淺析防滲墻在水庫大壩加固工程中的應用

□伯桐震 □馮 歡 □李 忠

（1貴州省大壩安全監測中心 2五凌電力有限公司三板溪電廠 3五凌電力工程公司土建分公司）

0 引言

興修水利工程既為了能夠抵御自然災害，又為了能夠根據實際的生產生活需求對水量進行重新調節和分配，因此合理修建水利工程是保證我國經濟穩步發展的重要舉措。考慮到水利工程的特殊性以及自然因素影響，水利工程的安全問題一直廣受關注，國內外因水庫大壩失事造成生命財產損失的事例很多，而在這些事故中，由于地下滲漏的揚壓力過大、滲流量增大、滲透坡降過大造成的潰壩事故，已經占到失事實例的20%左右，因此，只有解決滲漏這一難題，才能從根本上解決因滲漏造成的威脅。近些年，防滲墻在技術、形式和適用范圍上都得到了飛速發展。

1 水庫大壩的滲透破壞

水庫大壩的滲透破壞就是指大壩底部的地下水，在滲透力的作用下從大壩上游側滲透到大壩下游側，從而導致大壩地基失穩、潰壩等一系列工程問題。滲透破壞主要分為流土和管涌兩種基本形式，流土是指松散細小顆粒土被地下水飽和后，在動水壓力即水頭差的作用下產生的懸浮流動現象。流土多發生在顆粒級配均勻的粉細砂中，有時在粉土中也會產生流土；管涌是指地基土在具有某種滲透速度的滲透水流作用下，其細小顆粒被沖走，巖土的孔隙逐漸增大，慢慢形成一種能穿越地基的細管狀滲流通路，從而掏空地基或壩體，使地基或斜坡變形、失穩的現象。這兩種基本的滲透破壞形式都會導致壩基失穩，壩基底部的塌陷會導致失事。

2 混凝土防滲墻

防滲墻是使用專用機具鉆鑿圓孔或直接開挖槽孔，孔內澆灌混凝土、回填黏土或其他防滲材料等或安裝預制混凝土構件形成連續的地下墻體，也可用板樁、灌注樁、旋噴樁、定噴樁等各類樁體連續形成防滲墻。較淺的透水地基用黏土截水槽，下游設反濾層；較深的透水地基用槽孔型和樁柱體防滲墻，槽孔型防滲墻由一段段槽孔套接而成，樁柱體防滲墻由一個個樁柱套接而成。根據材料的不同，防滲墻有多種分類，我國目前廣泛應用的是混凝土防滲墻，所選用的防滲墻材料需要遵照下面規定：

2.1 混凝土墻體材料

入孔坍落度應為18～22 cm，擴散度應為34～40 cm，確保坍落度在15 cm以上保持至少1 h的時間，混凝土初凝時間>6 h，混凝土終凝不能超過1 d，混凝土密度控制在2100 kg/m3以上，當接頭孔的施工處理采用鉆鑿法時，一期槽孔段的早期強度不能過高。

2.2 水泥使用量

在水泥使用量上需要注意，每立方米的水泥使用量≥350 kg，水膠比嚴格控制在0.65以下，水泥標號≥325號。

2.3 混凝土骨料的配制

混凝土骨料的配制需要注意幾點，首先材質的選擇較適宜選擇中、粗砂、卵石和礫石，其次骨料粒徑不能夠超過鋼筋之間凈距的25%，最后粗骨料的粒徑≤40mm。

2.4 防滲墻墻體材料

防滲墻墻體材料使用固化灰漿，使用時應該遵照如下規定：首先，用來配制墻體材料的泥漿，密度的控制是根據固化灰漿的配合比選定適宜的密度，漏斗黏度適宜控制在25～45 s；其次，拌合后灰漿的固化時間≤1 d，新拌合后的漿液失去流動性的時間長度應控制在5 h以上；第三，采用原位攪拌法進行施工時，漿液的密度宜控制在1.30～1.50 g/cm之間。

3 水庫大壩防滲墻施工

水庫大壩的施工工序復雜，在此僅就防滲墻的施工進行綜合論述，混凝土防滲墻的施工過程一般可分為：施工準備、造孔、清孔換漿、混凝土澆筑等工序。

在前期的施工準備工作中，需要發包方給施工方提供詳實的資料，包括施工組織設計的設計圖、施工圖以及說明書，施工所在地的水文地質資料，所用墻體材料的性能參數，原材料的運輸、儲存、放置等全面資料，有關的施工標準與施工規范。關于地質資料的勘探，尤其防滲墻中心線處的地質資料，要做到細致勘查，例如:覆蓋層的厚度、組成以及分層情況，承壓水層與地下水位，基巖的構造、透水性與風化程度，裂隙面巖體的特征，斷層與破碎帶的分布。對于地質結構復雜的區域，可以在現場進行施工試驗，必須了解原有構筑物的結構和基礎情況，如影響構筑物的安全時，應研究制定處理措施。

在設計施工階段，防滲墻的深度主要考慮三點，第一，對于覆蓋層埋深較大、地下水位較高以及強透水層的地層，為了壩體的安全，墻深要深入到相對微弱透水層內；第二，病險水庫的除險加固處理時，墻深要進入新鮮基巖內一定深度才能起到防滲的作用；第三，粘土壩體中做防滲墻時，墻體一般為懸掛式，墻深可根據不同的滲徑需要來確定。垂直度是關系到建造的防滲墻是否在同一墻體軸線上。

地下連續薄防滲墻施工的幾種工法和設備鉆孔灌漿成墻，其主要工作原理是鉆孔灌漿攪拌成墻。一種設備是多頭小直徑深層攪拌一次成墻樁機。該設備主要由液壓步履行走底盤、專用導架、六頭鉆桿、連鎖器等部分組成。設備結構合理、造墻效率高，最大成墻深度22m。另一種設備是雙動力多頭深層攪拌樁機，主要由液壓步履行走底盤、專用導架、成墻器、三桿六頭攪拌鉆頭等部件組成。雙動力驅動，具有鉆孔多級調速、鉆桿中心距可調、三管分別計量灌漿、垂直精度控制方式先進、對環境影響小等優點，最大成墻深度21m，液壓抓斗超薄混凝土防滲墻，該墻厚度一般為25～30 cm。

4 混凝土防滲墻質量控制

做好水庫大壩的施工質量控制，主要是做好水庫細部的質量控制，以防滲墻質量控制為例，主要做好以下幾個方面：

4.1 施工平臺及導墻的質量控制

施工平臺應滿足施工要求，應該平整而且堅固，方便造孔機械和其他車輛通行；導墻的結構尺寸需要根據防滲墻的結構形式和尺寸來確定，其軸線應該與防滲墻軸線相平行，中心線相互重合。

4.2 混凝土質量控制

應根據設計和施工工藝要求提前開展混凝土配合比選擇試驗，并針對混凝土結構的特點和施工環境、使用環境條件特點，制定施工全過程的質量控制與質量保證措施。

4.3 造孔質量控制

孔口平臺設置在高于槽孔施工期最高洪水位以上，要保證槽孔壁平整垂直，孔位中心允許偏差≤3 cm、孔斜率≤0.40%；對于第一、二期槽孔的孔位中心處的深度差值，要小于設計規定墻體厚度的1/3，這一設計要保證達到標準。而在槽孔的施工過程中，孔內泥漿面始終保持在導墻頂面以下30～50 cm，嚴防坍孔。

4.4 混凝土墻體質量控制

混凝土墻體之間的接頭處應該在進行澆筑工作之前反復的清洗，做到接頭處沒有污染物，比如夾泥、碎屑等。混凝土墻體之間進行平行搭接時，確保搭接長度在1～2m之間最適宜。如果搭接之后發現接口處封閉的不密實，或者發現形成了滲漏通道，一定要做好截滲防護措施，可以采用鉆機鉆孔，進行現澆混凝土加固，以此達到封閉滲漏缺口的目的。

5 結語

為了適應我國經濟發展的需要，越來越多的水庫大壩處在修建之中，更多的水資源不斷被發掘并加以利用，然而水利設施的施工環境也越來越惡劣，水文地質條件相對苛刻，對于工程安全性的要求越來越高，因此防滲墻技術還需要不斷完善，水利工程對防滲墻技術提出了更高的要求。目前我國的防滲墻技術已經發展相對成熟，水庫的防滲安全問題基本得以解決，施工技術人員已經能夠根據不同的工程實際和地質條件修建防滲墻，而且防滲墻的深度還在一直不斷增加。文章僅對當前我國水庫大壩防滲墻施工工藝進行了初步分析與總結，對混凝土防滲墻的施工質量控制提出了部分看法。

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