大坝防渗工程塑性混凝土防渗墙的应用与分析

（河南盛鼎建设集团有限公司，河南郑州 450000）

1 工程概况

某水库工程控制流域面积为52km2，是一座中型水库。大坝建成于20世纪80年代，近期大坝测量结果表明，328.40m为坝顶平均高程，20.8m为最大坝高，350m为坝顶长度，4.8m为坝顶宽度。土路面为坝顶路面类型，修筑防浪墙，1.4m为高度，329.80m为墙顶高程。上下游坝坡实际情况如表1所示。

根据地质勘查情况分析，坝体属于中等透水层，渗透系数平均值为5.0×10-4cm/s，低液限粘土、卵石、石英砂岩为大坝坝基岩性，其中5.79×10-3cm/s为卵石渗透系数，具有较大的透水性。石英砂岩上部属于强～中等风化，8.5Lu～14.6Lu为透水率范围，部分为中等透水。经现场勘查发现，上游坝坡存在沉降问题，且多条裂缝出现在防浪墙部位。

2 施工方案的确定

根据安全鉴定结果分析，该大坝工程存在填筑质量不均、渗透系数过大、渗漏不安全等问题，已无法满足大坝安全运行要求，因此，需做好除险加固处治。根据工程实际情况，本文提出了两种施工方案，具体如下：

2.1 组合方案

根据大坝实际情况，提出了坝基帷幕灌浆、坝体底部高喷灌浆、坝体上部土工膜加固的施工方案，即钻孔设于上游坝坡一级马道处，采用帷幕灌浆方法处治坝基岩石层渗漏问题，采用单排三序法设置帷幕灌浆孔，2m为终孔间距，350m为帷幕轴线长度，下部伸入微风化砂岩以下1m，上部至岩石层顶。通过高喷灌浆防渗处治防渗帷幕以上至一级马道之间，以单排两序为准，1m为终孔间距，选用旋喷套接方法，并通过土工膜进行坝体上部防渗[1]。

2.2 塑性混凝土防渗墙方案

为控制工程量，降低库水位对施工的不利影响，采用塑性混凝土防渗墙进行施工处治。在坝顶处设置防渗墙，防渗墙轴线与大坝轴线平行，通过冲击钻+液压抓斗方法成槽，0.6m为墙厚度，336m为长度。

根据大坝实际情况，4.8m为坝顶宽度，不足以开展塑性混凝土防渗墙施工，应填筑施工平台于坝顶下游，并和坝顶共同用于施工作业平台。327.60m为平台顶高程，因此，需彻底拆除下游侧路缘石，待完成防渗墙施工后，即可恢复坝顶路面。

通过组合方案和塑性混凝土防渗墙方案的施工工序简易程度、施工造价、施工效果进行对比分析，最终决定采用塑性混凝土防渗墙施工方案[2]。

3 防渗墙参数确定

3.1 防渗墙厚度计算

墙体挡水水头、墙体耐久性、施工设备等均会对塑性混凝土防渗墙厚度造成一定影响。本文在防渗墙厚度计算时，主要以墙体破坏时的水力坡降为依据，计算公式如下：

其中，塑性混凝土防渗墙上下游最大水头差可由△Hmax表示；

安全系数可由K表示，该工程K取5；

塑性混凝土渗透破坏坡降计算值可由Jp表示，该工程为60。

通过计算分析，当d为0.4m～0.5m时，可达到设计规定，基于塑性混凝土溶蚀作用等考虑，并与其他因素综合分析，最终确定0.6m为该工程塑性混凝土防渗墙厚度。

3.2 配合比设计

表2为塑性混凝土防渗墙设计指标，根据设计要求的墙体弹性模量、渗透系数等相关指标可进行塑性混凝土防渗墙的室内配合比试验。通过试验分析，最终确定本大坝塑性混凝土配合比为水泥∶膨润土∶粘土∶砂∶碎石∶水=120∶30∶150∶663∶853∶330。

表2 塑性混凝土防渗墙主要指标

4 塑性混凝土防渗墙施工技术要点

4.1 护壁泥浆

冲击成槽施工中，护壁泥浆的质量情况将会直接影响到槽壁的稳定性和城墙质量。此外，还与工作效率等息息相关。为此，本文塑性混凝土泥浆制备中，主要采用粘土，膨润土少量即可，保证泥浆主要技术指标满足规范要求。在1.1t/m³～1.3t/m³范围内控制泥浆比重，18s～25s控制泥浆粘度，泥浆含砂率不得超过5%，胶体率控制在95%左右。

在防渗墙轴线下游侧设置泥浆搅拌站，根据工程量实际情况，共设6台泥浆搅拌机，300m³为贮浆池容量。泥浆拌制好以后，经过三级处理，可利用φ150mm管线向各施工槽孔输送泥浆，在整个过程中要注重泥浆性能变化情况，做好检测，并保证泥浆入槽质量。

4.2 成槽

当导墙混凝土抗压强度达到规定要求后，即可进入成槽施工。采用冲击钻进行坝基成槽，坝体可采用液压抓斗直接成槽施工，在导墙控制下按照从上到下的顺序通过液压抓斗进行挖土，在此环节必须做好液压抓斗导向杆控制，保证成槽垂直度符合施工要求。按照墙壁坝体土质结构进行单元槽段长度划分，根据实际情况，可划分为2序槽，其中I序槽孔为7.5m长，II序槽孔为5.5m长，通过三抓成槽。

4.3 清槽

成槽时，将会有大量沉渣存于槽底，甚至产生沉淀层，一旦处理不好，将会对成墙质量造成严重影响，或出现墙底渗漏现象，不利于墙体抗渗。此外，若墙体修筑于沉淀层之上，同样会影响墙体承载能力，或引发不均匀沉降问题。基于此，本文在清槽时，决定采用洗刷锤+泥浆泵进行处理。

4.4 浇筑

将塑性混凝土拌和站设置于溢洪道进口处，在拌和站集中拌制塑性混凝土，保证按照配合比掺加原材料，用量准确。浇筑采用泥浆下直升导管法。250mm为导管内径，经密闭承压试验检测质量满足设计要求后即可进行安装。安装底部出口和槽底保持250mm以内距离，通过吊车吊装导管控制好高度。浇筑过程中，要做好测量工作，保证浇筑质量[3]。

4.5 接头孔施工

施工完I序和II序防渗墙后，可在结合部位设置接头孔，600mm为孔径，保证接头孔位置准确，质量合格。

5 结语

综上所述，本文结合工程实际，提出了两种防渗方案，最终确定了塑性混凝土防渗墙施工工艺，相比普通混凝土，塑性混凝土具有弹性模量小及变形适应性强等优势，是一种性能优越、经济性良好的防渗材料。将其用于大坝工程防渗施工，可有效提升防渗效果[4]。