混凝土防渗技术在白马水库除险加固工程中的应用

摘要：我国大多数土石坝都是建国后各个时期兴建的，这些土石坝工程受限于当时的设计和施工水平，并且经过了多年的运行后，坝体老化严重，出现了各种安全隐患，所以国家近年来利用国债资金对水库进行除险加固。在土石坝防渗加固工程中，薄型混凝土防渗墙加固技术取得了广泛的应用。薄型混凝土防渗墙具有结构可靠、防渗效果好、施工速度快、效率高、造价低等特点。该文介绍薄型混凝土防渗墙技术在白马水库大坝除险防渗加固工程中的应用，供相似工程参考。

关键词：水库坝; 混凝土防渗墙; 施工技术

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

1 工程概况

白马水库除险加固工程主坝混凝土防渗墙位于 0 + 050—0+ 510 段，防渗墙顶高程 50. 54m，混凝土强度设计等级 C20，墙体厚度 0. 30m，墙体渗透系数 K≤1 × 10－ 7cm / s。 混凝土防渗墙采用薄型混凝土防渗墙技术。墙顶 50. 54m 高程以上至坝顶回填C15 素混凝土。

2 地质水文条件

勘测资料表明: 坝址处覆盖层厚度薄，基岩埋藏浅，末端覆盖层仅 2. 0m 左右，最大厚度 7. 2m，强度较好，该处地层在 0 + 050m 处缺失黏性土，基岩之上仅有 0. 9m 厚的中砂层分布，该层主要分布在 0+ 050—0+ 300 附近，属中密状态。 基岩上部已风化为全风化～强风化，以下为中等风化片麻岩，岩性较硬，承载力高。对 5. 0 ～ 17. 5m 厚坝身土、坝基土以及 1. 0 ～ 4. 2m 厚全风化段岩体进行注水试验和室内渗透试验数据表明，多数为微 ～ 弱透水性，其中 0 +130—0 + 300 和 0 + 380—0 + 510 处为中等透水性; 对强风化段岩体进行注水试验和室内试验数据表明，其透水性为弱透水性，防渗墙进入强风化岩( 弱透水层) 0. 5m。

3 施工工艺

主坝为南北走向，南面连接进库道路，施工进场道路只有南面的进库路，坝顶最大宽度仅为 5. 0m，液压成槽机宽 5. 0m，这就意味着液压抓斗进行施工作业时，坝面交通中断，其他的工程只得停顿下来，对于本就时间紧迫的形势更加严峻，因此为提高施工效率、保证施工质量，工程中所用的混凝土采用商品混凝土。

3. 1 施工流程

施工工艺流程如图 1 所示。

图 1 施工工艺流程

3. 2 施工机具

施工单位组织 QUY50B 液压抓斗抓槽机 1 台，16t 汽车式起重机 1 台，220LC-7 挖掘机 1 台等设备，结合商品混凝土运输车进行施工。

3. 3 混凝土导向槽

导向槽是在地层表面沿地下连续防渗墙轴线方向设置的临时构筑物，起着标定防渗墙位置、成槽导向、锁固槽口; 保持泥浆液面; 槽孔上部孔壁保护、外部荷载支撑的作用，再结合液压薄壁抓斗机械自身良好的三级导向系统，确保成槽的垂直度。本工程在槽口建造型 C20 钢筋混凝土导向槽，导墙两侧用黏土分层回填压实，作为防渗墙施工平台。

3. 4 槽段成槽

槽孔长度关系到混凝土防渗墙接头的数量和对土体稳定的影响。根据地质条件、挖槽机械性能( 主要是抓斗张开斗宽) ，结合混凝土的供应强度，以及土体的施工安全等因素，本工程采用三抓成槽，Ⅰ、Ⅱ期槽段长度都为 7. 0m，槽段划分如图 2 所示，但在施工过程中，根据工程实际地质情况进行了适当调整。

图 2 槽段划分示意

3. 5 槽段接头连接处理

为保证混凝土防渗墙段连接质量，采用“接头管法”进行混凝土防渗墙段连接施工。即在Ⅰ期槽孔浇筑前，于槽两端下设Ø300mm 钢管，待混凝土初凝后，按一定速度将其拔起，形成接头孔。Ⅱ期槽孔浇筑混凝土时，接头孔靠近Ⅰ期槽孔的侧壁形成圆弧形接头，混凝土防渗墙段形成有效连接。“接头管法”是目前防渗墙施工接头处理的先进技术，尤其适用于工期紧、墙体材料强度高的工程。“接头管法”施工有一定的技术难度，但有着其他接头连接技术无可比拟的优势。

由于接头管的下设，节约了套打接头混凝土的时间，提高了工效，同时也节约了墙体材料，降低了费用。

“接头管法”连接接头的形状有利于延长渗径，保证了墙体抗渗要求。

3) 这种接头连接由于具有最大的镶嵌强度，增加了摩阻力，更好地传递单元墙段之间的应力，使墙体的上下和左右受力条件好，形成了墙体可靠连接。相邻槽段的衔接是混凝土防渗墙质量控制很重要的一个环节，槽段衔接处理的好坏，直接关系到防渗效果。

3. 6 墙体浇筑

采用水下导管浇筑法，导管内径 250mm，丝扣连接。槽孔混凝土浇筑速度是影响混凝土质量的重要因素，速度太慢会使混凝土坍落度损失，容易造成堵管。本工程的浇筑速度一般达6～8m/h，最高时可达10m/h。在浇筑过程中，定时测量混凝土面的上升情况，并与所浇入的混凝土量相核对，导管始终埋入混凝土界面≥1. 0m，从而避免导管拔离混凝土面，并根据混凝土面的上升情况及时调整各导管的混凝土注入量，保证混凝土面均匀上升。

4 施工质量控制与检测结果

4. 1 槽段成槽的验收

根据本工程的实际情况，将该薄型混凝土防渗墙划分为42个单元槽段，在施工单位严格按照规范施工要求控制和监理单位现场监督下，对每一个单元工程的孔位、泥浆密度、槽宽、孔斜率、孔深、套接厚度、接头处理、基岩岩样与嵌岩深度等各项技术指标进行跟踪监测，待均满足设计和施工规范要求后方可进行下一个单元工程施工。

4. 2 混凝土质量的控制

由于受施工、养护条件的影响，结构混凝土强度一般仅为标准强度的 75% ～ 80% 。而在泥浆中浇筑的混凝土强度更低于一般混凝土强度，而且强度的波动性大。本混凝土防渗墙设计强度标准值为20MPa，其配合比(kg/m3)如下:水泥∶水∶砂∶石子∶外加剂∶粉煤灰=323∶194∶778∶1073∶5.33∶32.3。其中，水灰比为0.60，砂率为42%，坍落度为18～22cm。考虑到以上因素的影响，在商品混凝土拌制过程中采取了C30的混凝土配合比进行配料，确保混凝土防渗墙施工后的混凝土强度值达到设计要求。同时在浇筑前施工单位和监理单位严格按照规范要求对商品混凝土进行取样送检，其送检资料表明该取样试块其混凝土强度值均大于30MPa。

4. 3 混凝土浇筑过程控制

混凝土浇筑是防渗墙施工的特殊过程，浇筑过程中可能发生的混浆、夹泥等问题部分可能在防渗墙投入运行以后产生集中渗漏、墙体破坏，只有进行严格控制浇筑过程才能确保工程质量。控制要点如下。

保证混凝土浇筑必须连续进行，混凝土面上升速度控制在6～8m/h。

2) 各班配备专人测量混凝土面深度，每30min测量一次混凝土面深度。

3) 现场监理工程师及时复核施工单位测量的各项数据，并根据所测量的数据填写孔内混凝土顶面深度测量记录表，绘填槽孔混凝土浇筑指示图，核对混凝土浇筑方量，控制导管埋深，及时调整控制导管下料速度，使混凝土面上升均衡，保证上升速度符合规范要求。

4) 现场监理工程师对施工单位测量计算导管埋深的数据进行复核，及时控制导管上升和拆卸，并填写槽孔混凝土浇筑导管拆卸记录表，使导管的埋深在拆卸前后及拆卸过程中不得小于1m，宜 ＜6. 0m，以免造成混浆现象。

4. 4 质量检测结果

本工程市质量检测监督站采用钻孔取芯法和超声波法对混凝土防渗墙进行成墙质量抽查。

钻探深度

使用 300 型岩芯钻机，采用钻心法在墙上获取试样，抽检了 4 个部位，墙体设计深度为 6. 70 ～ 16. 10m，钻探有效深度 5. 85 ～ 12. 10m。

芯样无侧限抗压强度

墙体混凝土设计强度等级为 C20，采用地质工程钻机抽检了4根芯样，每根芯样各取3组，每组3个，共36个试块进行圆柱体抗压强度试验，抗压强度推定值为20.8～36.0MPa，工程合格率100%。其防渗墙混凝土中间产品抗压强度试验结果如表 1 所示。

表 1 防渗墙混凝土中间产品抗压强度试验结果统计

3) 墙体连续性检测

使用地质雷达对混凝土防渗墙墙体连续性和均匀性进行抽检，共抽检了2个区段，每个区段长度100m。雷达波探测结果显示，雷达波同相轴基本连续，局部振捣不够密实，未见明显缺陷特征，表明检测部位混凝土防渗墙墙体总体基本连续、完整。

5 施工中应注意的问题

合理划分槽孔长度，缩短单元槽段的施工时间，尽早成槽浇筑，防止因长时间浸泡导致孔壁失稳，引发槽孔坍塌。

2) 因施工调度需要较长时间搁置的槽孔，应注意经常向槽孔内补充新鲜浆液，将孔口段长时间沉淀产生的清水置换出去，防止泥皮掉落引发孔壁坍塌。

6 结语

综上所述，薄型混凝土防渗墙技术在该水库主坝除险加固工程中得到成功应用，该薄型混凝土防渗墙的建成为今后病险水库大坝加固混凝土防渗墙向薄型墙方向发展开辟了一条新途径，施工方法、施工工艺可供类似工程借鉴。

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