水庫(kù)大壩混凝土防滲墻施工質(zhì)量控制及實(shí)施效果

阿拉坦吐力古爾

（新疆塔城地區(qū)XX 工程建設(shè)管理局，新疆 塔城834700）

1 混凝土防滲墻概述

混凝土防滲墻是修建在松散透水層的防滲連續(xù)墻，通過連續(xù)造孔，并用泥漿進(jìn)行固壁，向槽孔灌注泥漿用于防止槽壁發(fā)生坍塌， 然后向灌注泥漿的槽內(nèi)繼續(xù)灌注混凝土，用于將其中泥漿進(jìn)行置換，以此構(gòu)建出連續(xù)墻體形成混凝土防滲墻。 混凝土防滲墻主要適用于大型水利工程的防滲加固， 具有極為廣泛的適用性，最大建造深度可達(dá)100m，能夠應(yīng)對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，施工過程較為安全，且在目前較為先進(jìn)的槽孔接頭施工工藝的支持下， 其滲透系數(shù)可達(dá)10-7cm/s以內(nèi)、 允許滲透比降可達(dá)60～100的范圍，但混凝土防滲墻也具有一定劣勢(shì)，如施工速度相對(duì)較慢。

2 水庫(kù)工程背景概括

新疆某水庫(kù)處于峽谷區(qū)，是一座山區(qū)攔河水庫(kù)，總庫(kù)容約650萬m3， 主要用于農(nóng)業(yè)灌溉的中型水庫(kù)。大壩為碾壓式瀝青混凝土心墻砂礫石壩， 水壩最大壩高65m，壩頂寬度最窄處6m，壩頂防浪墻高1.5m，設(shè)計(jì)水頭65m，所處河床寬度80m，河床覆蓋層以卵石混合土為主，厚度在28.9～58.3m之間，巖性分布較為穩(wěn)定，除少量的薄層砂礫透鏡體外，無泥、砂等弱夾層。 根據(jù)勘探資料顯示， 卵石混合土層的密度1.96～2.13g/cm3， 其相對(duì)密度0.35～0.69， 縱波速度為1350～1790m/s；地震面波速度將該層分為表層、中部層及下部層3個(gè)小層， 其中表層深度在2.5m以內(nèi)，地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為松散，中部層深度為2.5～23m，地質(zhì)結(jié)構(gòu)屬于中等密度，下部層深度大于23m，地質(zhì)結(jié)構(gòu)屬于密實(shí)程度，并具有一定膠結(jié)。河床覆蓋層的滲透水系數(shù)2.23×10-2～7.55×10-3cm/s，屬于強(qiáng)透水，壩基允許的承載力為400kPa， 壩基的變形模量在35～45MPa之間。

由于該水庫(kù)壩基的河床覆蓋層特性， 以及壩基具有強(qiáng)透水性的砂礫， 對(duì)于水庫(kù)大壩的防滲具有較高的要求， 因此將采用垂直式混凝土防滲墻施工技術(shù)。 水庫(kù)大壩防滲墻施工流程如圖1。

圖1 水庫(kù)大壩防滲墻施工流程

3 水庫(kù)大壩混凝土防滲墻施工質(zhì)量控制

3.1 造孔質(zhì)量控制

3.1.1 施工平臺(tái)修建

施工平臺(tái)修建主要是為了施工車輛及設(shè)備的通行、移動(dòng)，所以在進(jìn)行施工平臺(tái)修建時(shí)需設(shè)置足夠尺寸。由于此大壩壩頂最窄處僅6m，因此需將大壩高低調(diào)低2m左右的高度，以便于施工；為了有效避免不良影響發(fā)生，不可在大壩壩頂處布設(shè)泥漿池；施工平臺(tái)的上游區(qū)域在用于道路通行作用下， 其下游可作為施工作業(yè)區(qū)域使用。

3.1.2 導(dǎo)向槽修建

導(dǎo)向槽是進(jìn)行水庫(kù)大壩防滲墻施工時(shí)所構(gòu)建的臨時(shí)建筑物， 其主要是沿防滲墻軸線布設(shè)在槽孔上部，起到支撐孔壁的作用，通常使用C20混凝土進(jìn)行澆筑構(gòu)建。 通過導(dǎo)向槽的構(gòu)建可實(shí)現(xiàn)水泥漿液面的平衡性及承擔(dān)一定的外部負(fù)荷。 而在水庫(kù)大壩防滲墻施工中，需要有效確保導(dǎo)向槽的平穩(wěn)性：由于本水庫(kù)的造槽采用沖擊鉆機(jī)與液壓抓斗結(jié)合的方式，在未嵌入基巖階段將使用沖擊鉆機(jī)成槽， 前期使用倒錘法、后期則使用重錘法；液壓抓斗倒垂成槽時(shí)，需在相隔2m測(cè)1次，以確保成槽的斜度（垂直度）可控制在允許范圍內(nèi)（＜0.4%），若超出允許范圍，需使用糾偏固定架對(duì)其進(jìn)行修正。

3.1.3 槽孔護(hù)壁處理

完成導(dǎo)向槽的澆筑施工后， 便可進(jìn)行槽孔護(hù)壁施工。 由于防滲墻施工所使用的材料為混凝土，因此，為了確保成槽的成功率，應(yīng)采用泥漿護(hù)理的方式進(jìn)行護(hù)壁處理。 泥漿具有良好的流動(dòng)性、穩(wěn)定性，且加上泥漿特有的物理特性， 在成槽施工中可很好地起到潤(rùn)滑及冷卻機(jī)械臂的作用。

3.2 防滲墻接頭質(zhì)量控制

防滲墻接頭是指水庫(kù)大壩地基、堤岸、混凝土結(jié)構(gòu)及墻體之間的連接部位， 在水庫(kù)大壩的基巖連接施工中， 為更好地確保防滲墻接頭能夠垂直深入基巖面，需要確保接頭管得到有效的連接安裝，并且達(dá)到防滲墻在砂礫層中的修建厚度與墻體的厚度相一致。 混凝土構(gòu)建物中的防滲墻接頭施工主要采用灌漿澆筑或高壓噴射灌漿進(jìn)行施工； 施工過程中為了有效減少連接施工， 應(yīng)在各個(gè)墻段之間選擇合適的槽段長(zhǎng)短；為了更好地確保連接區(qū)域的施工質(zhì)量，需根據(jù)挖槽方式不同選取相應(yīng)的施工方式，如鉆鑿法、接頭管法或軟接頭法等。

3.3 清孔換漿質(zhì)量控制

槽孔、封孔施工完畢得到驗(yàn)收之后，還需檢驗(yàn)槽孔中的泥漿是否滿足混凝土澆筑的施工標(biāo)準(zhǔn)， 若不滿足要求時(shí)需立即進(jìn)行清孔更換泥漿處理， 本工程中清孔換漿主要使用抽渣筒進(jìn)行各段的撈渣換漿處理。完成初次清孔換漿并進(jìn)行驗(yàn)收后，需采用氣舉反循環(huán)清孔工藝進(jìn)行二次清槽。 通過在安裝混凝土導(dǎo)管前進(jìn)行2次清孔換漿可有效地將孔底沉淀控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)（＜10cm）；若進(jìn)行2次清孔換漿后，孔底沉淀仍較多，應(yīng)檢查刷子鉆頭是否存在泥屑，并使用圓形鋼絲刷往返進(jìn)出孔口，以進(jìn)行接頭孔壁的清洗。

3.4 澆筑質(zhì)量控制

3.4.1 接頭管和導(dǎo)管鋪設(shè)

接頭管主要起到混凝土澆筑后能形成統(tǒng)一的整體，并在單元部位構(gòu)成U型連接口。 通過接頭管還可增加混凝土墻體的防滲水平。在施工過程中，接頭管是在成槽施工完畢后進(jìn)行施工， 落實(shí)混凝土澆筑期間，需要使用2套導(dǎo)管升至施工高度，之后便可借助吊機(jī)進(jìn)行施工。

3.4.2 帷幕灌漿管埋設(shè)

此步驟需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及施工規(guī)范進(jìn)行，以此實(shí)現(xiàn)防滲墻與帷幕灌漿形成的防滲結(jié)構(gòu)體。

3.4.3 混凝土澆筑

實(shí)施混凝土澆筑時(shí)需要嚴(yán)格控制導(dǎo)管的入孔速度，通常間隔30min便要對(duì)孔口內(nèi)的混凝土液面情況進(jìn)行詳細(xì)檢驗(yàn)， 間隔2h對(duì)導(dǎo)管內(nèi)混凝土的深度進(jìn)行精確測(cè)量，防止出現(xiàn)較大的混凝土高差。澆筑槽孔混凝土?xí)r，應(yīng)嚴(yán)格控制導(dǎo)管的裝卸速度及鋪設(shè)深度，且混凝土的初存量需滿足初次混凝土入孔后導(dǎo)管埋設(shè)深度為1～6m的混凝土用量。 當(dāng)槽孔施工中混凝土澆筑即將完成時(shí)，需要逐步提升導(dǎo)管的振動(dòng)頻率，以進(jìn)一步增強(qiáng)澆筑的混凝土墻體的密實(shí)性。此外，槽孔混凝土澆筑完成后需設(shè)置槽孔蓋板， 防止其他區(qū)域混凝土澆筑時(shí)造成混凝土散落至槽孔內(nèi)， 造成混凝土澆筑質(zhì)量的降低。

4 施工質(zhì)量控制實(shí)施效果

4.1 工程竣工檢測(cè)效果

該水庫(kù)混凝土防滲墻工程施工完畢后， 由當(dāng)?shù)氐乃こ藤|(zhì)量檢測(cè)中心站進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。 檢測(cè)時(shí)使用工程勘探物探儀器對(duì)水庫(kù)大壩墻體進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，分析墻體構(gòu)建的均勻性、連續(xù)性，并查找在澆筑過程中可能會(huì)出現(xiàn)的質(zhì)量問題等。 另外檢測(cè)中還應(yīng)用鉆孔實(shí)物取芯檢驗(yàn)進(jìn)行輔助驗(yàn)證。

根據(jù)墻體連續(xù)檢測(cè)結(jié)果顯示， 水庫(kù)外壩中的各處滲水點(diǎn)已經(jīng)得到改善， 所形成的沼澤狀態(tài)區(qū)域已消失，河床段區(qū)域的基礎(chǔ)滲水得到有效控制；水庫(kù)壩體得到顯著加固，抗滑、抗震性能具有顯著提升。

此次鉆孔實(shí)物取芯檢驗(yàn)中的取芯率達(dá)98%，經(jīng)過對(duì)混凝土樣本容重分析發(fā)現(xiàn)，均值達(dá)2.35g/cm3，結(jié)果高于相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。 另外，樣本分析顯示，混凝土接頭狀態(tài)優(yōu)良，未發(fā)現(xiàn)混漿夾泥、斷裂的狀況發(fā)生；本次鉆孔取芯均采樣均直至孔底處， 通過對(duì)樣本的觀察發(fā)現(xiàn)，混凝土防滲墻的鉛直度極高。

通過檢查孔注水試驗(yàn)結(jié)果顯示， 各區(qū)域防滲墻的透水率均在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)（5Lu），如表1。

表1 水庫(kù)大壩防滲墻檢查孔注水試驗(yàn)結(jié)果

混凝土試模檢驗(yàn)結(jié)果顯示， 混凝土的平均強(qiáng)度達(dá)15.31MPa，最大抗壓強(qiáng)度20.8MPa，最小抗壓系數(shù)10.5MPa，混凝土的抗?jié)B系數(shù)均在W8之上，彈性模量均值為2.85萬MPa，混凝土的整體保證率達(dá)100%，且變差系數(shù)僅0.18。 各項(xiàng)混凝土試模檢驗(yàn)結(jié)果均較為優(yōu)異。

根據(jù)本次水庫(kù)大壩混凝土防滲墻的綜合質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果可得， 混凝土防滲墻的各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求，施工工序得到較好的控制，通過完整的質(zhì)量控制系統(tǒng)對(duì)工程建設(shè)質(zhì)量起到了良好的監(jiān)督及管理。

4.2 水庫(kù)大壩運(yùn)行觀測(cè)成果分析

工程除險(xiǎn)加固施工結(jié)束后對(duì)水庫(kù)的混凝土防滲墻進(jìn)行連續(xù)的跟蹤觀測(cè)，結(jié)果顯示：水庫(kù)防滲墻前后水位差距變化較大， 同一斷面防滲墻前后水位最大差值12.7m，最小值也達(dá)8.9m；通過對(duì)水庫(kù)大壩浸潤(rùn)線的實(shí)際值與理論值的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，實(shí)際值較小，符合設(shè)計(jì)要求，并且通過實(shí)際浸潤(rùn)線可以顯示出，水庫(kù)防滲墻前后的水位差值顯著。 水庫(kù)大壩浸潤(rùn)線實(shí)際值與理論值對(duì)比如圖2。

圖2 水庫(kù)大壩浸潤(rùn)線實(shí)際值與理論值對(duì)比

水庫(kù)大壩通過除險(xiǎn)加固施工后滲流場(chǎng)出現(xiàn)了顯著變化，并且壩體浸潤(rùn)線發(fā)生了顯著降低。根據(jù)新建測(cè)壓管孔位與舊測(cè)壓管相比較顯示， 在實(shí)施除險(xiǎn)加固施工后水庫(kù)壩體的滲壓水位發(fā)生了下降， 由此可見， 混凝土防滲墻施工對(duì)于壩體浸潤(rùn)線的能夠起到一定的影響效果。

5 結(jié)語

（1）水庫(kù)大壩混凝土防滲墻是水利工程除險(xiǎn)加固中一種主要的加固措施， 在施工前應(yīng)做好必要的前期準(zhǔn)備工作， 施工過程中嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)要求及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行操作， 從而保證水庫(kù)大壩混凝土防滲墻工程整體的施工質(zhì)量。

（2）通過詳細(xì)的工程案例，對(duì)混凝土防滲墻施工質(zhì)量控制及實(shí)施效果進(jìn)行了詳細(xì)分析， 研究結(jié)果表明，施工過程中不僅需要依靠先進(jìn)的施工技術(shù)，還要具有良好的施工管理，以提升水庫(kù)大壩的防滲能力，而對(duì)于水庫(kù)大壩防滲墻施工， 其關(guān)鍵內(nèi)容是施工質(zhì)量控制，通過施工環(huán)節(jié)質(zhì)量控制，可以更好地保證水庫(kù)大壩效益。