浅谈大坝围堰防渗墙施工及质量控制

[摘 要] 本文介绍混凝土防渗墙设计，分析混凝土防渗墙的主要施工技术，提出方法措施及质量控制。

[关键词] 大坝 防渗墙 施工技术 混凝土

1.概论

本水电站采用混合式开发，碾压混凝土双曲拱坝最大坝高 138 m。大坝基坑下游围堰设计为混凝土防渗墙土石围堰，围堰设计为枯期全断流、导流洞导流、汛期联合导流洞度汛的导流方式。下游围堰防渗墙采用混凝土防渗墙，防渗墙最大墙高 30 m，底部入岩 1．0 m。坝址区岩性主要为灰岩，下游围堰附近存在立洲断层( F10) ，该断层产状为 N30° ～40°E/NW∠80 ～ 85°，为一条横河向断层，延伸长度约 20km，断层带主要由碎裂岩、裂隙密集带、糜棱角砾岩组成，宽 10 ～20 m，影响带宽 60 ～80 m，断层上盘为二叠系卡翁沟组( Pk) 地层，下盘为泥盆系依吉组( D1yj) 地层，岩层揉皱强烈，地貌表现为断层崖，为一逆断层。下游围堰的覆盖层为崩塌堆积体大块石( 局部为漂石) 及冲洪积沙卵石，局部有架空现象，渗透系数大于 0．5 cm/s，属强透水层。因此，必须做好相应的防渗工程措施。

2.混凝土防渗墙设计

下游围堰防渗墙采用混凝土防渗墙，防渗墙底部深入基岩1．0 m，防渗墙厚度为1．0 m。下游围堰防渗墙平台高程为1 988．35 m。由于防渗平台以上的堰体高度不大，为此，防渗平台以上的防渗墙同样采用混凝土防渗，厚度 1.0 m，混凝土标号为 C20。防渗墙施工平台以下的混凝土性能指标见表 1。

3.混凝土防渗墙的主要施工技术

3.1 施工方案

该工程混凝土防渗墙采用优质的Ⅱ级钙基膨润土泥浆护壁，分散剂为工业碳酸钠( Na2CO3) ，降失水增粘剂为中粘类羧甲基纤维素钠( CMC) ，“两钻一劈法”成槽，“直升导管法”浇筑混凝土的方法进行施工; 施工机械采用冲击钻机; 槽段间采用“拔管法”连接施工工艺。

3.2 施工方法

(1) 施工平台施工及设备就位。

防渗墙施工平台采用反铲、推土机等机械设备进行开挖及平整。导向基础采用反铲碾压密实后沿防渗墙轴线开挖深 2 m 的深槽后再布筋、立模浇筑导墙及倒浆平台，均采用 C15 混凝土。施工平台铺 15 cm 厚碎石，待混凝土达到强度后进行轨道铺设及钻机的架立。

(2) 施工成槽。

槽孔划分为两序，一、二序槽孔间隔布置，先施工一序槽孔，再施工二序槽孔。为增加槽段长度，减少槽段接头数量，提高墙体的整体性，Ⅰ、Ⅱ序槽长均为 8．5 m( 4 × 1．0 + 3 × 1．5) ，即 4 个主孔( 孔径 1．0 m) 和 3 个副孔( 宽 1． 5 m) 组成。槽孔施工采用 CZ － 30 冲击式钻机，配以十字钻头和空心钻头等机具，“两钻一劈法”成槽，将主孔依次冲击到底，在碎石层、砂砾石、基岩地层采用“十”字形铸钢钻头钻进，抽砂筒出渣。

(3) 泥浆护壁。

该工程采用优质的Ⅱ级钙基膨润土泥浆进行护壁。该泥浆能够加快施工进程并稳定槽壁，能起到冷却钻头、钻具、悬浮岩屑以及防止坍孔的作用。孔壁面上的泥皮对孔壁岩石具有一定的约束作用，而深入槽壁裂隙的泥浆对孔壁起到了一定的固结作用以支撑孔壁，减少变形，保证稳定。

(4) 清孔换浆。

在造孔过程中，会有部分细砂或其它岩渣悬混在泥浆中，然后逐渐沉淀到孔底，这些淤积物须在混凝土浇筑前清理干净，否则，混凝土墙体与基岩之间将存在一透水层而不能保证质量。清孔采用反循环泵吸法，清孔设备为 6PS 型泥砂泵配设JHB － 100 型震动除砂机及旋流器。清孔时，将排碴管下入孔内，排碴管底口距离孔底 50 ～ 100cm，启动砂石泵，孔底浆碴被泵吸出孔外至泥浆净化系统，被净化后的泥浆流回槽孔内，同时，向槽内不断补充新鲜泥浆。清孔时，下入钻头不断搅动孔底的沉积物，以彻底清除沉碴。一个单孔清孔完毕，移动钻机及排碴管，逐孔进行清孔。

(5) 混凝土浇筑。

槽孔混凝土浇筑是关键的工序，对成墙质量至关重要，一旦失败，整个墙段将全部报废，经济和工期的损失十分巨大。该工程混凝土采用泥浆下直升导管法灌注施工，选用 φ250 的圆形螺旋快速接头导管，其上端接二级分料漏斗，并由 25t吊车或钻机吊住导管，以便灌注及起拔时导管可作上下垂直移动。导管呈对称布置，一个槽孔使用两套以上导管浇筑，中心距不大于 4.0 m，导管中心至槽孔端部或接头管壁面的距离为10～1.5 m，导管中心置放在该导管控制范围内的最低处( 图 1) 。在每根导管开浇前，预备好足够的砂浆( 考虑导管内的容积及封埋导管的方量) ，一次性对导管进行封堵。开浇前，导管内放置略小于导管内径的隔离塞球作为隔离体用以隔离泥浆与砂浆。先灌注一定量的水泥砂浆，随混凝土送至槽口大储料斗，再经溜槽分流至各导管料斗，储料斗和导管漏斗盛满混凝土后，提出隔板进行正常浇筑。

图 1 混凝土浇筑示意图

(6) 槽段连接。

混凝土防渗墙接头孔采用“拔管法”施工，拔管采用 YBJ －1200 全液压拔管机，下管采用 25 t吊车配合拔管机。在槽孔清孔换浆结束及一期槽孔浇筑前，在槽孔两端下设钢管，待混凝土初凝后(根据现场试验确定时间) ，按一定的速度将钢管拔起，形成混凝土接头孔。二期槽孔采用钢丝刷清除表面泥皮后进行浇筑。

(7) 特殊情况的处理。

①漏浆、塌孔的处理。

施工中，储备足够的堵漏材料以供备用。在造孔过程中，对于所遇到的漏浆、塌孔等事故时，采用了改善泥浆性能、加大泥浆比重、向孔内加入粘土、锯末、水泥等措施，确保了孔壁稳定和槽孔安全。

②漂、孤石的处理。

在造孔过程中，对于所遇到漂石、孤石以及风化岩块等，具体问题具体分析。根据钻孔情况，在对冲击钻钻头上加焊耐磨钢对漂石、孤石等进行击碎处理而效果不明显时，在确壁安全的前提下，采用了孔内定向聚能爆破措施。

4.混凝土防渗墙施工质量控制

(1) 孔深验收是在现场监理及质检人员的监督下使用专用的孔深测绳进行测量，使用前对测绳进行了检查校准。采用重锤法测量等手段检验孔斜。

(2) 在清孔时需不断地向槽内补充新浆，以改善泥浆的性能并有利于混凝土浇筑，确保成墙质量。补充新浆的数量以槽内泥浆各项性能指标符合设计标准为准。如果单元槽段内各孔孔深不同时，清孔次序为先浅后深。

(3) 对一期槽两个端孔的施工过程严格进行控制，对孔斜勤测勤纠。一期槽孔清孔换浆结束后，在槽孔端头下设接头管，采取措施以保证接头管的下设垂直度。

(4) 根据现场采用的砂石骨料、水泥性能指标和设计混凝土强度等，做好混凝土配合比试验。浇筑前，充分检查混凝土拌合系统是否正常，混凝土运输车性能是否正常，槽口的直升导管及卸料口的准备是否就绪，待一切均正常后方能开始浇筑。浇筑过程中，应确保混凝土的上升速度及连续供料。

(5) 将混凝土面上升速度控制在 2 ～6 m/h，并保证其均匀上升，同时有效控制好高差，特别是部分槽段埋设有灌浆管。

(6) 在遇到漂石、孤石的情况下，首先采用钻头加焊耐磨钢进行击碎处理，若不能有效改善，再采用定向聚能爆破措施进行处理，但需严格控制药量，以保证孔槽的施工质量。

5.结语

混凝土防渗墙作为一种防渗漏的有效方式，在施工中得到推广。立洲水电站大坝防渗墙在覆盖层比较厚的不利地质条件下快速、保质、保量的完成，为今后的防渗墙施工积累了宝贵的经验。