水利水電工程混凝土防滲墻施工技術

高 麗

（甘肅省水利水電學校，甘肅 蘭州 730030）

混凝土防滲墻技術起源于意大利、法國，我國是從蘇聯引入該技術，根據調查混凝土防滲墻施工技術在水利工程中具有廣泛的應用價值，尤其是在地形復雜的環境中，其屬于垂直防滲處理的最有效方法。例如北京密云水庫、山東青島子月口水庫等都應用了防滲墻技術。但是結合工程經驗，混凝土防滲墻技術由于是在松散透水地基中造槽孔，因此墻體間的接縫問題是施工的關鍵，也是最容易出現質量隱患的位置，因此需要在使用該技術時做好施工質量要求。

1.工程概述

某水利水電工程開發的主要目的就是為了預防洪澇，滿足周邊城鎮的工業生產和居民生活用水的需求，并且兼顧攔截泥沙的功能[1-3]。為了深入分析研究該工程，對項目的實際情況進行概括：項目的地形地貌，對地形地貌的分析是水利工程施工的關鍵環節，本工程的地貌相對比較簡單，例如庫區的地層比較簡單，黃土覆蓋的厚度達到100 m左右；區域構造，區域構造是本工程周期區域的地形構造，由于該工程位于平原地區，因此在距離本工程60 km的遠場區主要是渭河斷陷盆地北緣斷裂；水文條件，按照水利工程的實際要求，水庫的地下水可以分為上層滯水、潛水和承壓水三個類型。

2.水利工程滲漏分析與計算

2.1 水利工程滲透的確定

在實施混凝土防滲墻施工前必須要對水利工程的滲透問題進行分析與計算。根據水利工程的相關資料表示，由于該水利工程的地基層主要為：一是基巖。砂巖為主，其透水性較小，雖然其表面經過風化作用，出現節理裂隙，但是其并沒有影響巖體的透水性，因此為相對不透水層；二是黃土及黃土狀。根據調查K＜5×10-5cm/s，因此不屬于透水層。三是砂礫石層。根據分析水庫內的沙礫結構相對比較簡單，河床內的沙礫石相對松散，屬于強透水層，階地砂礫石層透水性則相對較弱，因此其滲漏的現象不突出。但是在該水利工程的兩側存在一條沖溝。例如右側的沖溝長為2.1 km，溝底的高程高于沿河水庫的正常蓄水位，因此綜合考慮其存在滲漏的可能。在確定該工程容易出現滲透現象的區域后需要計算滲透量。經過計算大壩砂礫石層滲漏量為 Q=326 m3/d。

2.2 水利工程應用混凝土防滲墻的原因

防滲處理是本工程的重點與難點，針對該工程的地質環境特點，需要選擇混凝土防滲墻技術，原因有三：一是通過混凝土防滲墻技術可以有效防止水利工程出現滲透現象，從而引發安全事故[4]。經驗表明一旦出現滲透現象就會引發較為嚴重的安全事故，因此需要選擇科學的防滲透技術。而混凝土防滲墻則可以滿足該工程的防滲透要求，尤其是柔性的技術特征符合該工程的實際需要；二是降低壩基失穩。根據調查水利工程出現滲透會對巖土介質造成影響，例如滲透力會將水庫地基中的顆粒帶走，從而形成淘刷，久而久之會影響壩基的內應力，導致壩體失穩。三是從經濟角度分析，運用混凝土防滲墻技術是最經濟實用的，也是符合該水利工程設計規范要求的。

3.混凝土防滲墻施工具體方案

3.1 防滲墻的布置與構造

混凝土防滲墻的平面布置需要考慮槽孔穩定性的問題，因此需要沿壩頂縱向僅限于壩基有砂卵石覆蓋層的河槽段，軸線則位于壩軸線上游2 m處，采取封閉式模式，墻體嵌入基巖中，嵌入的深度不能小于0.6 m，墻頂高程要在73.0 m，這樣可以保證良好的防滲效果。本次工程混凝土防滲墻采取分段挖槽澆灌施工方案，墻段之間采取半圓形鋼結構接頭管連接。同時在具體的施工中要選擇合適的墻體材料和設計厚度，具體需要考慮抗滲透性、結構強度、適應變形等因素。結合本次工程的實際地質水文環境，混凝土防滲墻的允許滲透坡降JP=80，塑性混凝土Jp=40-50,墻體厚度設計為0.6 m。

3.2 防滲墻施工

由于本次工程采取的是導管灌注法，具體就是利用導管從泥漿底部向上灌注混凝土，各槽段采取接頭管法進行連接，以此形成一道連續的地下防滲墻，所以其具體的施工工序為：從東壩頭向西壩頭的施工方法。

第一，施工準備。由于本次工程采取沖抓結合的施工方法，因此對于各項施工設備的要求比較高，尤其是對施工平臺具有很高的要求。本次工程采取導向管灌注的方案，為了避免后期拆除導向管而導致壩體結構穩定問題的發生，采取不拆除導向管方案，因此工程采用“L”型鋼筋混凝土導墻，這樣可以有效解決上述問題。具體施工要求為：在導墻基坑開挖時，導向槽內的土方暫時不開挖，并且在拆模后向空隙內填土，這樣做的目的就是保住其穩定性。導墻施工允許的誤差要控制在5 mm左右，墻面的傾斜度小于1/500。

第二，槽孔建造。根據工程施工方案要求，本次工程分為20個槽段，采取2期分布施工，槽段的長度控制在8 m左右，根據壩基砂卵石層分布情況采取2個合龍段，這樣可以減少水流對墻體的沖刷力。泥漿采取粘度較高的材質，并且在其中加入堿粉。這樣可以保證其膠體率和穩定性[5-7]。在成槽時則要按照預定的工程要求，上部的黏土心墻由抓斗進行，余下的砂卵石的鑿除工程由沖擊鉆完成。具體的成槽方案為，保證每個8 m的槽段設置為11個單孔，形成連續的槽孔。并且采取110 cm50 cm100 cm的樣框進行檢查。完成上述操作后，需要對其進行清孔換漿。具體措施就是利用空壓機將孔底內含沙量較高的泥漿抽出地面，同時將經過處理的泥漿輸入到槽底。為了保證施工質量需要對其進行二次清孔。保證槽底沉渣的厚度小于10 cm。第三，混凝土澆筑。混凝土澆筑是整個工程的關鍵，在澆筑的過程中首先需要按照相關要求對預埋管等進行預埋。具體就是預埋管線需要在地面焊接成L型，上口固定在槽孔內，下端可間隔設置導向圈，并且利用套環進行固定。根據防滲墻的要求設置混凝土結構，例如墻體上部采取C15塑性混凝土，具體見表1所示。下部采取C15混凝土，見表2所示。混凝土澆筑時采取強制式攪拌機， 采取導管法灌注，導管內徑為250mm,長度為8mm的槽孔內放置3個導管，導管間距為3m左右，導管距槽底15cm，需要注意的是在混凝土澆筑的時候需要保證連續澆筑，當下部混凝土的高度上升到黏土心墻底部12m時需要及時拆除導管，并且要讓混凝土充分的埋住導管，然后繼續澆筑，保證槽口充滿混凝土。需要注意的是在混凝土澆筑的過程中需要對整個澆筑過程進行監測，具體設置3個觀察側面，出于施工安全需要將觀測儀器放在兩根混凝土澆筑導管的中間。第四，特殊情況處理。在施工中容易遇到以下問題：其一，預防漏漿或者塌孔。由于砂卵石層的滲漏現象較為突出，在施工中可能會出現漏漿現象，因此對于該問題需要采取以下措施，優化混凝土的結構，選擇高標號的混凝土，在施工前需要做好準備工作，尤其是準備相應數量的堵漏材料；其二，預防接頭事故。在混凝土澆筑的過程中可能會出現卡管等現象，因此施工人員需要保證導墻施工的質量，提高其支撐力，尤其是要在接頭部位涂抹適當的脫模劑，這樣可以減少摩擦力；其三，預防合龍段新澆筑混凝土被沖蝕[8-10]。在水利工程合龍施工時，由于壩基被截斷，造成防滲墻上下游水位差升高，這樣就會對初凝的混凝土造成巨大的影響力。為此防止出現上述問題需要采取以下措施，優化混凝土的原材料配比，例如減少粉煤灰的摻入量，增加水泥用量，這樣可以縮短混凝土凝固時間，減少其受水位上漲的影響。同時還要加快施工進度，減少滲透的破壞力。在施工中需要施工人員要嚴格按照施工工藝要求進行施工，同時還要采取相應的舉措提高施工的進度。例如可以采用早強水泥的方式，有效縮短初凝時間，以此滿足施工要求。

表1 上部墻體混凝土現場配合比表

表2 下部混凝土現場配合比表

當然為了提高工程的質量，在施工中還需要做好以下工作：其一，要加強對施工人員的安全教育。由于防滲墻混凝土施工技術的施工環境相對比較復雜，尤其是會應用到諸多大型設備，因此需要施工管理人員要加強對施工人員的安全培訓，規范他們的行為；其二，要增強施工質量控制意識。水利工程防滲墻施工存在諸多隱蔽工程，如果忽視施工質量，則會為后續水利工程的運行埋下安全隱患。因此作為施工人員必須樹立質量控制意識；其三，要加強對各種施工材料的質量控制。在本次工程中使用較多的是混凝土，因此施工方需要做好混凝土的質量控制，只有這樣才能保證工程的質量。例如在混凝土澆筑的時候，需要做好混凝土的振搗工藝，防止混凝土出現空鼓等現象。另外還要做好混凝土的運輸控制，比如在混凝土運輸的過程中要合理設計運輸路線，避免運輸距離過長而影響混凝土的性能。

4.混凝土防滲墻的質量檢測及效果

完成混凝土澆筑后需要對其進行質量檢測，具體可以采取超聲波法檢測。通過對本次工程的質量檢測得出以下結論：本次工程主要采取超聲波檢測的方式，例如超聲波檢測了9段墻體，其顯示的波形基本正常，表明墻體基本連續完整，利用電反射系數法檢測表明，防滲墻體沒有出現明顯的滲漏。因此，可以得出結果，經過混凝土防滲墻技術的施工后，壩基的滲壓坡降降低較大，尤其是測壓管水位下降較為顯著，例如實施混凝土防滲墻后，在接近水庫正常水位時經過測量，1號測壓管水位下降達2.5 m以上，2號達到2 m以上，可見經過施工后，混凝土防滲墻對消減壩基滲壓水頭的效果明顯。