水库大坝混凝土防渗墙施工技术探究

谭进轩

（福建华城水利水电工程有限公司，福建泉州 362000）

水库大坝混凝土防渗墙施工技术探究

谭进轩

（福建华城水利水电工程有限公司，福建泉州 362000）

近年来，我国水利事业在取得巨大发展的同时，也暴露出不少问题，其中以水库大坝混凝土渗漏问题最为突出。本文结合具体工程实例，对水库大坝塑性混凝土防渗墙施工技术进行了分析、研究。

水库大坝；混凝土防渗墙；研究

相比其他垂直防渗措施，混凝土防渗墙具有极为优越的特性和经济性。首先，它具有很好的力学特性，弹性模量低，适应变形的能力强，极限应变高，抗震、抗渗性能好；其次，它具有很好的和易性，有较长的终凝时间和较低的强度，具备较好施工及易于操作的优点。还因为其掺入了适当的黏性土，减少了水泥的用量，不仅增加了其抗渗性能，而且使防渗墙投资大大减小。因此，混凝土防渗墙因其优越的性能在水利水电工程得到广泛的推广应用。

1 混凝土防渗墙施工概述

1.1 施工程序

混凝土防渗墙的施工程序一般可分为造孔前准备、造孔、基岩鉴定、终孔验收、清孔换浆、清孔验收、浇注泥浆下混凝土前准备、浇注泥浆下混凝土、全墙质量检查与验收、与坝体防渗设施的连接等。

造孔采用专用的钻机与钻具进行。造孔过程中，自始至终均需采用由膨润土或优质黏土制成的泥浆护壁。泥浆的各项性能指标，必须达到施工技术规范的要求。当其中一项或数项达不到要求时，应进行调整。清孔换浆的目的是清除孔底岩面以上的淤积物，将孔内含有大量砂粒和岩屑的泥浆更换成新鲜泥浆，还要将孔段两端已浇混凝土弧面上附着的黏稠泥浆、岩屑等刷洗干净。浇注过程中，要求孔内混凝土顶面的上升速度至少应大于或等于2m／h，且应均匀上升；导管底口应始终埋入混凝土中，埋入深度最小应大于或等于1m，最大不宜超过6m［1］。

1.2 造孔与清孔

a.造孔工程量计算。造孔作业是靠单个钻孔逐渐加深来完成的，因此，通常以单个钻孔进尺数的累计来表示造孔工程量。用计量单位来计算造孔工程量应用范围较广，能准确地反映出造孔作业的实际情况及形象面貌，具有便于分析与对比主、副孔工效，简便实用，易于理解和掌握等优点。

在具体划分槽孔之前，可用下式粗略计算一整道墙板型混凝土防渗墙的造孔工程量：

式中 M——造孔总进尺；

F——墙的总截水面积；

D——终孔钻头直径，等于设计墙厚；

B——槽孔套接时重复进尺系数，当槽孔长度

大多为10m左右时可采用1.08，5m左右时可采用1.16，3m左右时可采用1.27。

b.槽孔长度的选择与划分。实践证明：在保证造孔安全、成墙质量的前提下，槽孔长度应考虑三个主要因素：ⓐ工程地质与水文地质条件；ⓑ单个槽孔的造孔延续时间；ⓒ混凝土浇注能力，即混凝土的拌和与运输能力等。

为保证泥浆下浇注混凝土的质量，孔内混凝土顶面的上升速度应大于2m／h。按此要求，最长的槽孔长度可用下式计算［2］：

2 泥浆配合比试验

确定泥浆比重的最好方法是进行泥浆—水泥浆絮凝试验。试验方法：拌制5种或5种以上不同比重的不掺加任何泥浆处理剂的黏土原浆5L，按水泥浆与泥浆的体积比1∶100加入水灰比为0.5∶1的浓水泥浆，用漏斗黏度计测量其不同时段的黏度值，并观察泥浆中絮凝团块的出现情况，依此来判定泥浆的絮凝程度［3］。

3 实例分析

3.1 工程简介

福建省南安市后桥水库库容2587万m3，水工建筑及工程等别分别为3级和Ⅲ等。因地质等方面原因，将左岸段防渗墙轴线加长、右岸段防渗墙轴线缩短，轴线长172.75m。上游墙和下游墙间中心距由12m调整为14m，墙厚仍为1.20m。上游墙顶设计高程670m，墙上部埋设钢筋笼，与心墙间采用插入式连接，墙下设双排灌浆帷幕，帷幕灌浆1710m。下游墙顶设计高程667m，下游墙与心墙采用廊道式连接，廊道底高程673m，墙下设双排灌浆帷幕。在上下游防渗墙内埋设3组仪器。

3.2 施工技术要点

通过总结防渗墙试验经验，对大坝混凝土防渗墙工程施工技术反复进行研究，最终总结了施工技术要点：首先增强导墙结构，加大导墙 （高度达2m），增加导墙主筋数量，满足拔管施工对地基承载力的要求；其次选择优质造孔泥浆，使用高黏度膨润土泥浆作为造孔泥浆，加大泥浆比重和黏度，根据实际情况添加增黏剂或堵漏剂；最后及时处理槽孔漏浆和坍塌，造孔中架空地层漏浆，除回填常规堵漏材料外，还向槽孔内灌注水泥浓浆。若防渗墙施工平台较大范围坍塌，沿防渗墙轴线上下游一定范围内或在二期槽内预灌浓浆，此外，还要控制好槽孔施工各项指标。孔位中心允许偏差不大于3cm，槽孔孔斜率不大于0.40%；孤石、漂石及基岩面陡坡等，孔斜率不大于0.60%；一期、二期槽孔接头要确保防渗墙的搭接厚度为墙厚的90%。

3.3 混凝土性能指标

防渗墙体混凝土设计性能指标见下页表。对于混凝土原材料，水泥强度等级不低于P.O 42.5，粉煤灰不低于二级；骨料最大粒径小于40mm且不大于钢筋间距的1／4；混凝土坍落度18～22cm，扩散度34～40cm，坍落度保持15cm以上的时间不小于1h；混凝土初凝时间不小于6h，终凝时间不宜大于24h，密度不宜小于2100kg／m3；胶凝材料不小于350kg／m3，水胶比不宜大于0.55；砂率不宜小于40%；粉煤灰掺量不宜大于30%。防渗墙墙顶浇注高程672m。导管埋深控制在2～6m内，不得小于lm。槽内混凝土面上升速度控制在3～7m／h。

防渗墙墙体混凝土设计性能指标表

3.4 先导孔施工

坝址地层相当复杂，尽管增加了复勘孔，还很难完全掌握地层的岩性、分布情况及透水性。因此，按照规范及合同要求，沿防渗墙轴线每隔50m布置一个先导孔，位置按施工详图或监理工程师指示布置。

先导孔采用地质钻机钻进，岩样取芯进行地质编录，同时，绘制出地质剖面图，用以指导防渗墙施工及防止槽孔漏浆处理。

根据防渗墙试验和大坝左坝肩防渗墙经验，在漂、孤石含量大的地层中，先导孔施工中经常卡钻，成孔困难、工效低，难以指导防渗墙施工，因此，将先导孔改在槽孔内钻进，用岩芯钻机取样，达到鉴定基岩的目的。

3.5 防渗墙施工

根据大坝防渗墙特点和试验结果，确定单元槽段长度为7～7.40m。大部分槽段采用“三主两副”划分，副孔长1.70～1.90m。其中一期槽长7～7.20m，二期槽长7.20m左右。在特殊地段，例如：下游防渗墙轴线上河床最深处布置1个一期槽，槽段深度超过10m，槽长4.45m，采用“两主一副”划分。槽孔划分见图1和图2。

图1 “三主两副”典型槽孔划分示意图

图2 深槽段 “两主一副”槽孔划分示意图

这种布置方式便于2～3台钻机同时施工一个槽的主孔或副孔，适合副孔劈打与钻凿。槽段划分时，为减小造孔中冲击振动对地层的影响，将上下游双墙错位布置，即上游墙的一期、二期槽与下游墙的一期、二期槽错位布置 （见图3）。

图3 一期、二期错位位置示意图

副孔施工时，尽量采取上劈下钻、多劈少钻方式，劈打同时在副孔两边用接砂斗接渣。副孔施工尽量少放炮。防渗墙地层上部极为松散，孤石、块石较多，主、副孔施工工序突破常规，在主孔未终孔前提前施工副孔。主孔造孔钻具选用平底钻、十字钻或空心钻，副孔造孔一般采用十字钻。

最后在大坝防渗墙槽孔内下设的设施包括钢筋笼、预埋灌浆管、混凝土浇注导管、埋设在墙内的仪器，一期槽端头内还要下设接头管。这些设施的下设工序都十分复杂。一般情况60m左右深的一期槽，从清孔结束到开始浇注混凝土需10h左右，二期槽需7h左右。因此，槽孔的清孔要求很高，一般采用泵吸反循环法清孔较合适。但由于槽孔深度大，在孔底淤积较厚时，泵吸反循环法清孔需配专人用钻头搅动，既费时又不便操作。因此，除DX-22采用泵吸反循环法清孔外，深孔的清孔采取常规抽筒换浆法。每次槽孔验收后，回填2～3m3黏土，静置3h左右，再用钻头在孔底搅动，然后，用抽筒清孔换浆。

3.6 混凝土配合比

使用P.O 42.5级硅酸盐水泥和P.LH 42.5级特制低热普通硅酸盐水泥配制混凝土，两种混凝土的强度发展过程见图4。

图4 两种混凝土的强度发展过程

大坝防渗墙混凝土配合比的确定经历了3个阶段：ⓐ酝酿阶段，参建各方希望采用 “高强低弹”混凝土配合比；ⓑ试验研究阶段，采用不同的原材料和掺量，试验研究各种配合比混凝土，提出初期施工用配合比；ⓒ优化完善阶段，对胶凝材料用量、粉煤灰品种及掺量和外加剂等进行调整，最终确定配合比。

3.7 混凝土浇注

浇注中控制各导管均匀下料，使槽内混凝土面高差在0.50m以内。混凝土面上升速度不小于2m／h。起拔时确保导管始终埋在混凝土内1～6m之间。混凝土浇注顶面高于防渗墙设计顶高程2m。

3.8 工程效果

通过水利水电工程质量监督检验站检验，此次工程混凝土质地均匀、密实性较好，槽段间无夹泥层。基岩保持着良好的完整性，没有沉渣出现，完全符合设计要求。

4 结 语

水库大坝混凝土防渗墙施工不仅要结合防渗墙的特点，还要结合具体的施工技术影响因素，选择具体的混凝土防渗墙施工技术，只有这样才能确保水库大坝的质量。同时，还要明确具体的工程质量控制和技术的熟练程度，并指导工程施工，以保证防渗墙的质量和安全。■

［1］ 张寅虎.水电站大坝施工实践及其技术探讨［J］.中国水运，2011，11（10）：182-183.

［2］ 徐隽.浅谈茂化水库混凝土防渗墙施工［J］.广西水利水电，2009（3）：82-84.

［3］ 王立彬，燕乔，毕明亮.病险水库除险加固中混凝土防渗墙新型接头的研究［J］.长江科学院院报，2009，20（S1）：66-68.

Research on reservoir dam concrete cut-off wall construction technology

TAN Jinxuan
（Fujian Huacheng Water Conservancy and Hydropower Engineering Co.，Ltd.，Quanzhou 362000，China）

In recent years，Chinamade a huge progress in water conservancy career.Meanwhile，many problems are also disclosed，and the reservoir dam concrete seepage problem is the most prominent in them.In the paper，specific project example is combined for analyzing and studying reservoir dam plastic concrete cut-offwall construction technology.

reservoir dam；concrete cut-offwall；research

TV543＋.82

A

1673-8241（2015）08-0018-04

10.16617／j.cnki.11-5543／TK.2015.08.009