水庫大壩混凝土防滲墻施工技術探究

鄭建安

(福建省南安巿眉山鄉政府，福建 南安 362314)

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水庫大壩混凝土防滲墻施工技術探究

鄭建安

(福建省南安巿眉山鄉政府，福建 南安 362314)

近年來，我國水利事業在取得巨大的發展的同時，也暴露了不少的缺陷。其中以水庫大壩混凝土滲漏問題最為突出。一般來說，防滲墻必須要具備足夠的防滲性與耐久性，并且其彈性模量及各項強度指標均應能滿足結構穩定的需要，墻體與基巖、墻體與壩體及岸邊中的防滲沒施必須連接緊密、牢靠。因此在實際施工過程中，應根據防滲墻的工程性質、結構型式、所承受水頭的大小等因素來選擇施工技術。文章結合具體工程實例，對水庫大壩混泥土防滲墻施工技術進行了研究。

水庫大壩；混凝土防滲墻；施工技術；防滲措施

0　引　言

相比較其它垂直防滲措施，混凝土防滲墻具有適應各種松散透水地基的復雜的水文地質與工程地質條件；施工進度較快；成本較低；便于機械化施工及防身效果顯著等優點，尤其是便于搶工期的優勢，使得該技術被廣泛的應用到我國的水利水電工程中。一般來說，防滲墻必須要具備足夠的防滲性與耐久性，并且其彈性模量及各項強度指標均應能滿足結構穩定的需要，墻體與基巖、墻體與壩體及岸邊中的防滲沒施必須連接緊密、牢靠。因此在實際施工過程中，應根據防滲墻的工程性質、結構型式、所承受水頭的大小等因素來選擇施工技術。

1　混凝土防滲墻施工概述

1.1施工程序

混凝土防滲墻的施工程序一般可分為：造孔前準備、造孔、基巖鑒定、終孔驗收、清孔換漿、清孔驗收、澆筑泥漿下混凝土前準備、澆筑泥漿下混凝土、全墻質量檢查與驗收，與壩體防滲設施的連接等。

造孔采用專用的鉆機與鉆具進行。造孔過程中，自始至終均需采用膨潤土或優質黏土制成的泥漿戽著孔壁。泥漿的各項性能指標，必須達到施工技術規范的要求；當其中一項或數項達不到要求時，應添加泥漿處理劑。

清孔換漿的目的是清除孔底巖面以上的淤積物，將孔內含有大量砂粒和巖屑的泥漿更換成新鮮泥漿，還要將孔段兩端已澆混凝土弧面上附著的黏稠泥漿、巖屑等刷洗干凈。澆筑過程中，要求孔內混凝土頂面的上升速度至少應≥≥2m/h，且應均勻上升；導管底口應始終埋入混凝土中，埋入深度最小應≥1m，最大≤6m[1]。

1.2造孔與清孔

1.2.1造孔工程量計算

造孔作業是靠單個鉆孔逐漸加深來完成的，因此，通常以單個鉆孔進尺數的累計來表示造孔工程量。用計量單位來計算造孔工程量具有應用范圍較廣；能準確地反映出造孔作業的實際情況及形象畫貌，并便于分析與對比主、副孔工效；簡便實用，易于理解和掌握等優點。

在具體劃分槽孔之前可用下式粗略計算一整道墻板型混凝土防滲墻的造孔工程量：

(1)

式中：M為造孔總進尺；F為墻的總截水面積；D為終孔鉆頭直徑，等于設計墻厚；B為槽孔套接時重復進尺系數，當槽子乙長度大多為10m左右時可釆用1.08，5m左右時可采用1.16，3m左右時可采用1.27。

應當說明的是，計算造孔進尺數時，所使用的孔深均以孔口導墻頂部為零點。因此，計算出來的造孔進尺包括了導墻高度范圍內的進尺，而這部分進尺已經在架設導墻時完成了。為了不干擾造孔過程中對孔深的準確丈量，可將導墻部分的進尺計入，但在二個檔孔的造孔作業完成后，應當分別統計出導墻部分進尺數和實際完成的進尺數，以便使槽孔的造孔工效、材料消耗。成本分析等能符合實際情況。

1.2.2槽孔長度的選擇與劃分

實踐證明，在保證造孔安全、成墻質量的前提下，槽孔長度應考慮3個主要因素：①工程地質與水文地質條件；②單個槽孔的造孔延續時間；③混凝土澆筑能力，即混凝土的拌和與運輸能力等。

為了保證泥漿下澆筑混凝土的質量，根據規定，孔內混凝土頂而的上升速度應>2 m/h。按此要求，最長的槽孔長度可用下式計算：

最長的槽孔長度=

(1)

一般情況下，常用一個工地的最大混凝土澆筑能力來控制槽孔長度；但由于工期、施工安排等特殊原因必須建造較長槽孔時，因而也有用最長槽孔長度來設計最大混凝土澆筑能力的。

需要著重指出的是，以往在考慮選擇槽孔長度時，往往忽略泥漿質量這一因素。質量較差的泥漿，形成的泥皮厚而疏松，極易從孔壁上脫落，從而增加了發生塌孔事故的可能性。當受特殊條件的限制，無法找到質量較好的泥漿時，則造孔延續時間應盡可能縮短，槽孔長度也應隨之縮短[2-3]。

2　泥漿配合比試驗

對于混凝土防滲墻施工而言，泥漿性能指標中首要的指標是比重，因為其大小是否合適，直接關系到成墻質量的優劣。因此，在進行泥漿配合比試驗時，首先要確定泥漿比重的大小。

實踐證明，確定泥漿比重的最好方法是進行泥漿—水泥漿絮凝試驗。試驗的方法：拌制5種或5種以上不同比重的不摻加任何泥漿處理劑的黏土原漿5L，按水泥漿與泥漿的體積比1100加入水灰比為0．51的濃水泥漿，不同時段后用漏斗黏度計測量其變化著的黏度值，并觀察泥漿中絮凝團塊的出現情況，依此來判定泥漿的絮提程度。初步規定：60 min即發生整體絮凝而失去流動性的，稱其為“嚴重絮凝”；60 min仍具有流動性，120 min基本上整體絮凝而無法測定其黏度的，稱其為“中度絮凝”；8h層只是黏度略有增大，24h后仍具有流動性，并且未出現絮疑團塊的，稱其為“輕度絮凝”。 “輕度絮凝”的泥漿正常情況下能夠保證成墻質量，不會對墻身、墻段間接縫、墻底與基巖結合的質量造成不良影響。因此，發生“輕度絮凝”時的比重值，就是我們要選定的比重值。比重值被確定之后，單位體積泥漿中的加土量(kg/m3)也隨之可以確定下來。

3　混凝土澆注工藝

一個工地應當擁有的混凝土拌和與運輸機械的數量，一般以能滿足該工地最長槽孔孔內混凝土頂面每小時上升4．0m的方量來進行計算，并要考慮備用機械。根據工期要求，有時也應考慮滿足2～3個槽孔同時澆筑的需要。孔口料臺的結構應當既穩固又簡單，能夠方便地均勻分料給每一根導管；還應當力求在清孔驗收合格后2h內搭設完畢，最長也不應長于3h。當混凝土頂面距孔口5m左右時，為使澆筑作業順利進行，需加快排除孔口泥漿，以減少漿柱對混凝土的壓力。

開澆階段完成后應立即進入連續澆筑階段。這一階段的關鍵是要保證防滲墻的墻身質量。在此階段，若孔內混凝土頂面最低上升速度大于2m/h，來料既連續且質量又合格，各項操作正確無誤的情況下，澆筑作業可以持續順利地進行，往往能做到既優質又高產。

終澆階段與連續澆筑階段之間沒有明顯的界限，一般認為混凝土頂面距槽孔孔口5m左右時，即進入終澆階段。其關鍵是要保證墻身上部的質量。終澆階段孔內泥漿的比重相對增大，而導管內混凝土的沖力相對減小，使得澆筑作業往往不象連續澆筑階段那樣順暢。這時，一方面要格外注意來料的質量與數量，使孔內混凝土頂面上升速度持續>2m/h；另一方面在不影響槽孔孔口安全的前提下，可盡量降低孔內泥漿液面，減少管外漿柱壓力，這樣，終澆階段即可順利通過并結束[4-6]。

4　實例分析——某水庫大壩混凝土防滲墻施工分析

4.1工程簡介

我國南方某中型水庫，其主要功能是：作物灌溉、防洪、發電、城市供水等。水庫總容量為2 587 m3，水工建筑及工程等別分別為3級和Ⅲ等。本次工程是對攔河大壩進行加固，施工技術采用C8低彈模混凝土防滲墻，施工材料主要通過公路轉水庫進庫運輸運至工地，并對原大壩壩頂進行了加寬。本次混凝土防滲墻劃分38個單元槽段施工，墻體材料采用低彈模混凝土[7]。

4.2混凝土防滲墻施工方法研究

1)單元槽段的劃分。通過綜合考慮地質、墻體深度等因素，發現施工中壩體填筑質量較差、裂縫及壩頂平臺沉陷較為嚴重，因此本次施工修改了原計劃的38個槽段施工方法，將防滲墻改為44個槽段施工，投入施工鉆機14臺。

2)混凝土導向槽。為了滿足施工平臺寬度要求，降低了壩頂高度，然后制作導向槽，開挖了深1.2m，寬1.6的溝槽，導向槽工藝采用現澆鋼筋混凝土連續板梁。

3)泥漿制備及輸送。本工程選用的造孔泥漿性能指標見表1。

表1　選用造孔泥漿指標表

泥漿主要通過造孔制漿和部分膨潤土漿進行凈化回收，重復使用，凈化的泥漿通過壩頂下游邊沿的泥漿管，送到壩頂右岸的儲漿池，清孔或需補漿時，再打到槽孔。

4.3鉆機造孔

1)造孔機械的選擇。由于該工程地質為心墻黏土地層，因此選用了鉆劈法進行造孔。

2)沖擊鉆機造孔工藝：本工程采用鋼繩沖擊鉆和鉆劈法造孔成槽，槽段造孔先鉆進主孔，后劈打副孔。在對基巖進行造孔時，應根據實際選擇造孔方法，如：弱風化巖層往往采用“重打沖擊”法，強風化巖層則采用“輕打克取”法。

4.4泥漿下混凝土配合比

通過前期試驗，最終確定了本次工程使用的低彈模混凝土配合比見表2。

表2　防滲墻低彈模混凝土配合比表

4.5工程效果

通過該省水利水電工程質量監督檢驗站檢驗，最終得出本次工程混凝土質地均勻、密實性較好，槽段間無夾泥層。基巖保持著良好的完整性，沒有沉渣出現，完全符合設計要求。

5　結　語

總的來說，水庫大壩混凝土防滲墻施工不僅要結合防滲墻的特點，還要結合具體的施工技術影響因素，來選擇具體的混凝土防滲墻施工技術，只有這樣才能確保水庫大壩的質量。同時還要掌握好具體的工程質量控制和技術的熟練程度，并指導工程施工，以保證防滲墻的質量和安全。

[1]張寅虎.水電站大壩施工實踐及其技術探討[J].中國水運:下半月，2011，11( 10):182-183.

[2]徐雋.淺談茂化水庫混凝土防滲墻施工[J].廣西水利水電，2009( 03):82-84.

[3]王立彬,燕喬,畢明亮.病險水庫除險加固中混凝土防滲墻新型接頭的研究[J].長江科學院院報,2009,20(S1):66-68.

[4]王保申,孟凡會.混凝土防滲墻在小仕陽水庫中的應用[J].地下水，2012(03)：78-79.

[5]張曉東,郭瑞亮.淺談混凝土防滲墻施工技術[J].內蒙古水利，2013(03)：87-90.

[6]陳培國.混凝土防滲墻施工質量控制探究[J].內蒙古水利，2012(01)：12-14.

[7]康文濤,張恒.基于水利工程混凝土防滲墻的發展與應用[J].黑龍江水利科技，2012(02)：55-56.

1007-7596(2016)07-0020-03

2016-06-12

鄭建安(1978-)，男，福建南安人，助理工程師，從事水利工程施工管理工作。

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