淺談混凝土防滲墻的工程設(shè)計(jì)

何海云

（惠東縣水利水電工程勘測(cè)設(shè)計(jì)室，廣東 惠東 516300）

隨著塑性混凝土防滲墻施工工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，將混凝土防滲墻技術(shù)應(yīng)用于土壩防滲加固，已成為水利工程防滲加固的一項(xiàng)重要措施。塑性混凝土是指水泥用量較低，并摻加一定量的黏土等材料的大流動(dòng)性混凝土，具有低彈模和大應(yīng)變等特性。本文以尖坑水庫(kù)防滲加固方法為例，介紹混凝土防滲墻設(shè)計(jì)方法，提出了墻體抗壓強(qiáng)度、彈性模量等設(shè)計(jì)指標(biāo)，指出了成墻技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)注意的具體問(wèn)題。

1 工程概況

尖坑水庫(kù)位于廣東省惠州市惠東縣，該水庫(kù)于1971年開工，1978年竣工。該水庫(kù)壩址以上控制集雨面積為2.3 km2，水庫(kù)校核洪水位為77.74 m，設(shè)計(jì)洪水位為77.14 m，正常蓄水位為74 m；水庫(kù)總庫(kù)容為154萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)灌溉面積為2 000畝，是一宗以灌溉為目的的小（一）型水庫(kù)。該水庫(kù)壩體為碾壓式均質(zhì)土壩，壩頂高程為80 m，壩頂長(zhǎng)140 m，壩頂寬3.5 m，最大壩高為19.3 m。該水庫(kù)存在的主要問(wèn)題有：壩基清基不徹底，壩基透水層較厚；大壩土質(zhì)含砂率較大，造成滲漏量大，存在較大的安全隱患。

2 防滲加固方案選擇

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告顯示，該水庫(kù)主壩土質(zhì)較疏松，含砂率偏大；壩址位置弱風(fēng)化層頂埋深較大，壩中部部分壩基至弱風(fēng)化層外，其他部分均只清基至強(qiáng)風(fēng)化基巖層，兩壩肩基巖透水率達(dá)28.5～12.6 Lu。經(jīng)現(xiàn)狀滲流、穩(wěn)定計(jì)算，現(xiàn)大壩壩體下游浸潤(rùn)線較高、下游最大逸出的滲透坡降及壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求。

根據(jù)該水庫(kù)的安全隱患問(wèn)題，本工程采用的防滲措施為前坡黏土斜墻防滲，由于壩基透水層較厚，采用黏土截水槽時(shí)需大量開挖，施工較困難，故采用混凝土防滲墻。其優(yōu)點(diǎn)是：不需要大量開挖基礎(chǔ)、施工進(jìn)度快、省材料、造價(jià)較低、防滲效果好，但需要一定的機(jī)械設(shè)備。

3 工程設(shè)計(jì)

3.1 黏土斜墻的設(shè)計(jì)

按構(gòu)造和施工要求，斜墻頂部的厚度應(yīng)考慮機(jī)械施工的最小寬度，該水庫(kù)確定斜墻頂部厚度為2 m。底部厚度為H/8，且不得小于3 m，取其中的大值，H＝17.04 m，H/8＝2.13 m，確定斜墻底部厚度為3 m。斜墻頂部高程為校核洪水位高程77.74 m。斜墻兩側(cè)與壩殼之間設(shè)置過(guò)渡層，以防滲流將斜墻黏土顆粒帶走，并有利于與壩殼緊密結(jié)合。過(guò)渡層從斜墻底部一直延伸到頂部。

3.2 混凝土截水墻設(shè)計(jì)指標(biāo)

本工程墻體抗壓強(qiáng)度：2.5 MPa≤R28≤5.0 MPa（模強(qiáng)比150～500），彈性模量E600～800 MPa，滲透系數(shù)K＜1×10－7cm/s，允許滲透比降：［J］＝80。為達(dá)到上述指標(biāo)，要求的材料如下：水泥強(qiáng)度等級(jí)不低于32.5，黏土含粘粒量大于50，砂優(yōu)先選用新鮮的石英含量高的河砂，級(jí)配曲線均勻、連續(xù)，細(xì)度模數(shù)為2.4～2.8；粗骨料采用天然卵石、人工碎石均可，石子的粒徑尺寸由大到小應(yīng)連續(xù)，并組成平滑的凸型顆分曲線，最大骨料粒徑不大于20 mm。

3.3 混凝土防滲墻厚度

防滲墻厚度的確定一般要考慮以下幾點(diǎn)因素：①有足夠的抗?jié)B及耐久性能；②滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求；③滿足變形要求；④施工設(shè)備。

在實(shí)際施工中，為了增加混凝土防滲墻的柔性，使之能適應(yīng)較大變形而不致發(fā)生裂縫，在混凝土中摻加15%～30%的黏土?；炷练罎B墻的允許坡降約為40～80，墻厚一般為0.6～0.8 m。考慮施工和強(qiáng)度等因素，最后確定該工程的防滲墻厚度為0.6 m。

3.4 混凝土防滲墻深度

由于槽底或多或少地存在著泥漿、巖粉、碎屑等物的沉淀和淤積層，故應(yīng)將防滲墻伸入基巖一定程度，以保證有較好的防滲效果。故混凝土防滲墻對(duì)弱風(fēng)化基巖的嵌入深度不小于0.5 m。

3.5 混凝土防滲墻頂部與防滲體的結(jié)合處理

混凝土墻頂部與防滲體的結(jié)合，應(yīng)妥善處理。由于防滲墻兩側(cè)砂卵石沉降，使防滲體產(chǎn)生不均勻沉降，對(duì)防滲墻產(chǎn)生附加壓力，這種附加壓力達(dá)到其上土樁靜壓力的3～4倍。因此，防滲體與防滲墻結(jié)合部位常發(fā)生塑性破壞而漏水。該問(wèn)題采用的處理辦法是：將防滲墻伸入防滲體內(nèi)一定的深度，使接觸滲徑有足夠的長(zhǎng)度，根據(jù)其它已完工程的經(jīng)驗(yàn)，接觸滲徑一般均控制在1/5～1/4 H左右，H為防滲體上下游水頭差；混凝土墻伸入防滲體的部分，在地面立模澆筑，要表面光滑，作成楔形體，并在其周圍填筑高塑性黏土形成塑性變形區(qū)，仔細(xì)夯實(shí)，保證結(jié)合良好。

4 混凝土防滲墻成墻技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)注意的問(wèn)題

4.1 混凝土防滲墻的施工順序

本工程混凝土防滲墻為圓孔型，施工順序?yàn)椋合扔脹_擊鉆在地基中鉆出60 cm的鉆孔，先鉆第一期孔（間隔一孔），澆筑混凝土一周后，再鉆第二期圓孔，澆筑第二期混凝土，形成連續(xù)的混凝土防滲墻。兩期混凝土連接處，應(yīng)保持15 cm的搭接長(zhǎng)度。另外應(yīng)注意的是，防滲墻的混凝土應(yīng)有足夠的抗?jié)B性及耐久性，不受地下的侵蝕和溶蝕；初期的強(qiáng)度不宜太高，以便于二期孔的鉆進(jìn)；并具有較低的彈性模量，使墻體能適應(yīng)一定的變形。

4.2 導(dǎo)管堵塞

澆筑混凝土過(guò)程中有時(shí)會(huì)發(fā)生導(dǎo)管堵塞，針對(duì)導(dǎo)管堵塞將導(dǎo)管全部拔出、沖洗，并重新吊放，用泥漿泵抽凈導(dǎo)管內(nèi)泥漿后繼續(xù)澆筑，核對(duì)混凝土面高程及導(dǎo)管長(zhǎng)度并確認(rèn)重新下設(shè)導(dǎo)管的插入深度。

4.3 成墻澆筑的連續(xù)性

混凝土澆筑具有相當(dāng)高的連續(xù)性，澆筑過(guò)程中應(yīng)盡量避免機(jī)械故障、澆筑事故等原因造成的澆筑中斷，因故中斷不得超過(guò)30 min。同時(shí)為保證混凝土面質(zhì)量，槽內(nèi)混凝土上升速度不得小于2 m/h。當(dāng)砼澆筑不暢時(shí)，可以上下抖動(dòng)導(dǎo)管，但上提導(dǎo)管的幅度比不應(yīng)超過(guò)30 cm，澆筑過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管漏漿或者混凝土中混入泥漿，應(yīng)立即停止?jié)补?，及時(shí)采取適當(dāng)措施，切勿久拖不決，以免造成槽內(nèi)混凝土失去流動(dòng)性，帶來(lái)更大的損失。

5 結(jié)束語(yǔ)

混凝土防滲墻在尖坑水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的運(yùn)用，表明混凝土防滲墻可以有效的解決大壩壩體、壩基滲漏問(wèn)題，而且施工方便、工效高、工期短、節(jié)約水泥，從而降低了工程成本，是水庫(kù)大壩防滲加固較好的選擇方案。同時(shí)通過(guò)該工程的實(shí)施，進(jìn)一步了解了這一新技術(shù)、新工藝在大壩防滲中的應(yīng)用，為以后的類似工程積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。