泥浆主要通过造孔制浆和部分膨润土浆进行净化回收，重复使用，净化的泥浆通过坝顶下游边沿的泥浆管，送到坝顶右岸的储浆池，清孔或需补浆时，再打到槽孔。

4.3钻机造孔

1)造孔机械的选择。由于该工程地质为心墙黏土地层，因此选用了钻劈法进行造孔。

2)冲击钻机造孔工艺：本工程采用钢绳冲击钻和钻劈法造孔成槽，槽段造孔先钻进主孔，后劈打副孔。在对基岩进行造孔时，应根据实际选择造孔方法，如：弱风化岩层往往采用“重打冲击”法，强风化岩层则采用“轻打克取”法。

4.4泥浆下混凝土配合比

通过前期试验，最终确定了本次工程使用的低弹模混凝土配合比见表2。

表2　防渗墙低弹模混凝土配合比表

4.5工程效果

通过该省水利水电工程质量监督检验站检验，最终得出本次工程混凝土质地均匀、密实性较好，槽段间无夹泥层。基岩保持着良好的完整性，没有沉渣出现，完全符合设计要求。

5　结　语

总的来说，水库大坝混凝土防渗墙施工不仅要结合防渗墙的特点，还要结合具体的施工技术影响因素，来选择具体的混凝土防渗墙施工技术，只有这样才能确保水库大坝的质量。同时还要掌握好具体的工程质量控制和技术的熟练程度，并指导工程施工，以保证防渗墙的质量和安全。

[1]张寅虎.水电站大坝施工实践及其技术探讨[J].中国水运:下半月，2011，11( 10):182-183.

[2]徐隽.浅谈茂化水库混凝土防渗墙施工[J].广西水利水电，2009( 03):82-84.

[3]王立彬,燕乔,毕明亮.病险水库除险加固中混凝土防渗墙新型接头的研究[J].长江科学院院报,2009,20(S1):66-68.

[4]王保申,孟凡会.混凝土防渗墙在小仕阳水库中的应用[J].地下水，2012(03)：78-79.

[5]张晓东,郭瑞亮.浅谈混凝土防渗墙施工技术[J].内蒙古水利，2013(03)：87-90.

[6]陈培国.混凝土防渗墙施工质量控制探究[J].内蒙古水利，2012(01)：12-14.

[7]康文涛,张恒.基于水利工程混凝土防渗墙的发展与应用[J].黑龙江水利科技，2012(02)：55-56.

1007-7596(2016)07-0020-03

2016-06-12

郑建安(1978-)，男，福建南安人，助理工程师，从事水利工程施工管理工作。

TV543.8

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