水利水电工程混凝土防渗墙施工技术

高 丽

（甘肃省水利水电学校，甘肃 兰州 730030）

混凝土防渗墙技术起源于意大利、法国，我国是从苏联引入该技术，根据调查混凝土防渗墙施工技术在水利工程中具有广泛的应用价值，尤其是在地形复杂的环境中，其属于垂直防渗处理的最有效方法。例如北京密云水库、山东青岛子月口水库等都应用了防渗墙技术。但是结合工程经验，混凝土防渗墙技术由于是在松散透水地基中造槽孔，因此墙体间的接缝问题是施工的关键，也是最容易出现质量隐患的位置，因此需要在使用该技术时做好施工质量要求。

1.工程概述

某水利水电工程开发的主要目的就是为了预防洪涝，满足周边城镇的工业生产和居民生活用水的需求，并且兼顾拦截泥沙的功能[1-3]。为了深入分析研究该工程，对项目的实际情况进行概括：项目的地形地貌，对地形地貌的分析是水利工程施工的关键环节，本工程的地貌相对比较简单，例如库区的地层比较简单，黄土覆盖的厚度达到100 m左右；区域构造，区域构造是本工程周期区域的地形构造，由于该工程位于平原地区，因此在距离本工程60 km的远场区主要是渭河断陷盆地北缘断裂；水文条件，按照水利工程的实际要求，水库的地下水可以分为上层滞水、潜水和承压水三个类型。

2.水利工程渗漏分析与计算

2.1 水利工程渗透的确定

在实施混凝土防渗墙施工前必须要对水利工程的渗透问题进行分析与计算。根据水利工程的相关资料表示，由于该水利工程的地基层主要为：一是基岩。砂岩为主，其透水性较小，虽然其表面经过风化作用，出现节理裂隙，但是其并没有影响岩体的透水性，因此为相对不透水层；二是黄土及黄土状。根据调查K＜5×10-5cm/s，因此不属于透水层。三是砂砾石层。根据分析水库内的沙砾结构相对比较简单，河床内的沙砾石相对松散，属于强透水层，阶地砂砾石层透水性则相对较弱，因此其渗漏的现象不突出。但是在该水利工程的两侧存在一条冲沟。例如右侧的冲沟长为2.1 km，沟底的高程高于沿河水库的正常蓄水位，因此综合考虑其存在渗漏的可能。在确定该工程容易出现渗透现象的区域后需要计算渗透量。经过计算大坝砂砾石层渗漏量为 Q=326 m³/d。

2.2 水利工程应用混凝土防渗墙的原因

防渗处理是本工程的重点与难点，针对该工程的地质环境特点，需要选择混凝土防渗墙技术，原因有三：一是通过混凝土防渗墙技术可以有效防止水利工程出现渗透现象，从而引发安全事故[4]。经验表明一旦出现渗透现象就会引发较为严重的安全事故，因此需要选择科学的防渗透技术。而混凝土防渗墙则可以满足该工程的防渗透要求，尤其是柔性的技术特征符合该工程的实际需要；二是降低坝基失稳。根据调查水利工程出现渗透会对岩土介质造成影响，例如渗透力会将水库地基中的颗粒带走，从而形成淘刷，久而久之会影响坝基的内应力，导致坝体失稳。三是从经济角度分析，运用混凝土防渗墙技术是最经济实用的，也是符合该水利工程设计规范要求的。

3.混凝土防渗墙施工具体方案

3.1 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2 m处，采取封闭式模式，墙体嵌入基岩中，嵌入的深度不能小于0.6 m，墙顶高程要在73.0 m，这样可以保证良好的防渗效果。本次工程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。结合本次工程的实际地质水文环境，混凝土防渗墙的允许渗透坡降JP=80，塑性混凝土Jp=40-50,墙体厚度设计为0.6 m。

3.2 防渗墙施工

由于本次工程采取的是导管灌注法，具体就是利用导管从泥浆底部向上灌注混凝土，各槽段采取接头管法进行连接，以此形成一道连续的地下防渗墙，所以其具体的施工工序为：从东坝头向西坝头的施工方法。

第一，施工准备。由于本次工程采取冲抓结合的施工方法，因此对于各项施工设备的要求比较高，尤其是对施工平台具有很高的要求。本次工程采取导向管灌注的方案，为了避免后期拆除导向管而导致坝体结构稳定问题的发生，采取不拆除导向管方案，因此工程采用“L”型钢筋混凝土导墙，这样可以有效解决上述问题。具体施工要求为：在导墙基坑开挖时，导向槽内的土方暂时不开挖，并且在拆模后向空隙内填土，这样做的目的就是保住其稳定性。导墙施工允许的误差要控制在5 mm左右，墙面的倾斜度小于1/500。

第二，槽孔建造。根据工程施工方案要求，本次工程分为20个槽段，采取2期分布施工，槽段的长度控制在8 m左右，根据坝基砂卵石层分布情况采取2个合龙段，这样可以减少水流对墙体的冲刷力。泥浆采取粘度较高的材质，并且在其中加入碱粉。这样可以保证其胶体率和稳定性[5-7]。在成槽时则要按照预定的工程要求，上部的黏土心墙由抓斗进行，余下的砂卵石的凿除工程由冲击钻完成。具体的成槽方案为，保证每个8 m的槽段设置为11个单孔，形成连续的槽孔。并且采取110 cm50 cm100 cm的样框进行检查。完成上述操作后，需要对其进行清孔换浆。具体措施就是利用空压机将孔底内含沙量较高的泥浆抽出地面，同时将经过处理的泥浆输入到槽底。为了保证施工质量需要对其进行二次清孔。保证槽底沉渣的厚度小于10 cm。第三，混凝土浇筑。混凝土浇筑是整个工程的关键，在浇筑的过程中首先需要按照相关要求对预埋管等进行预埋。具体就是预埋管线需要在地面焊接成L型，上口固定在槽孔内，下端可间隔设置导向圈，并且利用套环进行固定。根据防渗墙的要求设置混凝土结构，例如墙体上部采取C15塑性混凝土，具体见表1所示。下部采取C15混凝土，见表2所示。混凝土浇筑时采取强制式搅拌机， 采取导管法灌注，导管内径为250mm,长度为8mm的槽孔内放置3个导管，导管间距为3m左右，导管距槽底15cm，需要注意的是在混凝土浇筑的时候需要保证连续浇筑，当下部混凝土的高度上升到黏土心墙底部12m时需要及时拆除导管，并且要让混凝土充分的埋住导管，然后继续浇筑，保证槽口充满混凝土。需要注意的是在混凝土浇筑的过程中需要对整个浇筑过程进行监测，具体设置3个观察侧面，出于施工安全需要将观测仪器放在两根混凝土浇筑导管的中间。第四，特殊情况处理。在施工中容易遇到以下问题：其一，预防漏浆或者塌孔。由于砂卵石层的渗漏现象较为突出，在施工中可能会出现漏浆现象，因此对于该问题需要采取以下措施，优化混凝土的结构，选择高标号的混凝土，在施工前需要做好准备工作，尤其是准备相应数量的堵漏材料；其二，预防接头事故。在混凝土浇筑的过程中可能会出现卡管等现象，因此施工人员需要保证导墙施工的质量，提高其支撑力，尤其是要在接头部位涂抹适当的脱模剂，这样可以减少摩擦力；其三，预防合龙段新浇筑混凝土被冲蚀[8-10]。在水利工程合龙施工时，由于坝基被截断，造成防渗墙上下游水位差升高，这样就会对初凝的混凝土造成巨大的影响力。为此防止出现上述问题需要采取以下措施，优化混凝土的原材料配比，例如减少粉煤灰的掺入量，增加水泥用量，这样可以缩短混凝土凝固时间，减少其受水位上涨的影响。同时还要加快施工进度，减少渗透的破坏力。在施工中需要施工人员要严格按照施工工艺要求进行施工，同时还要采取相应的举措提高施工的进度。例如可以采用早强水泥的方式，有效缩短初凝时间，以此满足施工要求。

表1 上部墙体混凝土现场配合比表

表2 下部混凝土现场配合比表

当然为了提高工程的质量，在施工中还需要做好以下工作：其一，要加强对施工人员的安全教育。由于防渗墙混凝土施工技术的施工环境相对比较复杂，尤其是会应用到诸多大型设备，因此需要施工管理人员要加强对施工人员的安全培训，规范他们的行为；其二，要增强施工质量控制意识。水利工程防渗墙施工存在诸多隐蔽工程，如果忽视施工质量，则会为后续水利工程的运行埋下安全隐患。因此作为施工人员必须树立质量控制意识；其三，要加强对各种施工材料的质量控制。在本次工程中使用较多的是混凝土，因此施工方需要做好混凝土的质量控制，只有这样才能保证工程的质量。例如在混凝土浇筑的时候，需要做好混凝土的振捣工艺，防止混凝土出现空鼓等现象。另外还要做好混凝土的运输控制，比如在混凝土运输的过程中要合理设计运输路线，避免运输距离过长而影响混凝土的性能。

4.混凝土防渗墙的质量检测及效果

完成混凝土浇筑后需要对其进行质量检测，具体可以采取超声波法检测。通过对本次工程的质量检测得出以下结论：本次工程主要采取超声波检测的方式，例如超声波检测了9段墙体，其显示的波形基本正常，表明墙体基本连续完整，利用电反射系数法检测表明，防渗墙体没有出现明显的渗漏。因此，可以得出结果，经过混凝土防渗墙技术的施工后，坝基的渗压坡降降低较大，尤其是测压管水位下降较为显著，例如实施混凝土防渗墙后，在接近水库正常水位时经过测量，1号测压管水位下降达2.5 m以上，2号达到2 m以上，可见经过施工后，混凝土防渗墙对消减坝基渗压水头的效果明显。