水利水电建筑中混凝土防渗墙技术研究

蔡亚辉

河南省水利第二工程局集团有限公司 河南 郑州 464000

引言

混凝土防渗墙在水利水电建筑中的防渗作用突出，但为保障其防水防渗能力，工程企业需立足实际，制定周密的施工计划，强化监督与管理，全面提高整体的施工水平。

1 水利水电工程中混凝土防渗墙的种类

1.1 桩柱式混凝土防渗墙

桩柱式混凝土防渗墙利用大型、强劲冲击力钻头在墙面上钻出大直径孔洞，用套管、泥浆在孔洞内注入混凝土构造防渗墙。桩柱式混凝土防渗墙施工中，一般应以根根连桩的方式，并参考现场的实际情况选择恰当的连接工艺，以保障防渗墙的结构稳固性[1]。如施工中为土坝类型的项目，桩柱式混凝土防渗墙在墙体连接方面可选择接头管法、套接法和连锁式方式，以保障墙体的防渗能力。

1.2 板桩灌输式混凝土防渗墙

板桩灌输式混凝土防渗墙在水利水电工程中也较为常见，以施加震动的方式起到冲击作用，在该作用力下将准备好的钢板桩打入地基下面，在板桩边缘位置采用整体焊接的方式焊上小管，在小管底部设有活门，当钢板桩打入一定深度后用液压器等装置缓慢取出钢桩，拔桩时通过钢桩将防渗材料融入焊接于钢桩上的小管，使防渗材料陆续通入孔洞构造防渗墙。

1.3 槽板式混凝土防渗墙

槽板式混凝土防渗墙由以下方式构成：按有关规定钻孔，形成孔洞，将配制好的泥浆灌入这些孔洞，用泥浆加固孔洞，使孔洞更为安全与稳固。泥浆灌入一段时间当结构趋于稳定时，在里面添加混凝土材料，构建防渗墙体[2]。槽板式混凝土防渗墙施工中，开孔大小有要求，施工人员在现场应严格参考这些要求开洞，如遇到特殊情况，应以实际情况为标准确定槽孔长度。当然，槽板式混凝土防渗墙施工中，连接方式也是需重点关注的部分，其连接方法可选择搭接或者连锁两种。

1.4 泥浆槽混凝土防渗墙

泥浆槽混凝土防渗墙不同于其他类型的防渗墙，这类型防渗墙构造时的难度系数较高，主要是因为需在现场地基上挖槽，在地面挖掘1.5～3m宽的沟槽。防渗墙构造中，需注意沟槽之间的处理，将泥浆灌注于不同的沟槽之间，用泥浆起加固作用，并在相关任务完成后用砂石或者高黏度泥土回填沟槽。

2 水利水电建筑中混凝土防渗墙技术

2.1 混凝土超薄防渗墙施工技术

水利水电建筑中的混凝土防渗墙施工中，混凝土超薄防渗墙技术为应用较广的技术，应用该项技术时需向导管内灌入配好的泥浆，还要保障泥浆灌入高度低于墙面0.3m左右。整体的施工作业中，所采用的泥浆应用常用的膨润土、烧碱配制而成，严格控制泥浆的黏粒量、塑造指数、含沙量等各项指标，有关施工人员应根据泥浆配制中的各项指标要求，规范配制，保障泥浆性能。为避免在施工作业中出现孔壁坍塌的情况，挖槽时严禁孔内泥浆脱离之前灌入的水平线范围，并密切关注施工情况，及时补充新鲜泥浆，以保障孔壁的稳固性。混凝土超薄防渗墙施工中，施工人员也需密切监测孔内泥浆含量、性能指标，如存在相关指标超限的情况，应结合具体情况调整施工方法。防渗墙结构制作环节，一般采用在管内抹油、裹膜的方式，为符合施工标准，防渗墙接头管应选用直径330mm、壁厚100mm的焊接管[3]。当整体成槽后，为降低管壁与混凝土之间的摩擦，正式制作之前施工人员需在接头管管壁上涂抹一层润滑油，使用工程机械的常用润滑油就可，并在管内表面上一层塑料薄膜，随后使接头管深入特定深度。

2.2 塑性混凝土防渗墙的整体施工技术

塑性混凝土防渗墙施工可构建特殊的防渗墙体，起到加固结构的作用，具体的施工中采用含有大量黏土、膨润土在内的墙体材料。与其他类型的防渗墙技术相比，塑性混凝土防渗墙的材料弹性模量小，适合水库、土石坝场地的变形需求，且抗挤压能力突出，遇到较大的挤压作用时，墙体形态基本不变。

塑性混凝土防渗墙施工中，要点如下：①提前准备好导向槽、施工平台，设置导向槽时应严格根据防渗墙的总体要求，结合施工经验确定其宽度、位置，宽度一般比防渗墙宽0.1～0.2m，位置一般在防渗墙墙体之间的中心线位置。②加强防渗透的造孔设计，现场造孔作业必须始终参考施工标准，由专人负责造孔作业的过程监督、细节把关。塑性混凝土防渗墙施工中，造孔为其中的关键工序，防渗墙对造孔有严苛的标准，当确定好槽孔位置后才能进入施工作业，施工时还需尽可能减少墙体接头的数量，以增强墙体的安全性。

3 案例分析

3.1 工程概况

以郏县北汝河橡胶坝工程为例，该工程处于北汝河中游地区，属Ⅲ等中型水库，主要由两座橡胶坝，还包含调节闸、分流岛、充排水泵房、上下游河道，其中，胶坝及调节闸、分流岛及充排水泵房、岸翼墙等主要建筑物为3级，次要建筑物为4级，坝设5跨，单跨长85m，全长431m，坝袋高3.5m，调节闸共3孔，单孔净宽6m，三孔一联全长22.4m。该工程现场的地质水文条件相对复杂，地下水主要为第四系松散岩类孔隙潜水及孔隙承压水，潜水分布于漫滩、边滩、中心洲地貌单元的冲洪积砂性土中。含水层为砂砾石、壤土、砂层，砂砾石含水层有较好的连通性，透水性强且赋水性好；承压水主要分布于阶地地貌单元的砂层中，具有微承压西南股，承压水头受河水水位的影响较大。地下水呈季节性变化，一级阶地上地下水埋深为3～6m，滩地地下水埋深0.3～1.5m。

本工程项目中，塑性混凝土防渗墙施工极为关键，考虑到工程现场的环境、结构施工要求，防渗墙施工标准为：塑性混凝土防渗墙成槽、浇筑合同工程量都为10391m2，将防渗墙布置于橡胶坝轴线上游侧，全长743.4m，设计墙厚0.4m，混凝土抗压强度为2～5MPa，防渗墙体施工作业中施工人员可根据粉土质砾石层高程来调整墙底高程。

3.2 混凝土防渗墙施工要点

3.2.1 施工准备。混凝土防渗墙作为本工程项目中的施工重点和难点，为保障其施工可达到相应的标准，施工人员需在前期做好充分的施工准备，为后续的施工作业创造良好的条件。施工准备主要涉及以下工作：结合现场施工要求处理好供水、供电、道路、供浆、排水等设施的准备，并平整场地；安排专业人员进入现场开展地质复勘，掌握详细的地质水文等情况，将勘察结果作为防渗墙施工的参考；开展泥浆配比试验，选择恰当的泥浆配比；由各部门与岗位开展安全与技术交底。

3.2.2 临建工程。

3.2.2.1 施工平台。为保障后续施工作业可高效开展，施工人员应搭建临时施工平台，具体来说，就是沿防渗墙轴线修筑施工平台，轴线内侧平台宽7.5m，外侧宽10m，总共宽17.5m，河槽段施工平台的顶部高程为92.45m，左右岸滩地段施工平台顶部高程为96.5m。回填料选择河道中的材料，当防渗墙施工作业结束后应依据有关规定拆除所建平台。

3.2.2.2 导向槽施工。施工现场平整完并符合要求后，利用全站仪放样，测放出防渗墙轴线，借助小挖机根据施工方案挖除导向槽，但在挖掘时应注意控制尺寸、力度，避免挖松两侧的土层，小挖机开挖出大样后人工清理、平整，导墙立面钢筋主筋3根，平面1根，箍筋间隔为0.5m。

3.2.2.3 泥浆系统。泥浆站布设于防渗墙轴线外侧，制浆站由储浆池、搅拌平台、膨润土仓库构成，其中配备有供水水泵1台、3PN型泥浆泵2台、ZJ-400高速泥浆搅拌机1台，供浆管路选用4寸软塑料管，将这些管材沿防渗墙施工轴线铺设到各个施工槽段，在施工中经由这些管材输送泥浆。

3.3 混凝土防渗墙施工

3.3.1 槽段划分。混凝土防渗墙施工中，槽段划分十分重要，本工程中需注意以下方面：在孔壁安全的前提下考虑工程质量要求，依据综合情况，一期槽孔长7m，二期槽孔长7m。施工作业中如地层存在较为明显的变化，引起了现场的漏浆问题，需适当在原有基础上减小槽段长度，选择采用一抓成槽工艺。槽段划分如图1所示。

图1 槽段划分示意图

3.3.2 抓斗成槽施工。成槽过程中利用三抓成槽法，首先开展一期槽施工，后进入二期槽施工作业，成槽深度完全参照设计要求展开，以深入粉质沙粒层0.5m为标准。

3.3.3 泥浆的制备。施工人员在制备泥浆时选用钠基膨润土为主材料，黏度、密度与含沙量的控制要求分别为32～50s、＜1.15g/cm3、≤4%，形成符合规定的膨润土泥浆。配制泥浆时对水也有要求，需选用符合JGJ63规定的拌和用水，并频繁搅动储浆池内的泥浆。

3.3.4 槽孔清孔及验收。槽孔终孔经验收合格后再由监理单位负责检验孔位、孔深与孔形，清孔时采用抓斗捞取法清除槽孔内的淤泥、沉渣，当淤积厚度符合要求后结束清孔作业。本工程项目中，淤积厚度需在0.1m以内。

3.3.5 接头管的下设。墙段连接方面选择接头管法，当一期槽孔清孔任务完成后，在槽孔两端下设接头管，下放时借助吊车完成，并做好孔口的固定处理。参考槽内混凝土的初凝情况逐步拔起接头管，在一期槽孔端头构造接头孔，二期槽孔浇筑混凝土时，在接头孔靠近一期槽孔的侧壁构成圆弧形接头，以保障墙段之间的连接效果。

3.3.6 砼浇筑。混凝土浇筑为混凝土防渗墙施工的最终步骤，浇筑环节需注意以下方面：①混凝土运输中，应保障运输到孔口的混凝土，和易性要好，本工程项目中用混凝土搅拌车运输到槽孔口分料仓内，经溜槽送入小料斗最后由导管入仓。②浇筑需在清口验收通过后进行，采用泥浆下直升导管法，选用直径为25cm的导管，导管下设严格根据施工要求展开，导管间距不超3.5m，一期、二期槽端的导管与接头管距离在1.0～1.5m之间，导管底口与槽底相距15～25cm。③导管的连接与密封需可靠，每套导管的顶部、底节管以上设置数节长度为0.5～1m的短管，导管底口与槽底相距0.2～0.25m。④浇筑作业之前，在导管中放入恰当直径的隔离球，将导管中的泥浆推出导管外侧，浇筑时控制导管埋入混凝土的深度。

4 结束语

混凝土防渗墙施工对水利水电建筑的防渗防水、结构安全都十分重要，各种规模和类型的水利水电建筑中，施工单位应根据施工要求和现场情况，选择恰当的混凝土防渗墙类型，并加强施工中的技术与质量管理。