土石壩混凝土防滲墻質(zhì)量問題分析與對(duì)策

雷亞妮

【摘要】混凝土防滲墻在水庫土石壩除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用越來越廣泛，技術(shù)操作也日趨成熟，但是混凝土防滲墻也暴露出了越來越多的問題。本文初步歸納分析了土石壩混凝土防滲墻施工質(zhì)量存在的問題并提出了相應(yīng)的解決對(duì)策，以期望對(duì)水庫除險(xiǎn)加固中土石壩混凝土防滲墻質(zhì)量控制提供一定的借鑒。

【關(guān)鍵詞】土石壩；混凝土；防滲墻

1、水庫工程概況

某水庫是Ⅳ等小（1）型水庫，設(shè)計(jì)庫容為345萬m3。水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、放水洞三部分組成，大壩為碾壓式均質(zhì)土壩，最大壩高20m，壩頂長180m。溢洪道位于大壩右岸，全長75m；放水涵洞位于大壩左岸，洞長63m。

2、土石壩混凝土防滲墻常見質(zhì)量問題

2.1 未對(duì)透水層深度進(jìn)行有效控制

要求防滲墻必須要入巖（或深入相對(duì)不透水層）且深度要保證在0.5m到1m之間。

2.2 混凝土澆筑控制失當(dāng)

混凝土澆筑是防滲墻施工關(guān)鍵的一道工序，其澆筑過程是一個(gè)多種工序相互配合、相互協(xié)調(diào)共同完成的系統(tǒng)過程，混凝土澆筑時(shí)的泥漿質(zhì)量、混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)、運(yùn)輸系統(tǒng)、澆筑系統(tǒng)，哪一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能發(fā)生問題或事故。

3、措施及對(duì)策

3.1 防滲加固設(shè)計(jì)方案

混凝土防滲墻施工適用于均質(zhì)壩的加固設(shè)計(jì)，尤其適用于壩體質(zhì)量不好，存在裂縫、滲漏等問題的土壩。水庫除險(xiǎn)加固時(shí)做了3種方案進(jìn)行比較，其中：

方案一：砼防滲墻方案

砼防滲墻即采用沖擊鉆依次造孔，形成完整的孔槽，在槽孔中澆筑砼，最后形成一道連續(xù)的砼防滲墻。本設(shè)計(jì)砼防滲墻沿左壩肩偏上游即樁號(hào)防滲0+000～0+156布置，共長156m，防滲墻軸線與壩頂軸線夾角7.96°。砼防滲墻厚度由其抗?jié)B性、耐久性及強(qiáng)度要求確定。依據(jù)《水工砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL/T191-2008），選擇砼的抗?jié)B標(biāo)號(hào)為W4，其允許水力坡降為25～50。由公式墻厚t=H/[J]計(jì)算的砼防滲墻厚為0.19～0.39m，本設(shè)計(jì)取砼防滲墻厚0.40m。設(shè)計(jì)墻底高程388.0m，墻頂高程400.0m，防滲墻高12m，面積1680m2，采用C20·W4砼澆注。本方案工程直接費(fèi)95.76萬元。

方案二：垂直鋪塑方案

垂直鋪塑防滲技術(shù)在我省是一項(xiàng)剛剛興起的新工藝、新技術(shù)。其工藝特點(diǎn)即利用水力沖割機(jī)械造槽，在壩基或壩體中順壩軸線方向形成一條連續(xù)的塑膜鋪置。最后回填松散干凈的粉質(zhì)壤土而形成防滲帷幕。本設(shè)計(jì)垂直鋪塑軸線同上述砼防滲墻軸線，共長140m。塑膜厚度采用前蘇聯(lián)水工科學(xué)研究院提出的計(jì)算薄膜應(yīng)力的經(jīng)驗(yàn)公式，即T=0.135

式中：T——計(jì)算薄膜厚度（mm）；

E——薄膜的彈性模量（KPa）；

P——薄膜承受的承壓力（KPa）；

d——與薄膜接觸的土體最大粒徑（mm）；

σ——薄膜的最大拉應(yīng)力（KPa）。

經(jīng)計(jì)算，塑膜厚度T=0.08mm。考慮土工膜施工中有刺破的可能及在運(yùn)輸時(shí)不可避免的人為損壞等因素，為確保安全可靠，本設(shè)計(jì)采用T=0.3mm。設(shè)計(jì)土工膜為PE復(fù)合土工膜（一布一膜），規(guī)格為膜厚0.3mm，基布300g/m2。垂直鋪塑頂高程400.0m，底高程388.0m，垂直鋪塑面積1680m2，工程直接費(fèi)36.98萬元。

方案三：粘土截滲墻方案

該方案即沿左壩肩0+000～0+140開挖截水槽，并分層回填粘土。截水槽的底寬按水頭的0.1倍即確定為1.0m，槽底高程為388.0m，槽深12 m。槽兩側(cè)開挖坡比為2：1，每挖深5m留一道0.5m寬的戧臺(tái)。依據(jù)《碾壓式土石壩施工規(guī)范》（J91-2001）中“10.2.17”規(guī)定，防滲體與均質(zhì)壩的橫向接坡不宜陡于1：3.0，故截水槽與壩體接處接坡按1：3.0設(shè)計(jì)。截滲墻所選土料位于水庫右岸上游約140m處，為上更新統(tǒng)風(fēng)積黃土夾古土壤。據(jù)地勘資料，填筑土料粘粒含量24.0%，塑性指數(shù)13.3，滲透系數(shù)2.44×10-6cm/s，其各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求。本方案共填土1.27萬m3，工程直接費(fèi)76.21萬元。

從上述三種方案可看出，方案一投資最大，方案二投資最省。方案一即砼防滲墻技術(shù)近年來在我省已經(jīng)推廣，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)成熟，施工工藝先進(jìn)，據(jù)已成工程實(shí)例，防滲效果可靠，但造價(jià)相對(duì)較高；方案二即垂直鋪塑技術(shù)為一項(xiàng)剛興起的防滲新工藝，其設(shè)備、工藝簡單易行，施工速度快，造價(jià)低，且截滲效果好，適合于平原低水頭水庫的截滲，但土工膜在施工及運(yùn)輸過程中易被刺破、損壞，且其施工質(zhì)量鑒定的探測儀器目前是空白，在工程的概算定額方面尚未規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，據(jù)了解我省內(nèi)掌握該項(xiàng)施工技術(shù)的施工隊(duì)伍很少，對(duì)本項(xiàng)防滲技術(shù)尚應(yīng)探討；方案三即粘土截滲墻為傳統(tǒng)的防滲技術(shù)，施工方法簡單，施工質(zhì)量易掌握，且不需用專業(yè)的施工隊(duì)伍及機(jī)械，但其開挖工作面較大，幾乎占用了整個(gè)壩肩，對(duì)交通亦造成不便，且砂層開挖中應(yīng)考慮支護(hù)，施工工期較長，其造價(jià)僅次于砼防滲墻方案，仍顯不經(jīng)濟(jì)。

3.2 控制防滲墻實(shí)際入巖深度

在對(duì)混凝土防滲墻進(jìn)行施工之前，一般都會(huì)進(jìn)行導(dǎo)孔施工，首先，每隔20m～30m左右的距離開設(shè)導(dǎo)孔，對(duì)地層的實(shí)際情況進(jìn)行細(xì)致分析，有效對(duì)基巖的層面位置記錄確定，同時(shí)還要對(duì)巖芯做好記錄，結(jié)合相應(yīng)的參數(shù)來對(duì)水庫大壩的地層剖面圖進(jìn)行繪制，進(jìn)而對(duì)開槽孔作業(yè)進(jìn)行有效指導(dǎo)。

3.3 控制混凝土防滲墻澆筑質(zhì)量

首先，混凝土應(yīng)在充分試驗(yàn)基礎(chǔ)上，做到級(jí)配合理。其次，拌制混凝土的水泥一般選用普通的硅酸鹽水泥，混凝土配比中各種原材料的偏差控制在1%到2%之間，做好混凝土性能指標(biāo)的記錄以及分析工作。對(duì)膨潤土質(zhì)量進(jìn)行檢測，不能使用因?yàn)槭艹倍霈F(xiàn)結(jié)塊的膨潤土。

結(jié)束語

總的來說，近年來，水庫除險(xiǎn)加固工程在全國大規(guī)模展開，水庫土石大壩防滲除險(xiǎn)通常采用帷幕灌漿、混凝土防滲墻、垂直鋪塑、粘土墻截滲等處理措施。其中混凝土防滲墻具有施工簡便、速度快、防滲效果好及耐久等優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用最為廣泛，施工工藝得到了極大的發(fā)展，但施工中仍然普遍存在一定問題，有些嚴(yán)重影響防滲質(zhì)量。因此，及時(shí)對(duì)施工過程中對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行分析并制定切實(shí)可行的管控措施是非常必要的。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝慶明.爆破堆石壩混凝土防滲墻質(zhì)量無損檢測技術(shù)應(yīng)用[J].人民長江，2015，08：79-82+86.