塑性混凝土坝体防渗墙施工技术研究

赵西虎

(蒙阴县水利局，山东 蒙阴 276200)

塑性混凝土坝体防渗墙施工技术研究

赵西虎

(蒙阴县水利局，山东 蒙阴 276200)

塑性混凝土是一种大流动性混凝土，由于其弹性模量可达2000以下，是一种柔性材料，可以很好的与较软的基础相适应，同时又具有很好的防渗性能。因此，被应用于水库、江河、湖泊等工程的坝体防渗墙施工，这种施工技术具有工程造价低、施工进度快、适于变形及防渗效果好等优点。文章通过塑性混凝土防渗墙在蒙阴县黄仁水库坝体防渗加固施工中的应用，对混凝土防渗墙的施工技术进行了研究和总结，其施工经验可对同类工程施工具有一定借鉴作用。

塑性混凝土；防渗墙 ；抓斗成槽；墙体连接

塑性混凝土是一种大流动性混凝土，由于其弹性模量可达2000以下，是一种柔性材料，可以很好的与较软的基础相适应，同时又具有很好的防渗性能。因此，被应用于水库、江河、湖泊等工程的坝体防渗墙施工，这种施工技术具有工程造价低、施工进度快、适于变形及防渗效果好等优点。文章通过塑性混凝土防渗墙在蒙阴县黄仁水库坝体防渗加固施工中的应用，对混凝土防渗墙的施工技术进行了研究和总结，其施工经验可对同类工程施工具有一定借鉴作用[1]。

1 工程概况

1.1 水库工程概况

黄仁水库地处鲁东南，属于沂河水系，蒙河流域，位于蒙阴县垛庄镇西山角村村南，是一座以防洪功能为主，又兼有农田灌溉、城市供水等综合功能的中型水库，主要枢纽工程由大坝、溢洪道、放水洞等组成。水库始建于1966年9月，1971年6月竣工，总库容1332万m3。水库控制流域面积30.4km2，流域形状为叶形，东西长9km，南北宽4km。水库领域为低山丘陵区，山区占40%，丘陵占60%。由于受当时经济技术条件限制，工程建设标准低，建成后虽经多次加固，但没有从根本上解决危机水库安全的隐患。为提高防洪标准，确保水库和下游人民群众生命财产安全，决定对水库进行除险加固。本次加固工程，设计洪水标准为100a一遇，校核洪水标准为1000a一遇，通过调洪演算，确定设计洪水位为168.22m，校核洪水位为169.66m。

1.2 大坝工程存在的主要问题

黄仁水库大坝为黏土心墙沙壳坝，坝长536m，最大坝高18.4m，坝顶宽5m，顶高程170.97m。防浪墙宽0.6m，顶高程172.17m。上游迎水坡采用干砌块乱石护砌，下游坡为草皮护坡。上游坝坡抗滑稳定安全系数低于地震设防烈度规范值，上游沙壳和坝基砂层相对密度较低，存在液化可能。大坝心墙填筑质量差，填筑土料以壤土和砂壤土为主，局部为粉土质砾砂，土质较为杂乱，含砂量偏大，压实度为0.71-0.99，渗透系数为1.72×10-7-3.16×10-4cm/s。上游沙壳岩性为含碎石砾质粗砂，顶部含块石较多，下部以砾质粗砂为主，填筑质量较差。大坝下游坝坡多裸露，草皮覆盖率不足50%，高低不平，多处出现冲沟，属较严重冲刷。左岸阶地下伏为二长花岗岩强风化节理密集带未完全清除，具中等透水性，是坝基渗漏的主要通道。大坝防浪墙、护坡与排水体质量差，均不符合规范要求。坝基岩性节理裂隙发育，具中等透水性。大坝安全鉴定结论意见要求对坝体进行防渗加固处理。

1.3 大坝坝体防渗加固处理措施

根据工程存在的问题和实际情况，提出了多个大坝除险加固方案。经多方案比较，大坝坝体防渗加固选用垂直防渗方案，又据此拟定了3个心墙加固方案：①塑性混凝土防渗板墙方案；②多头小直径深层搅拌桩与高压旋喷灌浆结合方案；③高压旋喷防渗板墙方案。三个方案分别从技术可行性、施工工艺和工程投资等方面进行比较及分析论证，通过比对分析，认为混凝土防渗墙与高压喷射灌浆和多头小直径深层搅拌桩相比，塑性混凝土防渗墙更符合本工程实际情况，而且更加经济可靠。根据工程地质地形条件及防渗要求，拟对大坝桩号0+027-0+522坝段坝体进行防渗处理，截渗墙轴线与坝顶防浪墙中心线重合，防渗墙底部深入弱风化基岩1.0m，顶部伸入防浪墙基础底，确定防渗墙为30cm的薄型混凝土。

2 塑性混凝土防渗墙施工方法

2.1 设置抓斗施工平台

为保证施工机械能够顺利就位和开展工作，首先在防渗墙轴线下游侧设置合适宽度的施工平台。本工程根据施工场地及工程机械设备施工需要，设置宽度为10m的抓斗施工平台，将降坝产生的土料填到坝体的下游侧，以保证平台的宽度。在下游侧修建平行坝轴线的排渣排浆沟，沟的断面尺寸30cm×50cm，另外，垂直防渗墙轴线方向再按50m间距修建排渣排浆沟，将废渣以及废浆水排到下游坝脚，全部废渣要运放到弃渣场。

2.2 构筑临时施工导墙

在地层表面坚实的基础上，沿防渗墙轴线方向构筑临时施工导墙，用来标定防渗墙位置和成槽导向以及稳定导向槽等。导墙断面尺寸为30cm×80cm(宽×高)，间距40cm，混凝土强度等级为C20，导墙顶高出场地10cm，以阻止地表水流入导向槽。导墙外侧要加固，填土夯实，并在导墙间采用内支撑支护，以防止夯土时导墙发生倾覆或位移。

2.3 划分槽段造孔与成槽

根据工程地质条件、施工方法、设备等情况，将防渗墙划分为Ⅰ、Ⅱ序槽段，槽段开挖长度为7.5m，并按Ⅰ、Ⅱ槽段顺序施工。每个槽段分为3个孔，两端是主孔，中间是副孔，施工时按先两端后中间的开挖顺序成槽。成槽采用“抓取法”，每槽段3抓，按照槽段顺顺一次完成施工成槽。

常州、苏州和江宁位居第三，各有3处景观深受康、乾二帝的喜爱。常州除了南巡诗中提到的竹炉山房、漪澜堂和寄畅园在玉泉山静明园、西苑琼岛和清漪园中仿建之外，竹炉山房还在盘山静寄山庄、香山静宜园和西苑北海中仿建;苏州除了南巡诗中提到的寒山千尺雪、狮子林在西苑、避暑山庄、盘山和圆明园中仿建，桃花坞也在圆明园中仿建;江宁除了南巡诗中提到的栖霞山万松山房在盘山被写仿外，报恩寺、江宁行宫勤政堂也在清漪园和避暑山庄中仿建。

2.4 膨润土护壁泥浆

护壁泥浆直接影响施工进度和槽壁稳定，在造孔成槽过程中也起固壁、携渣、冷却钻具及润滑的作用，还可增加墙体的抗渗性能。本工程选用优质膨润土泥浆固壁，设计为二级膨润土指标，新制膨润土泥浆的性能指标见表1。分散剂采用Na2CO3，增黏剂为CMC，根据性能指标要求，通过试验确定的泥浆配合比见表2。新制泥浆经过24h膨化后，利用供浆管将泥浆输送至槽孔内，施工中回收的泥浆，净化后仍可重复使用。槽孔孔口泥浆面在成槽过程中保持在导向槽顶面以下30-50cm范围内。

表1 新制膨润土泥浆性能指标

表2 泥浆配合比表 kg

2.5 清孔换浆

槽段终孔验收合格后进行清孔，清孔采用抓斗抓取淤泥，利用下设潜水排污泵抽浆，并及时用新鲜泥浆补充。槽段清孔换浆结束前将钢丝刷子安装在抓斗斗体上，紧贴Ⅰ、Ⅱ期混凝土结合面，分段上下反复提动，达到刷子上不带泥屑，孔底淤积不再增加，即接头面清洗合格。

2.6 防渗墙浇筑施工

防渗墙采用直长升式导管法进行泥浆下的混凝土浇注，该工程下设三套导管，接头处和管壁严禁漏浆，导管底部距槽底距离控制在15-25cm范围内，当槽底高差>25cm时将导管置于控制范围的最低处。槽孔浇筑严格按先深后浅的顺序，即从最深的导管开始，由深到浅连续浇筑。浇注前导管内置入可浮起的隔离塞球，浇注时先注入水泥砂浆，随即注入足够的混凝土，挤出塞球并埋住导管底端，避免混凝土与泥浆混合。在保证埋深的前提下，随着混凝土面的上升，用吊车提升导管，并将顶部导管拆除。

2.7 墙段连接方法

为保证防渗墙墙段连接质量，本工程墙段连接采用接头管法。进行墙段连接施工时，在浇筑Ⅰ期槽孔前，先在槽两端埋设Φ250mm钢管，然后浇筑混凝土，等到混凝土初凝以后，将钢管取出，制成接头孔。浇筑Ⅱ期槽孔混凝土时，使接头孔靠近Ⅰ期槽孔的侧壁，使其产生圆弧形接头，以便墙段更好连接。墙段连接完成后，经过对连接处进行开挖检查，结果表明墙体接缝密实，墙面平整光滑，墙体整体性强，连接效果很好。

2.8 施工过程中需要强调的问题

为保证施工质量，施工过程中，要根据施工具体情况，采取有针对性的施工组织和技术措施。首先，要做好施工准备工作。为保证抓斗施工平台的宽度，利于施工机械就位，需设置合适的施工平台。将降坝的土料填筑到坝体下游侧，下游侧则要设置平行坝轴线的排渣排水沟，把废渣、废水排至下游坝脚，坝脚最好设置沉浆池，将所有废渣运至弃渣场。要把导墙建在坚实的基础上，导墙外侧也要填土夯实，在夯实填土的时候，为防止导墙发生倾覆或位移，对导墙间进行内支撑。槽段划分要考虑地基的水文地质条件、成槽方法、机具性能、混凝土供应情况、墙体预留孔的位置、浇筑导管布置原则及墙体平面形状等因素。浇筑材料的选择要根据施工要求选取，在浇筑施工过程中，供料一定要连续，不能间断，还要按时测量混凝土面的深度。在混凝土浇筑的时候，为防止杂物落入槽孔内，槽孔口要设置盖板。槽孔浇筑过程，要严格按照先深后浅的顺序，从最深的导管开始，由深到浅的连续浇筑。浇注以前，导管内要置入可浮起的隔离塞球，浇注时先注入水泥砂浆，随即再注入足够的混凝土，挤出塞球，并把导管底端埋住，以避免混凝土和泥浆混合。在保证埋深的情况下，随着混凝土面的上升，用吊车提升导管，并将顶部导管拆除。为了保证墙段连接质量，进行墙段连接施工，可采用接头管法。

3 结 语

塑性混凝土防渗墙是目前水利工程中较普遍采用的一种地下截渗处理方法，该技术广泛应用于水库大坝、江河、湖泊等大堤的防渗加固工程中，是防渗处理的一种有效措施。薄壁抓斗成槽技术结合接头管法墙段连接工艺施工方法，使黄仁水库除险加固工程大坝坝体防渗处理取得了很好的效果。工程加固完成后，该水库大坝下游的地下水位大幅度下降，原有的沼泽也已全部消失，充分说明了坝体防渗墙的设计、施工方案的选择和实施是非常成功的。通过这次应用取得的成果可以看出，塑性混凝土坝体防渗墙施工技术具有以下特点：

1)高效快捷，无须放空水库施工、施工时水泥浆不会造成环境和地下水污染。

2)塑性混凝土防渗墙能够适应复杂多变的工程地质条件，而且适用范围很大，在防渗效果以及耐久性方面都很出色，工程质量非常可靠，对低水头条件下的坝基和坝身的防渗加固处理非常实用。

3)使用塑性混凝土防渗墙施工技术，工程造价低于其他施工方法。经测算，该工程采用的厚30cm薄型混凝土防渗墙单价仅为260元/m2，而如果采用常规的施工方法，成墙厚度为80cm，则防渗墙的单价要接近420元/m2，仅此一项，本工程可降低投资145.9万元，经济效益非常好。

4)采用接头管法对墙段连接进行施工，在施工质量和工程进度、材料消耗以及防渗效果等诸方面都优于其他墙段连接方法。

[1]段海玲.册田水库坝体塑性混凝土防渗墙施工技术简述[J].山西水利，2014(08)：23-24.

1007-7596(2017)07-0041-03

2017-06-24

赵西虎(1977-)，男，山东临沂人，工程师，从事水利工程管理工作。

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