水库工程中塑性混凝土防渗墙施工技术
时间：2023-03-10 19:10:05 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
郑丽莎
（山西省晋中市水利建筑工程总公司，山西 晋中 030600）
某水库属于中型平原水库，水库建库方式为下挖和筑坝相结合，设计库容1 294×104m3，蓄水位30.30 m，主要由大坝、入库泵还在那、供水洞及干渠、管理设施等部分组成。大坝均为均质土坝，坝高在14.50～22.70 m，坝顶长为296～485 m，坝顶宽为4.50～6 m。该水库始建于1994 年，经过数次加高加固和修整后达到现有运行标准，但大坝坝体、坝基仍存在突出的渗流安全隐患，必须尽快进行大坝渗漏加固处理。水库大坝典型断面见图1。
图1 水库大坝典型断面图 单位：mm
结合地质勘察资料，该水库坝址区从坝顶向下可以划分成四个工程地质层，各地层土体物理力学特征汇总至表1。
表1 地层土体物理力学特征表
在进行水库大坝渗漏方案设计前，根据大坝运行实际，对大坝坝体、坝基等进行了地质勘察，具体病害情况汇总如下：坝体勘察过程中，渗漏比例较高，且主要渗漏部位位于②层黏土、②层中碎石土及③层底部砂砾黏土，并存在潜蚀土洞，填土质量不良；
坝脚处存在较多渗漏出逸点；
坝脚处渗水始终清澈，并一直存在散漏，随着库水位的增高渗漏量呈增大趋势。在与水库溢洪道相距18.50 m的位置存在一处十分明显的渗漏点，长期观测结果显示其渗漏量无变化。坝基：该水库因建设年代久远，施工技术水平落后，坝基处理并不彻底，④-1 层石灰岩属于坝基强风化岩层，渗漏隐患较大。坝肩：④-1层和④-2层存在全填充溶洞及隐伏构造，钻进过程中存在明显渗漏。
通过对该水库大坝渗漏情况的地质勘查表明，水库均质土坝部分填土质量较差，并存在潜蚀土洞及坝体渗漏通道，必须进行防渗加固处理；
④-1层破碎灰岩为中等透水，渗漏隐患较大，④-2层较完整灰岩层除具备中等透水性外，还存在隐伏构造及渗漏隐患，必须对大坝坝体、坝基和坝肩进行防渗加固。
结合工程实际及渗漏病害勘察结果，主要提出混凝土防渗墙、帷幕灌浆、高压喷射灌浆等加固方案。其中，防渗墙方案主要在造孔完整的槽孔及接头可靠情况下进行混凝土浇筑，且在浇筑施工过程中，因浆液的渗透和泥皮的存在，形成一定厚度的隔水层；
施工工艺及质量检验技术相对成熟，性能可靠，防渗效果较好。在当前水利水电工程土石坝体及坝基加固中，混凝土防渗墙技术应用广泛，且防渗墙厚度最小可以达到20～30 cm，造价方面也具有明显优势。
结合水库工程建设资料，其大坝渗漏在2012 年通过帷幕灌浆技术进行过处理，耐久性及防渗加固效果均欠佳。此后水库大坝便一直带病运行。为一次彻底解决坝体渗漏病害，水库管理部门拟定出两种具体实施方案：
方案一：在大坝坝顶修筑塑性混凝土防渗墙。墙体设计厚度为30 cm，墙顶高程应高出水库正常蓄水位0.50 m，防渗墙底部深入不透水层以下0.50 m；
墙体渗透系数不大于1×10-7cm/s，抗压强度控制在3～5 MPa，弹性变形模量不大于2 000 MPa。
方案二：在大坝上游坝坡底部修建塑性混凝土防渗墙，并在防渗墙以上增设黏土斜墙及复合土工膜至坝顶。防渗墙设计厚度为30 cm，墙顶高程按照坝坡坡底实际高程-3 m 确定，防渗墙底部深入不透水层以下0.50 m，其余物理力学参数与方案一相同。
两种防渗墙施工方案的技术优劣势及投资额具体见表2。综合考虑技术优劣势及施工过程的易控程度，为保证水库在施工期间效益的正常发挥，最终决定选用方案一。
表2 防渗墙施工方案的比较表
4.1 施工准备
在防渗墙轴线下游侧设置抓斗施工平台，水库渗漏处理前坝顶宽度仅为4～60 m，无法满足抓斗施工平台宽度至少8 m的要求，为保证防渗墙施工过程中顺利度汛，在坝顶下游填筑土料，拓宽施工平台宽度。同时沿着防渗墙轴线侧进行混凝土施工导墙浇筑，导墙断面0.30 m 宽、0.50 m 高，将2 根Ф10 mm 钢筋分别设置在左右侧导墙底部。防渗墙下游侧还应增设断面尺寸为40 cm×40 cm的排水沟。
4.2 造孔成槽
按照设计要求将槽段划分成Ⅰ、Ⅱ序段，槽段开挖长度均按照7.50m确定，各槽段均包括2个主孔和1个副孔。划分好槽段后通过液压抓斗和凿岩重锤组合方式造孔施工，对于软弱基岩及覆盖层通过液压抓斗直接成槽，而对于硬质基岩则通过重锤破碎后再用抓斗抓出岩块，再冲击破碎，直至钻进至设计孔深。
为取得较好的固壁、携渣、冷却、悬浮、润滑及增强墙体抗渗性能等效果，该水库塑性混凝土防渗墙造孔泥浆采用膨润土拌制，制备好的泥浆静置24 h膨化后通过供浆管输送至槽孔，回收的泥浆经净化改性处理后可重复利用。
对于终孔后验收合格的槽段通过抓斗抓取淤泥清孔，同时通过下设潜水排污泵抽出泥浆，及时补充新鲜浆液。清孔1 h后必须确保孔底淤泥厚度不超出10 cm，且槽孔中泥浆年度在30 s以下，含砂量在3%以下，浆液比重在1.30 g/cm3以下。
4.3 灌注槽段混凝土
完成清孔换浆后下放内径200 mm 的混凝土灌注导管，并在灌注前向导管中置入起隔离作用的浮起塞球。灌注开始后依次按照水泥砂浆、混凝土的次序灌注，并使塞球挤出后埋置在导管底端，隔离混凝土和泥浆两种材料。随着灌注施工进程的推进和混凝土面的上升，应在吊车的配合下提升导管，同时移除顶部导管。待槽孔中混凝土液面上升至槽口高度时，通过泥浆泵将浓浆抽出，同时提升导管，控制埋深，以使混凝土冲击力增大，待混凝土液面高出防渗墙顶设计标高0.50 m时，结束浇筑，并将导管拔除。
综上所述，平原水库大坝坝高并不高，为使塑性混凝土防渗墙允许水力坡降达到60 左右，防渗墙厚度应控制在30 cm。这种薄型防渗墙结构可使工程造价明显降低，加快施工进度，提升结构耐久性。该水库大坝经过塑性混凝土防渗墙加工处理后，数次蓄水至正常水位时大坝下游并未出现渗漏出逸点，意味着所采用的塑性混凝土防渗墙加固处理技术切实可行，方案合理有效。
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