土石壩工程中混凝土防滲墻應用探討

摘要：土石壩作為一種應用廣泛的壩型，近年來得到了迅猛的發展，然而，土石壩存在的壩基滲漏問題一直是工程界探討的一大課題；本文提出土石壩混凝土防滲墻建設解決土石壩壩基滲漏問題的必要性，重點探討了土石壩混凝土防滲墻施工質量控制等細節問題。

關鍵詞：土石壩壩基滲漏混凝土防滲墻質量控制

一、土石壩混凝土防滲墻必要性

近年來，土石壩作為歷史比較悠久，應用最為廣泛的壩型，得到了迅猛的發展。與其它壩型相比，其具有就地利用材料，更好的適應地基變形，結構簡單，管理方便等優點。在我國各地，一大批高質量的土石壩成功建成。但根據一些國家對土石壩事故統計，壩基滲漏失事等工程質量或事故問題占了很大比重。土石壩對壩基的要求較低，其壩基的抗滲能力較差；因此，要十分重視壩基處理工作，從而很好地控制滲流量，同時保證壩基在滲流作用下的穩定性。在土石壩壩基防滲控制措施中，當前，比較可靠的措施為在土石壩中建造混凝土防滲墻，通過在壩中建造混凝土防滲墻，可以大大減輕或控制土石壩滲漏現象，從而穩固壩基，增強土石壩的穩定性和耐久性。

二、土石壩混凝土防滲墻施工

（一）混凝土防滲墻施工細節

混凝土防滲墻可應用于各種透水地基，從細砂到礫石層都是可以采用的，其深度可達60～80m，目前，世界范圍內最深已達130m以上，它的優點是防滲效果明顯，施工進度較快，工期短且經濟；但是，也存在一定的缺陷，質量不易控制且對施工的技術要求較高，同時需要一定的機械設備配合施工。一般砂礫石層深度80m以內可以采用混凝土防滲墻。其構建過程相對容易，用沖擊鉆或其他工具沿著平行壩軸線方向分段達成槽型孔或者圓孔，接著在孔中注入黏土漿以固壁，每次打完一段孔之后應立即在孔中澆筑水下混凝土，按上述分段打孔，同

時分段澆筑形成混凝土防滲墻。

需要注意的是，混凝土防滲墻的厚度約按照防滲及強度的要求進行確定。根據當前的施工條件，墻的厚度通常限于0.6～0.8m，最后一班可達1.3m（如果施工時使用沖擊鉆造孔，1.3m的直徑已接近器械的極限）。墻的允許滲透坡降的上限值一般控制在80～100m，防滲墻墻底應當嵌入基巖中0.5～1.0m。防滲墻頂端插入到防滲體的合適高度控制在壩高的1/10左右。如果壩體較高，頂端插入壩身的高度可以適當降低，但是堤壩不得少于2.0m。由于一期混凝土防滲墻頂板高程是不在同一水平線上的，所以施工要分段設臺階，使施工器械處在同一水平線上。為了使防滲墻能夠具有一定的柔性以適應一定的變形同時也為了便于二期孔的鉆進，通常要在混凝土中摻入不超過30%的粘土，要注意的是它的攪拌時間一般要比普通混凝土多1min從而使粘土混凝土攪拌均勻。通過增大黏土摻量和水膠比的方式能夠很好的降低彈性模量，但這并不意味著能夠無限增大，無限增大黏土摻量和水膠比將使混凝土的滲透系數和強度超出工程所規定的指標，含有黏土的混凝土的滲透系數隨著水膠比的增大而增大，這將導致其抗滲性能大幅度的減小，從而導致黏粒含量對混凝土的抗滲性能非常敏感。因此要通過試驗分析確定黏土混凝土的配合比。在允許范圍內，盡可能選取黏粒含量較高的，有助于提高抗滲性能與耐久性。從而使混凝土的材料性能得以充分發揮。

（二）混凝土防滲墻施工質量控制

混凝土防滲墻施工質量控制工作是一項重要的工作，關系到混凝土壩的防滲效果，甚至關系到大壩的安全和穩定；因此，防滲墻施工中要確保鉆孔位置的準確性，即應當保證劈孔中心線在同一軸線上，如施工地設無特殊情況，為了提高混凝土質量，可采取單槽地面在同一高程的措施。同時在防滲墻打孔時，要留有一定的安全距離，要求涵管左右各留1m，頂部留1.5m，同時用高壓設備排渣。

在混凝土澆筑期間要定期檢查混合料，確保不降低混凝土的坍塌度。防滲墻在焊管部位的混凝土要連同壩體防滲混凝土一同澆筑。澆筑開始時要同時將儲料斗活門拉開，確保混凝土料能夠連續進入漏斗，順導管沖進孔底。盡量提高混凝土澆筑強度，確保槽內混凝土上升速度v>=2.0m/h。同時嚴格控制各個施工環節，確保混凝土澆筑質量。

由于防滲墻兩側會出現透水層的沉降，這一現象可能會導致防滲墻頂兩側土體出現裂縫，危機大壩安全。針對這一問題，通常的防止辦法是將防滲墻頂做成楔形，并且選擇防滲墻頂端及其附近，將含水量高于塑限的土料填筑其中。混凝土防滲墻強度的計算方法很多，但由于地層情況比較復雜多變，防滲墻豎向埋于地下，地基的泊松比，彈性模量等參數都難以精確的確定，因此通過一些計算方法與假定得到的結果往往與實際情況有一定出入。盡管，近幾年有限元分析方法在實際工程中得到廣泛的應用，通過在計算時采用非線性模型，對混凝土防滲墻結構及各參數的計算有一定程度的改進，但還要將所得結果與實際參觀資料進行對比驗證。另外，關于混凝土防滲墻墻身混凝土的耐久性，由于滲透水流將游離氧化鈣帶走，導致混凝土之地變松二喪失防滲性與強度的溶蝕問題，有待進一步的研究解決。

三、土石壩混凝土防滲墻的工程應用

土石壩存在滲透變形問題，浸潤面以下部分土體為飽和水區土體，飽和水區部分的土體受到了水的浮力作用，從而一定程度上減輕了圖的有效重力，從而土的內摩擦角和凝聚力都有所減小，與此同時滲流對土體有動力水壓，這大大增加了壩坡滑坡的可能性。另外，土壤中滲流的滲透坡降與流速超過一定的界限，將使壩基、壩體以及各種結合面附近土體產生滲透變形，甚至導致土壩失事。滲流過大時，還將影響水庫的蓄水能力。因此，混凝土防滲墻的設置能夠很好地解決解決上述不利影響。例如，土石壩混凝土防滲墻連續性好，無夾泥裂隙等現象，具有良好的防滲效果；在混凝土配置過程中，兼顧彈性模量，抗壓強度滲透系數等指標之間的關系，選用黏粒含量較高的優質土，從而使工程各項系數達到技術指標要求。另外，黏土摻量，砂率，水膠比等指標的合理確定，以及選用高效減水劑和引氣劑等措施都大幅度提高了混凝土的材料性能；嚴格按照工程設計指標進行施工，施工現場采取一系列控制措施，也給混凝土質量提供了相應的保證，從而提高了混凝土防滲墻的防滲能力。

四、結語

解決土石壩壩基、基礎存在的一系列滲透變形問題，混凝土防滲墻的應用價值凸顯。在工程實踐中，應根據不同防滲要求采取有效措施來滿足各方面的要求，要特別注意控制混凝土防滲墻的施工質量，重視施工細節，保證防滲墻施工質量。同時，要結合工程實踐不斷地探究混凝土防滲墻的技術要領，以更好的發揮防滲墻施工材料的性能，實現顯著的社會與經濟效益。

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