关于混凝土坝与防渗墙衔接段施工技术的探讨

郑文武

（中国水利水电第八工程局有限公司 湖南省长沙市 410000）

1 工程概况

概述：

某项目上水库主坝、4#副坝为碾压混凝土重力坝，其中主坝左、右坝肩、4#副坝右坝肩与库周防渗墙的衔接结构较为复杂，存在交叉作业，施工难度较大。

2 方案比选及建议

混凝土坝与库周防渗墙衔接段的总体施工方案有两种：

方案一：先施工防渗墙，后浇筑坝肩盖重混凝土。即：防渗墙先从上往下人工分层槽挖至坚硬岩石（局部可采用长臂挖机槽挖），再从下往上一次性浇筑至设计高程，然后坝肩盖重混凝土按3m升层分层浇筑到坝顶高程。

方案二：先浇筑坝肩盖重混凝土，后施工防渗墙。即：坝肩盖重混凝土先按3m升层分层浇筑到坝顶高程（在此期间，为保证库周防渗墙伸入坝体，需在混凝土坝端头部位安装模板形成键槽），再在防渗墙从上往下人工分层槽挖到坚硬岩石，然后从下往上一次性浇筑到设计高程。

根据设计要求，防渗墙浇筑不能出现层间冷缝，需一次性浇筑成形。经比较，方案一的可操作性不高（具体见表1）。

表1 方案比较对照表

为此，采用方案二。但结合现场实际情况，实施方案二时仍存在以下两个问题：

（1）由于坝肩二次扩挖后，将形成90°的垂直坡度，存在边坡失稳风险。

（2）由于防渗墙墙身较深，人工槽挖时须分层浇筑护壁混凝土，若按设计的墙身厚度60cm进行槽挖，最终成形的墙身厚度将不能满足设计要求。

（3）坝肩盖重混凝土按设计图纸所示二次开挖线浇筑成形后，坝顶区域盖重混凝土厚度不够且坝体下游不能形成人行通道。

针对上述情况，采用以下方案：

（1）坝肩扩挖区域一次性开挖到位后，现场即刻组织验收，并将坝肩盖重混凝土在短期内连续上升至坝顶高程，以缩短坝肩边坡的裸露时间，降低失稳风险。

（2）将坝肩盖重混凝土以保证顶宽不小于1m为原则适当加厚，并根据实际地形在坝体设计轮廓线以外的上下游侧回填配重混凝土，在保护坝脚的同时为坝后人行通道预留空间。

（3）将防渗墙人工槽挖的宽度调整为1.2m，护壁混凝土分层支护的高度为1～1.5m，厚度为20～30cm，保证防渗墙最终成形的墙身厚度为60～80cm。

3 主要施工方法

3.1 坝肩二次扩挖

根据测量放线直接采用挖掘机开挖，自卸汽车运输出渣。

由于二次扩挖后的边坡为垂直边坡，施工过程中须在开挖边线附近设置位移监测点，并安排专人进行监护，防止因边坡失稳导致安全事故。

3.2 衔接段坝体混凝土施工

为避免坝肩边坡的长期裸露，坝肩二次扩挖完成后，须按“2方案比选及建议”中的第二条建议，按3m分层在短期内将坝肩盖重混凝土连续浇筑至坝顶高程。

3.2.1 模板制作及安装

综合考虑常态混凝土坍落度，混凝土铺料厚度和浇筑上升速度，气温和混凝土初凝时间，振捣等因素的影响。除承重模板荷载按实际浇筑层厚影响范围计外，其余模板荷载按19kN/m2计，模板与普通混凝土的粘结力按0.5kN/m2计。

3.2.2 混凝土浇筑

混凝土由本标段的混凝土生产系统统一拌制，自卸汽车运输，长臂挖机配合溜槽入仓，分层铺筑，有序振捣，层厚不得大于50cm。

3.3 防渗墙施工

3.3.1 施工顺序

测量放线→第一层人工槽挖→清理造槽周壁、校核造槽垂直度和深度→安装模板浇灌第一层混凝土护壁→在护壁上二次投测标高及槽位十字轴线→第二层人工槽挖→清理造槽周壁、校核造槽垂直度和深度→安装模板浇灌第二层混凝土护壁→循环上述作业至设计深度→经终孔基岩鉴定后→浇注防渗墙混凝土至设计高程→蓄水养护。

3.3.2 主要施工方法

（1）控制固定轴线及标高标记

根据设计提供的坐标及标高，按照施工图纸准确放线，具体做法：

①在测量控制点的地方，按照轴线位设立木桩，并打入1.5m左右，木桩出土面约0.2m，在木桩上标明各轴位编号。

②为防止施工时木桩的意外碰撞造成木桩的轴位偏移，利用场地周围设立混凝土控制点引线，以便经常复核。

③按图定出槽位，并在槽位开挖第一圈后，把槽线和标高记于护壁内，作为垂直控制标记和墙顶标高的控制点。

（2）造槽开挖

①人工开挖成槽原则上一次开挖成槽，人工开挖待完成基线复核验收手续后，才可开挖。

②掘进

以人工挖掘为主，辅以空压机配合风镐凿掘，进入强风化岩时，根据地质条件可采用膨胀炸药。

每掘进1m均检查槽段中心轴线及槽壁的垂直度。

提升使用手摇绞车吊运弃土、弃砂、混凝土、石块等重物，使用簸箕，铁桶作承载运输工具。

槽内照明选用36V低压安全行灯。

当孔深较浅时以自然通风为主，当槽深超过10m时，宜采用空压机送风，保持孔内供氧充足。

③护壁施工

护壁施工遵从开挖深度1.5m以下不采取护壁措施，1.5～3m采取木条支撑，3m以上采用混凝土衬砌的形式进行护壁的原则。现针对需衬砌的护壁施工进行详细说明。

为防止土、石等杂物滚入槽内伤人，孔口护壁应高出面20～30cm，护壁图如图1所示。

图1 护壁支护示意图

护壁衬砌按下列要求进行：

a.拼装模板时，吊中垂线，保证护壁混凝土的垂直度；

b.护壁厚度、拉接钢筋、配筋、混凝土均应符合设计要求；

c.每节护壁均应在当日连续施工完毕；

d.护壁模板的拆除应在24h之后进行；

e.护壁混凝土必须保证密实，并根据土层渗水情况使用速凝剂；

f.护壁有蜂窝、漏水现象时，应及时补强以防造成事故。

④护壁支护

因无本场地的详细地质资料，根据以往施工的类似场地地质条件，取 c=50kPa，φ=20°，k=0.613，H=20m，计算得到 E=1450kN/m。

因此，在槽段内护壁须加设横支撑，采用50×50mm以上的木方，两端用200×400mm的木板或铁板垫板加大接触面积，每模设2～4个横支撑（见图1）。

⑤清孔、封底

挖到设计槽底后，通知业主会同监理、设计有关人员共同鉴定，在经业主、监理、设计的认可后，迅速清除槽内松渣、淤泥、沉淀等扰动过的软层并封底，如地质情况复杂，有异常情况及时与监理、设计单位联系，做出相应的处理措施。

⑥防渗墙施工容许偏差；中心位移偏差50mm，垂直度容许偏差0.5%。

⑦施工人员必须熟悉所造槽的地质情况，并要勤检查，注意土层的变化，当遇到流砂、大量地下水等影响挖土安全时，要立即采取有效防护措施后，才能继续施工。

⑧对少量流砂的槽位。先将附近无流砂的槽先挖深，使其起集水井作用，集水井应选在地下水流的上方，用水泵抽水时，将槽和附近的地下水位降至槽底下，使槽底部免除水淹状态下施工。

⑨若发现流砂层，应减少每节护壁高度，暂定为30～50cm。混凝土的水泥用早强型水泥或加速凝剂，加快凝固速度。

⑩施工前先研究地质情况，应采取错开跳挖，槽护壁与护壁驳接足够10cm。打凿墙孔砾砂岩必须精选有操作风镐技术及有丰富经验人员，镐钎不宜过长，打凿斜度灵活掌握，采用施法作业，配有足够空气压缩机。

⑪终槽时，应及时通知业主、设计单位和监理对槽底岩样进行鉴定，经鉴定符合要求后，才进行终槽工作。必须清理好护壁污泥和槽底的残渣杂物浮土，清除积水，特别注意二次浇捣防渗墙混凝土接触缝的清理，经监理同意验收，并办理好签认手续。应迅速组织浇灌防渗墙混凝土，以免浸泡使土层软化。

⑫一二槽段接头缝间处理：缝面进行人工凿毛，形成毛面。3.3.3混凝土浇筑

（1）护壁混凝土

护壁混凝土为C20钢筋混凝土结构，护壁尺寸暂按1×1.5m控制，必须按照配合比进行配制，统一在混凝土生产系统进行拌制，采用罐车运至现场后利用斗车运输到槽口附近，不得用人工在槽口面自搅，混凝土拉到槽口附近用铁皮铺设安放，不得随意放在地上，更不得随意加水。混凝土运输道路应铺设顺畅，路线不宜过长，防止因运输过长引起混凝土离散，护壁如有局部渗水，要及时堵塞好，这是保证墙身混凝土质量的一个重要环节。

（2）防渗墙混凝土

①混凝土浇捣前，应把槽内积水抽干，槽底的积水不能超过50mm的积水，并把槽内的泥浆、岩碎清洗干净，及时通知监理和设计单位验收并办理好隐蔽验收手续。在造槽验收后，必须在一定时间内完成清渣等工作而进入振捣墙身混凝土工序。

②混凝土下料采用流筒（串筒）方法，混凝土垂直入槽内，并连续分层灌筑，每隔0.5～0.6m分层震动一次直至槽顶标高。

③浇捣混凝土时，输送混凝土的串筒保持在混凝土面不大于2m的距离，桩邻10m范围内挖孔作业应停止，并不得在槽底留人。

④防渗墙混凝土浇捣，要设有丰富经验的槽里振捣工人，用高频振动棒将集中落料处的混凝土震动均匀分散。另外每孔还要配备1～2支小功率的振动棒辅助补振周边接口混凝土。震动要均匀，时间不能过长，要由专业技术工人下槽操作震动。混凝土必须符合设计要求，混凝土坍落度一般在6～8cm，若是发现水灰比较大或混凝土坍落度有问题，坚决不能浇灌混凝土，必须配有专业技术人员严控浇筑混凝土质量的保证措施。

（3）护壁拆除

根据以往的施工经验，人工开槽护壁混凝土无需拆除，护壁木条及水平支撑采用从下往上分层进行拆除。拆除时，可采用在拟拆除件上设置吊环，人工拉钩牵引的方法。

4 结论

根据以上方案，避免了防渗墙的不连续浇筑，保证了碾压混凝土重力坝与防渗墙浇筑之间不出现层间冷缝。