水库防渗中防渗墙结合帷幕灌浆技术的应用

◎陈秋燕 广宁县水利局

水库受初始施工质量不良、使用时间长久、欠缺维护等方面因素影响，其防渗性能会出现较大幅度降低，表现出各种病害特征，为延长水库的使用寿命，提升水库的使用安全性，对存在渗漏水库进行防渗施工处理表现出较高的必要性。防渗墙与帷幕灌浆是两种防渗漏施工较为有效的技术方式，通过二者结合应用，能够有效构建垂直防渗结构，达到较为良好的防渗效果[1]。但两种技术在联合应用的过程中有着较多的技术难点，对工艺要求较高，当前有必要对相关施工技术应用展开深入性研究。

1.工程概况

某水库属于地区范围内的小型水利建筑，水库设计容量为182x104m3，有效库容量为163x104m3。该水库在建设初期，受投入资金、施工技术等方面限制，使得其在建成后便表现出各种运行质量问题，长时间保持带病运行的状态。一旦上游流域水量增大，水库内水位上升，储水压力增大后，便表现出较为严重的渗漏现象，局部不时出现垮塌，针对水库表现出来的问题，管理部门先后采取了填土、护坡等加固处理措施，但是整体所起到的效果较为有限，未真正改善水库的渗漏问题，反而呈现出加剧的趋势，对该水库工程进行更为系统全面的处理表现出较高的必要性。

2.工程防渗处理方案设计

2.1 防渗处理方案

经对该水库工程进行地质勘察，发现在水库坝基右岸存在明显断裂现象，该位置渗水、漏水现象明显。考虑对坝基采用帷幕灌浆加固处理方式，但整个施工过程应在地区汛期到来前完成，施工工期显得较为紧张。最后经综合性考虑，对水库坝基、坝体进行全面改造，采用混凝土防渗墙联合帷幕灌浆施工的方式，要求防渗墙深入到岩石内部50cm，最终完工后的防渗墙墙体厚度应达到60cm。在完成防渗墙施工之后，于下方进行帷幕灌浆施工，要求帷幕施工与水库原有防渗结构形成闭环，左侧应深入到山体的内部，右侧应与过渡坝段帷幕结构进行连接，从而有效预防水库渗漏问题。

2.2 工程施工难点

在该水库工程防渗施工中，由于涉及到两种施工技术的联合应用，二者连接位置处应形成统一，使得工程的施工难度增大，对相关施工参数的控制难度提升。如：防渗墙的设计厚度数值为60cm，为有效保证防渗墙施工与帷幕灌浆施工处相互搭接厚度达到60cm以上，在帷幕钻孔施工中所采用的旋喷单桩直径应达到100cm以上，且要求在钻孔施工中各项数据达到表1所示的要求。为保证工程最终施工质量，应对孔位偏差、钻孔偏斜、钻孔直径大小等参数进行严格控制[2]。

表1 影响程度控制

3.水库防渗施工中防渗墙结合帷幕灌浆技术的具体应用

在该水库防渗施工中，关于防渗墙结合帷幕灌浆技术的应用，主要可分为三个环节：现场基础处理及准备工作、防渗墙施工、帷幕灌浆施工，各个施工环节内部有着较多的技术要点，需要在实际施工中对各技术要点进行严格控制。下面对各个环节做具体分析：

3.1 现场基础处理及准备工作

在实际开展防渗施工前，应落实相关准备工作，做好施工前的基础处理。在该水库工程的现场基础处理中，主要包括以下一些内容：（1）施工图纸会审。严格依照规范要求做好施工图纸审核，及时调整施工图纸中存在的问题，提升施工图纸的科学性；（2）落实技术交底。技术交底应采用分级交底的方式，将技术交底落实到各个分项工程，保证交底工作的充实性、针对性，并让参加施工的技术人员在接受交底后签名确认；（3）测量放样。在进行现场基础测量放样时，应满足《工程测量规范》（GB50026-2007）中的规定要求，以现场测量基准点为基础，建立施工用测量控制点，并做好测量基准点的保护工作，定期进行测量复核，最后根据测量点位进行基础开挖施工，保证开挖范围、高程与设计相符合。在测量放样的过程中，考虑到现场作业的复杂性，应适当增设高程控制点、轴线控制点，避免现场开挖施工对其中个别控制点造成破坏，影响到基础开挖施工的准确性[3]；（4）基础开挖施工。图1为该水库工程现场开挖作业场景，整个开挖作业过程采用全断面分层开挖作业方式，现场开挖作业的最大深度达到11m，现场挖掘产生石渣主要通过挖掘机进行挖转，通过车辆运出施工现场；（5）施工排水。在现场开挖段设置围堰，并在围堰的内侧设置黏土防渗墙，避免施工过程中水资源渗透进入施工场地。同时在现场布设专门的排水沟与集水井，基坑四周渗水可通过排水沟统一集中到集水井，然后借助水泵抽出施工场地，避免场地内存在过多积水[4]。

图1 水库工程开挖作业现场

3.2 防渗墙施工

为确保该水库工程在实际施工中防渗墙能够与后期灌浆帷幕顺利进行连接，应严格控制防渗墙施工工艺，加强对其中关键施工参数的控制，在施工中主要包括以下一些环节：导墙浇筑、槽段划分、护臂泥浆制作、混凝土灌注施工。

3.2.1 导墙浇筑施工

经前期基础整理后，依照图纸要求进行导墙浇筑施工，该水库工程的导墙设计高度为1.4m，墙顶宽0.5m，采用工字形结。沿着工程轴线进行开挖施工，在现场挖出顶宽4.5m、底宽3.0m的沟槽，然后依照设计要求进行导墙浇筑施工，并保证最终浇筑完成的导墙长度相较于防渗墙外边超过2m以上。在完成导墙浇筑施工之后，需要在工程的下游设置专门的排浆沟，并让排浆沟与坝轴线保持平行[5]。

3.2.2 槽段划分

在该水库工程防渗墙施工中，将槽段划分为15个，每个槽段的长度控制在5-6m，且每个槽段都先完成主孔钻进施工作业，后进行副孔劈打作业。在实际施工作业中，为有效降低槽段的接头数量，提升防渗墙结构的整体性，可结合现场实际情况对槽段长度做适当延长，具体延长长度可参照公式L=Q/（KXBXV）进行计算，公式中K值通常取1.2-1.3，表示混凝土墙体厚度扩展系数；B表示的是防渗墙实际厚度；V表示的是混凝土浇筑过程中表面的上升速度；Q表示现场混凝土拌制的实际能力。

当槽段完成开挖施工之后，主要应用泵吸反循环法进行清槽处理，同时向槽内补充新制的泥浆，在完成清槽换浆处理后，间隔1h时间，对槽段底部的残渣堆积厚度进行检查，要求厚度值必须处于10cm以内，否则应重新开展清槽处理；同时对于槽内新灌入的泥浆浆液，应检测其比重及黏度，要求浆液比重数值不能超过1.2g/m3，黏度处于15-25s范围内[6]。在完成清槽验收之后，应于4h之内开展混凝土浇筑。工程现场浆池布设如图2所示。

图2 工程现场浆池布设

3.2.3 泥浆制备

护壁所需泥浆采用现场制作的方式，主要将水、黏土、添加剂等按照设计的比例进行配制，并注意检测配制完成后的泥浆黏度、比重等指标，保证其达到现场施工要求。在该水库工程项目中，首先对入场的黏土、碎石料、硅酸盐水泥等质量进行检查，要求相关原材料质量达到设计要求[7]；其次进行现场配制试验，最终确定水、水泥、碎石、砂、黏土之间的配合比为250∶192∶786∶972∶97，按照比例进行配制后，应用专门的拌合系统设备进行搅拌配制。

3.2.4 混凝土灌注施工

将制备完成后的混凝土，应用槽内直升导管法将其灌注入槽内。该水库工程灌注施工采用内径为20cm的导管，首先应用法兰将导管连接完成，并使其保持密封状态，在导管的上端位置设置专门的固定入料漏斗，便于向导管内添加混凝土；其次将连接完成后的导管置于槽内，应用钻机逐渐起拔，开始进行混凝土灌注施工，为保证灌注施工质量，该工程要求各槽段应同时设置2组导管，且将导管之间的间距控制在3.5m以内；最后，在浇筑过程中，应注意控制浇筑速度，将混凝土的液面上升速度控制在2.0m/h，浇筑过程应保持连续进行，且实际浇筑高度应略高出设计高度50cm。

3.3 帷幕灌浆施工

在帷幕灌浆施工过程中，主要按照如图3所示的流程进行施工，具体施工过程及注意事项如图3所示。

图3 帷幕灌浆施工流程

3.3.1 钻孔施工

对于帷幕灌浆施工而言，钻孔的质量直接关系到后期的灌浆效果，在钻孔施工环节应严格控制各项数据参数，使其满足灌浆技术规范要求，满足工程项目对钻孔施工提出的实际质量要求。在本次水库工程项目中，在实际进行钻孔时，主要应对孔斜偏差数值进行严格控制，使其满足如表2所示中的偏差要求。

表2 不同孔深的孔斜偏差要求

3.3.2 钻孔冲洗

在完成灌浆孔钻孔施工之后，应在灌浆之前对钻孔进行冲洗，将孔内沉积的泥沙冲洗出来，避免淤积在孔底，影响到实际浇筑施工的质量，通常要求孔底沉积泥沙厚度应低于20cm。在该工程项目中，钻孔完成后立即应用压力水对孔内进行冲洗，冲洗压力控制在灌浆压力的80%，且不大于1MPa，当回水保持清净之后停止钻孔冲洗。

3.3.3 压水试验

在完成钻孔冲洗，并检查达到质量要求后，还需对钻孔进行压水试验。在实际开展压水试验时，以设计注浆压力的80%来控制水的压力，开展水压试验的实践应处于20分钟以内。在试验过程中为便于对水压、水量的有效控制及计算，应采用5min间隔测试的方式，根据各个阶段获取到的数据信息计算透水率。

3.3.4 防渗灌浆施工

在该水库帷幕灌浆施工中，整体采用从下到上的方式，分段循环开展灌浆，同时注意控制灌浆过程中的压力，将压力数值控制在0.2-0.5MPa以内，对于水库工程原本渗漏程度较为突出的部位，应重点加强浆液的注入率，并采用分段、分级升压的方式[8]。但值得注意的是，不管采用哪种灌浆方式，都应保证所采用的水灰比维持不变，并根据注入速度情况，控制灌浆的持续时间，当注入率处于0.4L/min及以下的时候，灌浆的时间应控制在1h；当注入率处于0.1L/min及以下的时候，灌浆的时间应控制在1.5h。

3.3.5 质量检查

在完成帷幕灌浆施工后，应让结构保持7天间隔时间，然后再进行质量检查，观察在间隔时间段内，注浆面是否存在明显性的下沉，或者出现较为突出的外溢现象，如果未发现这些现象证明灌浆初步成功。此后应依照设计要求开设检查孔进行检查，检查主要采用单点压水试验法，为确保最终检验的全面性，同时避免对已灌注帷幕结构造成损伤，主要按照实际注浆孔数的10%-12%开设检查孔，且注意开设检查孔所在位置的合理性。本次水库工程经最后质量检查，帷幕灌浆施工达到设计要求。

4.结语

综上所述，防渗施工对所采用施工方式有着较高的技术要求，需要在实际施工过程中严格控制各个施工环节的质量，依照设计要求、规范要求控制施工参数，将施工偏差控制在较小的范围内，以此才能有效保证防渗施工质量。从本次研究的水库工程防渗施工情况来看，通过对防渗墙施工、帷幕灌浆施工技术的联合应用，对各项施工技术的应用进行规范，有效保证最终施工质量，改造后的水库工程施工质量达到要求。