水利工程防渗墙构造设计及混凝土浇筑技术

黄頔 宁夏赛禹水利勘测设计有限公司

水利工程所在区域，经常会出现软土地质或破碎岩层，除了增加施工难度外，还容易发生坝基、坝体的渗水问题，并且会随着时间推移，渗漏问题加重，对水利工程主体结构的稳定性也构成威胁。

一、水利工程防渗墙构造设计

（一）科学选择防渗方案

根据作业条件、现场环境的不同，可供选择的防渗方案也存在明显差异。例如，土石坝因为滑坡或开裂等原因发生渗透的，可以选择高压喷射灌浆的方式，一来起到封堵裂缝、防止渗水的效果，二来也发挥了加固工程结构、提高坝体稳定性的作用。或者是采用帷幕灌浆、增设黏土截水槽等方式，也能够发挥水利工程防渗的效果。如果是围堰出现了渗漏，则考虑钢板桩或连锁管桩防渗，其优点在于机械化作业，施工效率高，但是对于坚硬岩石地质不宜使用。混凝土防渗墙克服了传统防渗技术的缺陷，是一种优先级较高的水利工程防渗方案。

（二）防渗墙的布置与构造

混凝土防渗墙的平面布置需要考虑槽孔稳定性的问题，因此需要沿坝顶纵向仅限于坝基有砂卵石覆盖层的河槽段，轴线则位于坝轴线上游2m处，采取封闭式模式，墙体嵌入基岩中，嵌入的深度不能小于0.6m，墙顶高程要在73.0m，这样可以保证良好的防渗效果。混凝土防渗墙采取分段挖槽浇灌施工方案，墙段之间采取半圆形钢结构接头管连接。同时在具体的施工中要选择合适的墙体材料和设计厚度，具体需要考虑抗渗透性、结构强度、适应变形等因素。

（三）防渗墙的构造设计

当防渗墙与水利工程的其他结构连接时，应重点进行节点的结构设计。为了避免节点的变形，设计了一种“插入式”结构，即在心墙中插入一定长度的防渗墙，一般为坝前设计水头的20%。插入部分现浇成型后，心墙与防渗墙牢固连接，防止变形和渗漏；第二种情况是防渗墙与岸坡的结合，适用于岸坡两侧大坡度的情况，将边坡岩体切成一定深度的规则孔，采用同样的浇筑方法使防渗墙与岸坡结合形成一个整体，浇筑混凝土与防渗墙连接形成一个整体。

二、水利工程混凝土浇筑施工技术存在的问题

（一）原材料质量问题

混凝土的原材料成分复杂，各个材料的质量又会直接影响混凝土的质量，而部分企业过于重视自身的经济效益问题，为有效节约开支，获得经济效益最大化，缺乏对原材料选购的监控，导致原材料存在质量问题，这会从根本上影响混凝土浇筑的整体稳定性。如水泥的强度、稳定性以及凝固时间达不到国家有关标准，存在水泥硬化之后的体积变化不均匀或者出现初凝时间过短、终凝时间过长等问题，既无法满足后期混凝土浇筑工作的顺利进行，延长施工工期，降低项目效益，还会由于混凝土体积不均匀导致其出现膨胀、裂缝等质量问题，从而影响整个水利工程的结构稳定，并为其带来一定的渗漏安全隐患。

（二）施工人员监管难度较大

水利项目工程往往具有施工量大、施工面积广的特点。由于工程体量较大，施工环节较为繁杂，在项目工程正式施工建造之前，就要求相关施工技术人员进入施工现场进行有效的勘测，结合实际情况设计出合理的防渗施工方案。并且在现场施工建造过程中还需要设置专职监管人员，确保施工技术人员能够按照设计方案的相关要求严格施工，科学施工，同时还应该结合施工现场的不同情况，综合运用不同的施工技术。但是由于施工现场的工作人员相对较多，并且施工流程比较复杂，实现全方位的有效监督管理难度较大。

三、水利工程防渗墙的混凝土浇筑技术

（一）严格把控原材料质量

为保证混凝土浇筑的整体质量，要严格把控原材质量，确保其满足工程设计的强度等级要求。在水泥的选择过程中优先选择收缩性小、凝结时间长、耐热性能高的水泥，以充分考虑水泥热化引起的温度应力对混凝土造成不良的物理反应，如矿渣水泥能够有效降低水热化；在外加剂的选择过程中，充分进行市场调研，选择口碑良好的生产厂家，确保外加剂的种类多样，如使用减水剂、缓凝剂等减少混凝土的用水量，以满足实际混凝土浇筑过程的使用需求。

（二）混凝土的配合比设计

在保证混凝土基础材料质量达标的前提下，不同的配合比例也会对混凝土材料的性能以及浇筑后墙体的防渗效果产生明显影响。因此科学设计配合比也十分关键。需要特别注意的是，为了改善混凝土的防渗性能，需要加入适量的外加剂，如减水剂、膨胀剂等。实际施工中，应根据设计好的配合比，制作混凝土的试件。若试件的抗压、防渗等性能指标未达到防渗墙施工要求，则调整配合比，之后重新制作试件，重复上述流程，直到某个配合比下制作的试件完全满足施工要求后，再进行混凝土的批量化生产，这对于提高防渗墙的施工质量以及防止材料浪费和控制工程成本也是大有裨益的。

（三）沟槽钻掘施工

水利工程混凝土防渗墙施工中沟槽钻掘方式的应用主要包括三种方法，即钻劈法、钻抓法、抓取法。在沟槽钻掘过程中，若是遇到砂卵石地层，或是覆盖层颗粒比较大时，钻劈法有着较好的应用效果，主要涉及对钢丝绳、反循环钻机的使用。对于粉土、软土的地质层，或者是小颗粒砂卵石层，抓取法都有着较好的使用效果。抓斗机是抓取法应用的主要施工设备。在对钻劈法进行应用过程中，由于需要将劈打落下产生的石渣全部排出孔位，选择合适的石渣排出方法极为重要，主要是结合钻机使用类型来决定。在使用钢丝绳冲击钻机进行钻掘时可借助接砂斗来对石渣进行排出处理；如果需要用到反循环冲击钻进行钻掘，则应采用砂石泵抽排的方式排出石渣。钻抓法的具体应用关键在于如何有效控制副孔抓掘长度。

（四）安装钢筋笼

在施工现场进行爆破作业的同时，加工制作钢筋笼。根据设计图纸，现场裁切钢筋，并将钢筋焊接得到钢筋笼。钢筋连接位置采用焊接方式固定，分节制作，并表上序号，按照序号依次将钢筋笼放入到沟槽内。首节钢筋笼的底部带有固定装置，其作用是避免浇筑混凝土导致钢筋笼移动或上浮，保证防渗墙的成型效果。从第二节开始，需要与上一节焊接固定。钢筋笼起吊前要检查四个吊点是否牢牢固定，吊运时注意不要发生碰撞，放置时要控制精度。

（五）混凝土浇筑施工

对于水利防渗墙施工而言，混凝土浇筑施工环节的控制极为重要，需对混凝土浇筑施工质量予以严格控制。一般来说混凝土浇筑最好是在完成孔槽清理后4个小时内进行。具体施工时，结合实际情况采用分层浇筑施工，其过程需对模板固定设置进行严格把控，避免在浇筑过程中出现模板变形、松动现象。由于混凝土具备一定流动性，在进行浇筑时应注意做好浇筑高度控制，避免导管内外出现较大压力差，确保混凝土能够很好地流动到需要进行填充的位置，并且注意控制好混凝土墙体的连续性。

（六）做好混凝土后期养护

混凝土后期养护是混凝土施工技术的关键环节之一。在混凝土后期养护过程中控制好保温、保湿、防风的时间比例，以保证混凝土浇注体的内外温差满足温控指标要求，尤其是在冬季施工过程中，要有效控制混凝土温差，妥善处理防冻和防裂两者之间的关系，避免影响混凝土内部结构的稳定性；有效利用混凝土的抗拉强度，当混凝土结构强度达到标准之后再拆除模板，以有效提高混凝土浇筑块的抗裂能力和结构稳定性，从而提高水利工程质量。

四、结束语

在水利工程中，防渗墙虽然是一项隐蔽工程，但是对于其质量管控要求丝毫不能放松。现场施工人员既要熟悉防渗墙布局方式、选型要求和施工流程，同时又要基于以往防渗墙施工的经验，重点从多个方面加强严格控制，才能高标准完成防渗墙的建设任务。