基于接縫灌漿技術的水利工程防滲墻槽段防滲方法研究

郭建濤，王玉霞

（青州水建工程建設有限公司，山東 濰坊 262500）

防滲墻是水利工程中最常見的連續墻，其常常放置在基底透水性較強的石壩中，避免石壩受滲透作用影響出現坍塌事故。早在20 世紀中期，國外相關研究人員就開始使用防滲墻防滲，隨著工程施工技術的進步，其也被應用在我國大多數水利工程中。防滲墻具有較強的結構優勢，在各種各樣的環境中均適用，且其造價較低，整體覆蓋面較廣，也成為了我國主要的防滲結構。但研究表明，近幾年我國很多的水利工程防滲墻結構均出現了相關缺陷，大部分缺陷由槽段塌落度過低引起，常常導致防滲墻失穩，對水利工程大壩造成擾動，影響其正常功能，因此，需要設計一種全新的水利工程防滲墻槽段防滲技術。常見的防滲墻包括槽孔型、樁柱型、混合型等，但無論什么類型的防滲墻均由導墻、防滲槽段等結構組成。防滲槽段主要使用塑性混凝土形成，各個槽孔的偏差必須滿足標準偏差范圍。除此之外，防滲槽段主要使用鉆挖法成槽，易受槽壁不處于垂直的影響，產生梅花孔等施工質量問題，降低防滲墻穩定性，因此在成槽過程中必須始終保證槽壁處于垂直狀態。常規的水利工程防滲墻槽段防滲技術往往使用鉆鑿法處理防滲墻槽段接頭，經常受鉆鑿偏移影響，導致塌落度過低，不滿足水利工程可靠性需求，因此，文章利用接縫灌漿技術澆筑了防滲墻槽段，設計了一種新的水利工程防滲墻槽段防滲技術。

1 水利工程接縫灌漿防滲墻槽段防滲技術設計

1.1 布設防滲墻槽段灌漿預埋管

為了提高防滲墻槽段的防滲效果，需要適當提高槽段灌漿深度，因此文章設計的防滲方法安裝了槽段桁架，有效地布設了防滲墻槽段灌漿預埋管。首先需要計算防滲墻槽段混凝土的穩定平衡條件，如下（1）所示。

公式（1）中，γs代表混凝土容重，H代表防滲澆筑深度，γ代表水容重，h代表槽段距離地下水面深度，代表土容重，a代表地下水距離地面深度，γe代表飽和容重，代表滲漏壓力系數，結合上述平衡條件可以設置灌漿預埋管的塑性強度τ，計算式如下（2）所示。

圖1 槽段桁架安裝示意圖

由圖1 可知，上述桁架可以消除垂直度對防滲槽段槽壁的影響，且可以實時調整防滲墻槽段的位置使其始終處于最佳狀態，結合上述槽段桁架即灌漿孔的位置，可以布設有效的防滲墻槽段灌漿預埋管，如下圖2 所示。

圖2 防滲墻槽段灌漿預埋管

由圖2 可知，上述防滲墻槽段灌漿預埋管可以均勻進行灌漿，最大程度上提高防滲墻槽段的連接強度，避免多余的砂漿混凝土等流入灌漿管內部，影響實際的防滲效果。

1.2 基于接縫灌漿技術澆筑防滲墻槽段縫隙

為了保證防滲墻槽段塌落度滿足防滲標準，必須有效填充防滲墻槽段縫隙，接縫灌漿技術可以利用柱狀分塊法進行有效澆筑，消除防滲墻槽段的各種橫豎接縫，因此文章使用接縫灌漿技術澆筑了防滲墻槽段縫隙，示意圖如下圖3 所示。

圖3 防滲墻槽段接縫灌漿澆筑示意圖

由圖3 可知，經過上述接縫灌漿澆筑后形成的槽段接頭密實無縫隙，滿足水利工程實際防滲標準。

整體接縫灌漿澆筑可以分為三個施工階段，其中一期槽段和二期槽段普遍使用上述布設的灌漿預埋管灌漿，三期槽段則使用了循環鉆管法進行灌漿，即始終保證內部灌漿壁光滑，密封灌漿管或使用封堵結構封堵，避免滲漏的混凝土倒置。除此之外，在接縫處每隔一定的距離均設置了環形封堵口，使用橡皮套進行箍筋，保證出漿孔位置與防滲墻槽段連接處緊密連接，提高漿液的密封效果。當澆筑面積超過七成時可以利用灌漿壓力使用接縫灌漿技術進行孔內循環灌注，最大程度上提高防滲墻的抗壓強度，避免槽段接頭裂縫。為了避免槽段孔斜率對最終施工結果造成的影響，在開始施工期需要將一期、二期槽段榫形連接，避免灌漿偏斜方向出現較大差異，提高混凝土的整體塌落度。

2 實例分析

2.1 概況及準備

X 水利工程屬于大中型綜合工程，其具有防洪、灌溉、發電等功能，該水利工程流域面積共5 821 km2，庫容為5.85×104m3。X 水利工程主壩為混凝土重力壩，高程為665.12 m，壩高為115.64 m，除此之外，該工程的混凝土重力壩共分為15 個壩段，存在拱冠梁，厚度為11.95 m。壩體共含有14 條橫向壩縫。該水利工程內部氣溫變化不均衡，年最高氣溫為36.8 ℃，最低氣溫為零下11.3 ℃，不僅如此，該水利工程內部風速較高，年最高風速達到了23 m/s，存在極端降水天氣，考慮下游閘門回水作用的基礎上對其進行了回水研究，其水位為575 時回水數值分別為1 580、1 640、1 700、1 770、1 830、1 900、1 970、2 040、2 110、2 180，證明其可以有效解決回水問題。

X 水利工程使用混凝土面板進行擋水泄流，基礎防滲墻使用塑性混凝土澆筑，其高程為554.56 m，厚度為0.84 m，為了提高該防滲墻的防滲效果，在部分水流湍急的區域使用高壓旋噴法灌漿，X 工程的防滲墻布設示意圖如下圖4 所示。

圖4 X 水利工程防滲墻

由圖4 可知，X 水利工程的防滲墻為混凝土結構，設置了合理的導向墻基礎開挖線，受該工程特殊地質條件影響，其基礎開挖線距壩體軸線為108 m。整個壩體不均勻系數為39.5，滲透系數為2.8×10-2。

X 水利工程防滲墻槽段由松散透水壩及泥漿固壁造孔而成，存在回彈表面，整個防滲墻槽段與地下連續墻相接，經過測量發現，該水利工程的防滲墻厚度不均，由60～100 cm，存在一定的水平荷載力。為了提高墻體的應力穩定性，該水利工程將防滲墻嵌入了不透水層中，與相關的防滲結構相連。

在實例分析過程中，需要選取部分實驗槽段進行施工，布置防滲導孔，進行鉆進，確定基巖面，此時可以選取實例分析槽段施工點位：點位1 的樁號為0+132.6， 副孔為0+113.5； 點位2 的樁號為0+134.4， 副孔為0+135.3； 點位3 的樁號為0+136.2， 副孔為0+137.1； 點位4 的樁號為0+137.1， 副孔為0+138.0； 點位5的樁號為0+579.1， 副孔為0+557.5； 點位6 的樁號為0+138.4， 副孔為0+121.5； 點位7 的樁號為0+112.4， 副孔為0+123.5； 點位8 的樁號為0+558.6， 副孔為0+515.4； 點位9 的樁號為0+114.6，副孔為0+107.5；點位10 的樁號為0+21.5，副孔為0+24.6。

為了提高實例分析的有效性，文章選取GB/T248-2009 混凝土塌落度測試儀進行塌落度測試，該塌落度測試儀的塌落度筒上口為100 mm，下口為200 mm，高度為300 mm，塌落度砼口寬度為1.5 mm，搗棒為160 mm，已知該水利工程防滲墻槽段的標準塌落度為20～24 cm，依照該指標可以進行后續的防滲效果分析。

2.2 防滲效果與討論

在上述實例分析準備的基礎上，使用文章設計的水利工程防滲墻槽段防滲方法對設置的點位進行防滲施工，施工后形成的部分防滲效果圖如下圖5 所示。

圖5 防滲效果圖

由圖5 可知，經過施工后，上述區域的泥漿面能有效固結，即產生的滲透壓力可以通過泥皮與孔壁相互作用，最大程度上避免槽壁泥漿塌落，保證了防滲槽段的穩定性，接下來使用GB/T248-2009 混凝土塌落度測試儀測試了不同防滲施工點位的塌落度，防滲效果如下表1 所示。

表1 塌落度對比表

由表1 可知，使用文章設計的水利工程防滲墻槽段防滲方法防滲施工后，各個施工點位的塌落度均滿足標準塌落度需求，證明此水利工程防滲墻槽段防滲方法的防滲效果較好，具有有效性，有一定的應用價值。

3 結束語

綜上所述，隨著施工技術的發展，我國的水利工程數量越來越多，為了解決不斷發生的滲漏問題，大部分水利工程布設了防滲墻。防滲墻槽段受混凝土應力影響，其接頭效果不佳，經常出現滲漏問題，而常規的防滲墻槽段防滲方法使用鉆鑿法處理防滲墻槽段接頭，導致混凝土塌落度偏低，易出現塌方事故，不符合目前的水利工程施工需求，因此文章基于接縫灌漿技術設計了一種全新的水利工程防滲墻槽段防滲方法。實例分析結果表明，設計防滲方法的防滲效果較好，塌落度合格，有一定的應用價值，為提高水利工程穩定性作出了一定的貢獻。