超薄混凝土防渗墙在施工中的应用

摘要：混凝土防渗墙技术已广泛用于病险水库土石坝的防渗加固，针对该特点对超薄混凝土防渗墙做进一步研究。同时，为今后类似工程的处理提供了良好的借鉴应用。

关键词：超薄；防渗墙；施工；应用

中图分类号：TV543+.82 文献标识码：A

1、工程概况

某水库坝址以上控制流域面积890km2，水库总库容0.5亿m3，是一座以防洪灌溉为主综合利用的中型水利枢纽工程。水库枢纽工程有大坝、溢洪道、灌溉洞和放水洞等建筑物组成。大坝为均质土坝，近东西走向，坝顶长度2836m，现状坝顶宽4.0～6.0m，坝顶高程105.6m，最大坝高12.6m，坝顶设有浆砌石防浪墙，高0.4m。上游坝坡1:2.75，干砌石护坡。

2、渗漏原因及方案选择

大坝为均质土坝，近东西走向，坝顶长度2836m，溢洪道地基及坝基1～5.5m以下存在砾砂夹中砂透镜体层，厚4～10m,属强透水层,是库区渗漏的主要通道,且未采用防渗措施。为尽早解除水库病险情，充分发挥水库灌溉效益，在确保大坝稳定满足规范要求的基础上,加固设计结合大坝防洪标准偏低、坝基渗漏等工程存在的问题进行加固处理，拟采用地下连续超薄混凝土防渗墙作为本工程溢洪道及坝基防渗方案，厚度为0.15m, 防渗深度最大为19m左右。

3、施工准备

本工程防渗墙设计指标为：成墙厚度大于15cm、墙体抗压强度不低于3.0Mpa、弹性模量小于1200Mpa、抗渗不大于1×10～6cm/s。设计资料提供的本工程施工区域地质资料为上部坝体土厚4～8m，中部为砾砂层最大厚度8m，防渗墙进入下部相对隔水层2m为终孔条件。

在实际施工中，从槽孔取样情况来看，该土层中含有较厚的砾卵石甚至卵石夹层，这些夹层卵石含量高，直径大，在孔深8.4～12.8m(坝体及坝基内)遇有大直径的片石、卵石，最大直径达26.5cm。 根据现场地层、地形的条件，利用冲击反循环钻机配备板式钻具来完成这一段复杂地层的砼防渗墙施工任务。冲击钻对地层具有破碎能力强、适应性广的特点，能够克服目前薄壁防渗墙施工机械在大直径砂卵石地层中施工困难，甚至于不能施工的难题，从而拓展防渗墙的应用范围。

3.1冲击反循环钻机配备板式钻具成墙施工工艺

施工机械采用冲击式反循环钻机，该种设备通过钻头向下的冲击运动破碎地基土，形成钻孔, 同时用泥浆泵通过进浆管向槽孔内压入粘土泥浆，泥浆携带钻槽内岩渣上返排出槽孔外，从而形成泥浆支撑的槽孔，槽孔达到预计深度后浇筑水下塑性混凝土以形成连续的墙体。此工艺适用于软土、砂砾石、漂卵石和基岩等多种地层。具有结构简单，操作、维修和运输方便，价格低廉等特点。

4、工程施工及技术要求

4.1施工程序

钻机就位调平造Ⅰ序孔(单双号槽均可做Ⅰ序孔)清孔移造孔机至下一Ⅰ序孔位安装混凝土搅拌机、混凝土泵连接输送泵至浇筑槽孔间的混凝土输送管下置槽孔混凝土浇筑导管搅拌塑性混凝土浇筑至设计墙顶高程单号孔浇筑水下塑性混凝土完毕达3～5天后进行Ⅱ序孔造孔和水下混凝土浇注施工。

Ⅰ、Ⅱ序孔之间为套接，套接长度为17cm，（如图示）

Ⅰ期槽 Ⅱ期槽 Ⅰ期槽

0.15m

2.20m 2.20m

2.20m

冲击正循环钻导法槽孔划分示意图

4.2施工平台及钻机就位

4.2.1施工平台

混凝土防渗墙的孔位，沿坝轴线呈直线布置，施工平台宽度7m，防渗墙轴线距平台下游边线2.0米。施工平台采用装载机推平压路机压实，场地平整要求为纵向坡度＜3‰，横向高差＜10cm。

4.2.2铁轨铺设

铁轨铺设应平稳牢固，前轨外侧面距防渗墙轴线0.9米，孔位中心偏差不大于3cm，轨面纵向坡度＜2‰，横向高差＜1cm，轴线方向误差不大于5mm。

4.2.3孔位中心放样

轨道铺设好后，进行孔位中心放样，在钢尺的总长度内进行分孔丈量，孔位中心距一般为2.03米，孔位中心放样误差应小于5mm。孔位中心放样后，在前轨外侧面上作出标记，然后丈量出各孔中心与防渗墙轴线的偏差，其偏差值应小于3cm。

4.2.4施工分序

冲击正循环造墙施工分两序进行，即先施工Ⅰ序孔，间隔3到5天以上，再施工Ⅱ序孔。

4.2.5造孔机就位对中、调平、调直

造孔机就位后，根据前轨外侧面上的孔位中心标志，移动机架进行孔位对中，对中误差小于5mm。孔位对中后，固定机架，防止施工时对中错位。造孔机就位对中后，调整使机架保持水平和垂直。

4.3冲击成墙造孔施工及注意事项

（1）防渗墙轴线放线后应建立牢固的控制桩点，并以控制桩点浇筑混凝土导向槽，其偏差值应小于2cm。

（2）钻凿槽孔的板式钻头宽2.2m，厚度不小于0.15m。

（3）槽孔开孔时宜采用间断冲击，冲程0.5m。

（4）槽孔正常造孔时钢丝绳应勤放少放，不得贪快、盲目追求进尺。

（5）在造孔过程中，要经常检查悬吊钻头的钢丝绳的偏斜值，发现超标后及时纠偏或修孔。

（6）在造孔过程中，要经常检查槽内泥浆质量，每班不少于1次。

（7）每一槽孔钻至预计深度后，测量孔深和孔斜率并作好记录，保留好标志层岩芯。

4.3.1造孔泥浆

根据本工程的地层条件，采用红粘土利用制浆站统一造浆。新制泥浆质量要求为：比重1.1～1.15g/cm3；马氏漏斗粘度34～36S；含砂量≤3﹪。冲击成槽孔时，由槽口返回的泥浆可引至集浆坑，经沉淀后可用泵输回孔内重复使用，其控制指标：密度＜1.25 g/cm3，马氏漏斗粘度＜40s，含砂量＜5%。如超出此指标，可掺加新浆。

造孔中，孔内泥浆液面应高于地下水位1.5米以上；造孔中，如遇有漏失地层，应立即采取堵漏和补救措施；造孔中，准确丈量和记录钻头和钢丝绳的长度，确保造孔深度不小于设计要求进入壤土层2m的终孔规定。

4.3.2成孔孔斜检测

造孔达到设计深度后，使钻头提离孔底面，检测成孔的孔斜率，孔斜率应小于0.2﹪。

4.3.3清孔

成孔检测合格后进行清孔，即不进尺反复上下运动钻头约5min左右，然后测定清孔后的泥浆比重、泥浆粘度和浆液含砂量。清孔后的泥浆质量要求为比重≤1.3g/cm3,马氏漏斗粘度≤36S，含砂量≤10﹪。

4.3.4成孔深度和孔底淤积厚度检测

清孔结束后，拆下送浆管提起板式钻头，并取出板式钻头底部刀口上的土样，辨别其是否为设计终孔地层土样，然后测定孔深，孔底淤积厚度应≤10cm。

4.4混凝土防渗墙浇筑及注意事项

4.4.1混凝土导管安装

清孔结束并检查合格后的一小时内，浇注机应就位并安装混凝土下料导管，混凝土导管底部离孔底的距离≤25cm。

4.4.2混凝土浇注

清孔结束后的4小时内应开浇水下混凝土，开浇时应随即浇入足够的混凝土，埋没混凝土导管底部。在溢洪道至左岸放水洞之间，由于场地特点，搅拌好的混凝土需用混凝土泵送至浇筑槽孔口。

4.4.3混凝土导管埋深检查与控制

混凝土浇注过程中，及时测定孔内混凝土面的深度，计算出混凝土导管的埋深长度。混凝土导管埋深应小于6m，大于1m。

4.4.4混凝土导管拆卸

每次拆卸混凝土导管前，要根据混凝土导管的埋深计算好混凝土导管的拆卸根数，做好记录，并要保证混凝土导管拆卸后，混凝土导管底部在混凝土中的埋深大于1米。

4.4.5混凝土拌和质量控制与检查

防渗墙混凝土在泥浆中浇注，混凝土拌和严格按配料单标准配料，每盘混凝土搅拌时间不小于3min。混凝土的坍落度和扩散度分别控制在18～24cm和35～40cm之间，混凝土初凝时间应不小于6小时，终凝时间不宜大于24小时。

4.4.6水下混凝土上升速度控制

浇注混凝土时，应经常检查和控制混凝土的上升速度，其要求为混凝土上升速度≥2m/小时，各处混凝土面应均匀上升，高差控制在0.5m以内。

4.4.7浇筑与运输控制

混凝土拌和与运输应保证浇注连续进行，若因故中断，中断时间不宜超过40 min。混凝土因故中断超过2小时后，应做好记录，并报告监理工程师，共同研究处理办法。

5、超薄混凝土防渗墙施工技术的主要特点

5.1施工效率高，工程造价低

超薄混凝土防渗墙，由于减少了墙体厚度，相对来说提高了冲击钻的施工效率，（钻具宽度大、截水面积多），大幅降低了工程成本，对一些中、小型水库墙厚在30cm以内就能达到防渗效果，保证水库安全运行。真正实现了“优质、高效、低耗”的工程目标避免了资金浪费，有着显著的社会效益和经济效益。

5.2冲击反循环钻机配备板式钻具施工超薄混凝土防渗墙工艺优势

1、冲击板式钻具因为具有较强的对地层的破碎能力，所以可以适应各种复杂地层及大径卵石、孤石和基岩等地层。我国北方大多数中小型水库都存在砂卵石地层渗漏严重，此工艺有着广阔的推广应用前景。

2、板式钻具具有加工方便，操作简单的优势，在拥有反循环钻机的条件下，只增加少量附属设备（排渣用）即可施工，利用成熟的反循环机械配备适宜的板式钻具，可使这项技术很快发展起来。

6、结语

超薄混凝土防渗墙具有耐久性强、防渗性能可靠、施工周期短、见效快、造价低等明显优势。自大坝混凝土防渗墙工程完成以后，有效的堵截了坝体渗透水流，降低了坝体浸润线，这对防止土体滑坡、保证大坝安全稳定具有重要作用。超薄混凝土防渗墙工程，其采用的施工方法具有技术先进、经济合理和优质高效的特点，有着广阔的推广应用前景，也无疑会带来更加显著的社会效益和经济效益。

参考文献：

[1]丛蔼森 .地下连续墙的设计施工与应用. 北京中国水利水电出版社.2000.10.

[2]夏可风.水利水电地基与基础工程技术. 中国水利水电出版社.2006

[3]董淑臻.薄壁塑性混凝土防渗墙技术在水库除险加固工程中的应用.水利科技.2009.6