淺談聯和水庫土壩防滲加固中的塑性混凝土防滲墻施工

謝建華

（惠州市惠城區水利水電工程質量監督站，廣東 惠州 516001）

塑性混凝土防滲墻作為一種20世紀80年代發展起來的新型防滲技術，發展迅速，在國內外得到廣泛應用。隨著大批工程的投入運行，塑性混凝土防滲墻從設計理論到施工方法，都在逐步完善。目前，我國塑性混凝土防滲墻主要用于施工圍堰、老壩除險加固等方面，主體工程基礎防滲的應用尚出于摸索階段[1]。本文針對塑性混凝土防滲墻在聯和水庫土壩防滲加固中的應用進行分析。

1 工程概況

1.1 水庫概況

聯和水庫位于惠州市博羅縣福田鎮，庫區集雨面積110.8 km2，是一座以灌溉為主，結合供水、防洪、發電等綜合利用的中型水庫。加固后水庫總庫容8094萬m3，工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級別為3級，次要建筑物級別為4級。主壩為均質土壩，壩長330 m，最大壩高46.02 m，主壩防滲墻長315.50 m，最大墻高50.52 m，防滲墻面積9067.36 m2。

1.2 地質條件

壩體填筑土層屬素填土，褐黃色、褐紅色，由風化殘積土填筑而成，主要由砂質粘性土組成，混少量強風化巖碎屑物，分布不均，上部混含塊石土，土質壓實狀況稍差，中下部土質均勻，總體土質壓實狀況一般，粘性較好，稍濕～濕，上部多呈松散狀，中下部呈可塑狀。壩基主要有粉細砂土:呈灰褐色，飽和，松散～稍密狀，以細砂為主，粉砂次之，于河床最大斷面有揭露，主要分布于主河床約50 m寬度的范圍內，層底高程12.2 m～19.9 m，厚度3.4 m～5.4 m。

2 塑性混凝土防滲施工

塑性混凝土防滲墻施工工藝是通過沖擊鉆機修筑防滲墻，按照鑿孔、清孔換漿以及澆筑混凝土的順序進行作業。鑿孔前應做好準備工作，尤其是對施工中的導墻基礎設施修筑、泥漿含砂量控制及清孔換漿、混凝土澆筑等過程進行嚴格控制[2]。

2.1 主要參數確定

（1）塑性防滲墻厚度

防滲墻厚度應滿足抗滲及耐久性要求。承受水頭低于70 m時，塑性混凝土采用的滲透系數一般為28 d的滲透系數K28=10-8cm/s～10-6cm/s。在滲透壓力作用下，防滲墻的耐久性主要取決于機械力侵蝕和化學溶蝕作用，且兩種侵蝕破壞作用都與水力坡降密切相關，因此防滲墻厚度B應根據其允許的水力梯度和承受的最大水頭來計算[3]。

式中:H為防滲墻承受的最大水頭，根據大壩滲流計算成果，防滲墻處浸潤線最大水頭差約為20 m；Jp為防滲墻的允許水力梯度（通常取Jp=50～60），本工程取允許水力梯度為50。

防滲墻厚度應考慮施工設備的因素:沖擊鉆造孔，墻厚不小于0.6 m；液壓抓斗，墻厚不小于0.5 m。本工程采用沖孔法施工，參考已建工程，取防滲墻厚度為0.6 m。

（2）防滲墻深度

防滲墻的深度應穿過壩基粉細砂土層和強風化花崗巖，進入相對不透水層1 m，工程主壩防滲墻最大深度確定為50.40 m。

（3）防滲墻變形模量

塑性混凝土防滲墻的應力狀態，在很大程度上取決于墻體受力后的變形與周圍土體變形的協調能力，應盡量調整防滲墻的變形模量和應力應變關系與周圍土層接近，提高防滲墻的安全度[4]。

2.2 塑性混凝土防滲墻施工

2.2.1 防滲墻

防滲墻主要由段板、墻套連接形成，墻段、套接接縫直接影響墻體的防滲性能。劃分槽孔段長度時，必須確保造孔、壩體穩定，并對施工期間所用設備的鑿孔規定、混凝土攪拌設備施工條件等進行檢查，確保大型設備順利通行。

工程每段槽孔長度為6 m，并按間隔分序法施工槽孔，即先施工奇數號槽孔，再施工偶數號槽孔。槽孔建造采用沖孔法施工，選用CZ-22型沖孔鉆機施工。泥漿制備應控制好泥漿的比重、失水量、膠體率、含砂量、穩定性和觸變性等。施工中按規定的配合比配置泥漿，各種成分誤差不得大于5%，儲漿池內的泥漿應經常攪動，保持泥漿性能指標均一。

槽孔質量檢驗合格后可通過置換泥漿、抽取孔底沉渣、接頭刷洗等方法進行清孔。清孔換漿完成1 h后進行檢查驗收，在距孔底0.5 m～1.0 m處泥漿取樣:孔底淤積厚度不大于100 mm；槽內泥漿密度不大于1.15 g/cm3，含砂量不大于6%[5]。

混凝土澆筑采用泥漿下直升導管施工，導管間距為4.0 m，導管距槽孔兩端距離1.0 m，埋入混凝土1.0 m～5.0 m，保持槽孔混凝土面高差不大于0.3 m～0.5 m。

槽孔澆筑混凝土后形成單元墻段，相鄰兩槽孔的銜接部分采用接頭管法連接。

2.2.2 墻頂施工平臺

鑿孔是土壩加固施工中的重要流程。土壩槽孔施工期間，施工機械規模較大，考慮到設備的存放和施工，墻頂處需設置上下游施工平臺。

為保證平臺施工使用的沖擊機以及吊機等相關機械設備正常通行，壩頂寬度設為10 m。平臺頂部設置泥結砂礫承重層，厚度以0.2 m～0.3 m為最佳，以滿足平臺下方的壩體施工及通車要求，填筑上部壩體前去除承重層[6]。

2.2.3 基巖帷幕灌漿管

為規避混凝土防滲墻結構遭到破損，防滲墻內必須設置灌漿管[4]。管道材料以塑料管道或鋼管為準，內徑以130 mm最佳。

本工程選用塑料管道。為了提高管道定位的精準性，需保證埋管的垂直度，并在管道內放置外徑約110 mm的鋼管，待施工結束后去除。施工中盡量避免使用鉆孔機，保證灌漿管埋設于防滲墻中心線[7]。

3 質量驗收

塑性混凝土防滲墻與常規混凝土防滲墻都需要進行混凝土質量檢查和墻體質量檢測，但在方法上存在差異。

工程對塑性混凝土的質量檢測主要包括抗壓強度、彈性模量、抗滲系數。因塑性混凝土強度低，不宜采用鉆孔取芯的方法對成墻混凝土進行取芯，應選擇在混凝土澆筑時現場取樣，用樣本試驗結果代替墻體的實際性能指標。工程對28 d齡期混凝土樣本進行系列相關指標檢測。

（1）抗壓強度:共進行101組28 d齡期的強度試驗，最大值3.5 MPa，最小值1.6 MPa，符合設計要求；

（2）彈性模量:共進行8組混凝土彈性模量試驗，最大值485.5 MPa，最小值405.1 MPa，滿足設計要求；

（3）抗滲性能:共計8組試驗，經測試，均符合工程設計的滲透系數要求。

4 結語

塑性混凝土防滲墻具有彈性模量低、極限應變大、和易性好等特點，且成本低廉、質量可靠，對因滲水量增加引起的工程質量降低有顯著效果，在水利工程中被廣泛應用。施工中，應針對工程實際進行施工機械、施工方法的選擇，以確保施工效果良好。考慮到壩體填土滲透系數較大，采用抓斗法施工槽段可能產生漏漿現象，聯和水庫工程選用CZ-22型沖孔鉆機進行施工，效果良好，值得推薦使用。