水库大坝混凝土防渗墙施工质量控制及实施效果

阿拉坦吐力古尔

（新疆塔城地区XX 工程建设管理局，新疆 塔城834700）

1 混凝土防渗墙概述

混凝土防渗墙是修建在松散透水层的防渗连续墙，通过连续造孔，并用泥浆进行固壁，向槽孔灌注泥浆用于防止槽壁发生坍塌， 然后向灌注泥浆的槽内继续灌注混凝土，用于将其中泥浆进行置换，以此构建出连续墙体形成混凝土防渗墙。 混凝土防渗墙主要适用于大型水利工程的防渗加固， 具有极为广泛的适用性，最大建造深度可达100m，能够应对复杂的地质环境，施工过程较为安全，且在目前较为先进的槽孔接头施工工艺的支持下， 其渗透系数可达10-7cm/s以内、 允许渗透比降可达60～100的范围，但混凝土防渗墙也具有一定劣势，如施工速度相对较慢。

2 水库工程背景概括

新疆某水库处于峡谷区，是一座山区拦河水库，总库容约650万m3， 主要用于农业灌溉的中型水库。大坝为碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝， 水坝最大坝高65m，坝顶宽度最窄处6m，坝顶防浪墙高1.5m，设计水头65m，所处河床宽度80m，河床覆盖层以卵石混合土为主，厚度在28.9～58.3m之间，岩性分布较为稳定，除少量的薄层砂砾透镜体外，无泥、砂等弱夹层。 根据勘探资料显示， 卵石混合土层的密度1.96～2.13g/cm3， 其相对密度0.35～0.69， 纵波速度为1350～1790m/s；地震面波速度将该层分为表层、中部层及下部层3个小层， 其中表层深度在2.5m以内，地质结构较为松散，中部层深度为2.5～23m，地质结构属于中等密度，下部层深度大于23m，地质结构属于密实程度，并具有一定胶结。河床覆盖层的渗透水系数2.23×10-2～7.55×10-3cm/s，属于强透水，坝基允许的承载力为400kPa， 坝基的变形模量在35～45MPa之间。

由于该水库坝基的河床覆盖层特性， 以及坝基具有强透水性的砂砾， 对于水库大坝的防渗具有较高的要求， 因此将采用垂直式混凝土防渗墙施工技术。 水库大坝防渗墙施工流程如图1。

图1 水库大坝防渗墙施工流程

3 水库大坝混凝土防渗墙施工质量控制

3.1 造孔质量控制

3.1.1 施工平台修建

施工平台修建主要是为了施工车辆及设备的通行、移动，所以在进行施工平台修建时需设置足够尺寸。由于此大坝坝顶最窄处仅6m，因此需将大坝高低调低2m左右的高度，以便于施工；为了有效避免不良影响发生，不可在大坝坝顶处布设泥浆池；施工平台的上游区域在用于道路通行作用下， 其下游可作为施工作业区域使用。

3.1.2 导向槽修建

导向槽是进行水库大坝防渗墙施工时所构建的临时建筑物， 其主要是沿防渗墙轴线布设在槽孔上部，起到支撑孔壁的作用，通常使用C20混凝土进行浇筑构建。 通过导向槽的构建可实现水泥浆液面的平衡性及承担一定的外部负荷。 而在水库大坝防渗墙施工中，需要有效确保导向槽的平稳性：由于本水库的造槽采用冲击钻机与液压抓斗结合的方式，在未嵌入基岩阶段将使用冲击钻机成槽， 前期使用倒锤法、后期则使用重锤法；液压抓斗倒垂成槽时，需在相隔2m测1次，以确保成槽的斜度（垂直度）可控制在允许范围内（＜0.4%），若超出允许范围，需使用纠偏固定架对其进行修正。

3.1.3 槽孔护壁处理

完成导向槽的浇筑施工后， 便可进行槽孔护壁施工。 由于防渗墙施工所使用的材料为混凝土，因此，为了确保成槽的成功率，应采用泥浆护理的方式进行护壁处理。 泥浆具有良好的流动性、稳定性，且加上泥浆特有的物理特性， 在成槽施工中可很好地起到润滑及冷却机械臂的作用。

3.2 防渗墙接头质量控制

防渗墙接头是指水库大坝地基、堤岸、混凝土结构及墙体之间的连接部位， 在水库大坝的基岩连接施工中， 为更好地确保防渗墙接头能够垂直深入基岩面，需要确保接头管得到有效的连接安装，并且达到防渗墙在砂砾层中的修建厚度与墙体的厚度相一致。 混凝土构建物中的防渗墙接头施工主要采用灌浆浇筑或高压喷射灌浆进行施工； 施工过程中为了有效减少连接施工， 应在各个墙段之间选择合适的槽段长短；为了更好地确保连接区域的施工质量，需根据挖槽方式不同选取相应的施工方式，如钻凿法、接头管法或软接头法等。

3.3 清孔换浆质量控制

槽孔、封孔施工完毕得到验收之后，还需检验槽孔中的泥浆是否满足混凝土浇筑的施工标准， 若不满足要求时需立即进行清孔更换泥浆处理， 本工程中清孔换浆主要使用抽渣筒进行各段的捞渣换浆处理。完成初次清孔换浆并进行验收后，需采用气举反循环清孔工艺进行二次清槽。 通过在安装混凝土导管前进行2次清孔换浆可有效地将孔底沉淀控制在标准范围内（＜10cm）；若进行2次清孔换浆后，孔底沉淀仍较多，应检查刷子钻头是否存在泥屑，并使用圆形钢丝刷往返进出孔口，以进行接头孔壁的清洗。

3.4 浇筑质量控制

3.4.1 接头管和导管铺设

接头管主要起到混凝土浇筑后能形成统一的整体，并在单元部位构成U型连接口。 通过接头管还可增加混凝土墙体的防渗水平。在施工过程中，接头管是在成槽施工完毕后进行施工， 落实混凝土浇筑期间，需要使用2套导管升至施工高度，之后便可借助吊机进行施工。

3.4.2 帷幕灌浆管埋设

此步骤需要严格按照设计标准及施工规范进行，以此实现防渗墙与帷幕灌浆形成的防渗结构体。

3.4.3 混凝土浇筑

实施混凝土浇筑时需要严格控制导管的入孔速度，通常间隔30min便要对孔口内的混凝土液面情况进行详细检验， 间隔2h对导管内混凝土的深度进行精确测量，防止出现较大的混凝土高差。浇筑槽孔混凝土时，应严格控制导管的装卸速度及铺设深度，且混凝土的初存量需满足初次混凝土入孔后导管埋设深度为1～6m的混凝土用量。 当槽孔施工中混凝土浇筑即将完成时，需要逐步提升导管的振动频率，以进一步增强浇筑的混凝土墙体的密实性。此外，槽孔混凝土浇筑完成后需设置槽孔盖板， 防止其他区域混凝土浇筑时造成混凝土散落至槽孔内， 造成混凝土浇筑质量的降低。

4 施工质量控制实施效果

4.1 工程竣工检测效果

该水库混凝土防渗墙工程施工完毕后， 由当地的水利工程质量检测中心站进行质量检测。 检测时使用工程勘探物探仪器对水库大坝墙体进行连续检测，分析墙体构建的均匀性、连续性，并查找在浇筑过程中可能会出现的质量问题等。 另外检测中还应用钻孔实物取芯检验进行辅助验证。

根据墙体连续检测结果显示， 水库外坝中的各处渗水点已经得到改善， 所形成的沼泽状态区域已消失，河床段区域的基础渗水得到有效控制；水库坝体得到显著加固，抗滑、抗震性能具有显著提升。

此次钻孔实物取芯检验中的取芯率达98%，经过对混凝土样本容重分析发现，均值达2.35g/cm3，结果高于相关规范标准。 另外，样本分析显示，混凝土接头状态优良，未发现混浆夹泥、断裂的状况发生；本次钻孔取芯均采样均直至孔底处， 通过对样本的观察发现，混凝土防渗墙的铅直度极高。

通过检查孔注水试验结果显示， 各区域防渗墙的透水率均在规范标准内（5Lu），如表1。

表1 水库大坝防渗墙检查孔注水试验结果

混凝土试模检验结果显示， 混凝土的平均强度达15.31MPa，最大抗压强度20.8MPa，最小抗压系数10.5MPa，混凝土的抗渗系数均在W8之上，弹性模量均值为2.85万MPa，混凝土的整体保证率达100%，且变差系数仅0.18。 各项混凝土试模检验结果均较为优异。

根据本次水库大坝混凝土防渗墙的综合质量检测结果可得， 混凝土防渗墙的各项指标均符合设计要求，施工工序得到较好的控制，通过完整的质量控制系统对工程建设质量起到了良好的监督及管理。

4.2 水库大坝运行观测成果分析

工程除险加固施工结束后对水库的混凝土防渗墙进行连续的跟踪观测，结果显示：水库防渗墙前后水位差距变化较大， 同一断面防渗墙前后水位最大差值12.7m，最小值也达8.9m；通过对水库大坝浸润线的实际值与理论值的对比发现，实际值较小，符合设计要求，并且通过实际浸润线可以显示出，水库防渗墙前后的水位差值显著。 水库大坝浸润线实际值与理论值对比如图2。

图2 水库大坝浸润线实际值与理论值对比

水库大坝通过除险加固施工后渗流场出现了显著变化，并且坝体浸润线发生了显著降低。根据新建测压管孔位与旧测压管相比较显示， 在实施除险加固施工后水库坝体的渗压水位发生了下降， 由此可见， 混凝土防渗墙施工对于坝体浸润线的能够起到一定的影响效果。

5 结语

（1）水库大坝混凝土防渗墙是水利工程除险加固中一种主要的加固措施， 在施工前应做好必要的前期准备工作， 施工过程中严格依据设计要求及标准规范进行操作， 从而保证水库大坝混凝土防渗墙工程整体的施工质量。

（2）通过详细的工程案例，对混凝土防渗墙施工质量控制及实施效果进行了详细分析， 研究结果表明，施工过程中不仅需要依靠先进的施工技术，还要具有良好的施工管理，以提升水库大坝的防渗能力，而对于水库大坝防渗墙施工， 其关键内容是施工质量控制，通过施工环节质量控制，可以更好地保证水库大坝效益。