復(fù)雜地層水利工程混凝土防滲墻施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：TV543.82 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2025）21-0158-04

Abstract：Takingawaterconservancyprojectasanexample，theconstruction technologyofconcretecut-offwalsunder complexgroundconditionsisexplored.Onthebasisofarangingguidewallsandconstructionplatfoms，thetrenchsectionsare dividedandtheintervalholemaking methodisusedfortrenchconstruction.Injectigclaymudduringholemaking hastheffect ofcolingthebitandprotectingthegrovewall，improvingtheseepageresistanceandstabilityofthegrovesection.After cleaningupthemuckintheslot，thelowerreinforeingcageispouredintotheslotsectionusingtheunderwaterverticalguide pipemethod.Throughmaintenance，drillcoresamplesaretakenforqualityinspectiontoensurethattheconstructionqualityof the concreteimperviouswall mets the standardandefectivelyensurethesafetyof theoperationofthe waterconservancyproject.

Keywords：waterconservancyengineering;；concreteimperviouswall；hole makingandgrooveforming；steelcage;construction technology

在復(fù)雜地層上修筑水利工程時(shí)，需要在加固地基的同時(shí)提高壩基和壩體的防滲性能?；炷练罎B墻的適用范圍較廣，可用于砂土、粉土、礫石層等多種地質(zhì)條件，并且具有墻體剛度大、施工機(jī)械化程度高等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為水利工程施工中比較常用的一種基礎(chǔ)處理方法。在應(yīng)用混凝土防滲墻時(shí)，除了要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查資料合理確定防滲墻的構(gòu)造外，還要重點(diǎn)加強(qiáng)導(dǎo)墻布置、成槽施工、鋼筋籠安裝、混凝土澆筑等環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制。在保證混凝土防滲墻質(zhì)量達(dá)標(biāo)的前提下，為水利樞紐上部工程的施工創(chuàng)造有利條件。

1 工程概況

某水利工程建在“U\"型河谷處，兩岸有Ⅱ、Ⅲ級(jí)階地，類型為堆積階地，上層為亞砂土，下部為卵石；巖王勘察表明，工程所在區(qū)域地層以第四系崩坡積王層和侏羅系上統(tǒng)維美組砂巖為主，地層情況較為復(fù)雜。最大壩高 81.4m ，壩頂長(zhǎng)度 228m ，采用碾壓式瀝青混凝土心墻。墻體分成3段，上段墻厚 45cm ，中段墻厚75cm ，下段為 85cm 的槽孔混凝土防滲墻，本文主要介紹槽孔混凝土防滲墻的施工技術(shù)。

2混凝土防滲墻的成槽施工

2.1布置導(dǎo)墻與施工平臺(tái)

為方便機(jī)械造孔、提高作業(yè)效率，需要在施工現(xiàn)場(chǎng)搭建平整的施工平臺(tái)，并在該平臺(tái)上修建導(dǎo)墻，以便于確定和檢查防滲墻的平面位置。另外，導(dǎo)墻還能發(fā)揮保護(hù)孔口、避免槽孔坍塌的作用。本工程中選用“L\"型混凝土導(dǎo)墻（如圖1所示），其優(yōu)勢(shì)在于可以承受較強(qiáng)的集中荷載與沖擊荷載，不易斷裂，適用于復(fù)雜地質(zhì)條件下防滲墻的施工。在布置導(dǎo)墻時(shí)，在頂部和底部設(shè)置縱向受力鋼筋，形成連續(xù)梁進(jìn)一步提高其拉應(yīng)力。另外采用“振沖碎石樁法\"對(duì)導(dǎo)墻進(jìn)行加固，在導(dǎo)墻下方的 10m 王體中填入2排碎石，通過(guò)振動(dòng)成樁的方式起到加固效果。按照平整、堅(jiān)固、穩(wěn)定原則修建施工平臺(tái)，要求平臺(tái)高程低于導(dǎo)墻頂部 30～50mm ，同時(shí)要高于地下水位至少 2m ，以能夠順利排出施工中產(chǎn)生的廢漿、棄土為宜。為方便后期混凝土澆筑，將施工平臺(tái)布置在導(dǎo)墻的左側(cè)，平臺(tái)寬度為 20m 。

2.2挖槽

2.2.1 槽孔劃分

在綜合考慮地質(zhì)與水文情況，以及混凝土澆筑強(qiáng)度、泥漿質(zhì)量等因素后，遵循盡量減少墻段接頭原則，對(duì)混凝土防滲墻的槽段進(jìn)行了劃分。其中，巖層結(jié)構(gòu)完整的區(qū)域，槽孔可以適當(dāng)放長(zhǎng)；巖層破碎、容易坍塌的區(qū)域，槽孔要短一些。為了預(yù)防塌孔以及孔間竄漿等情況的發(fā)生，將槽孔分成兩期。本工程中槽孔劃分情況如圖2所示。

2.2.2 造孔成槽

采用“間隔造孔法”，首先進(jìn)行一期槽孔的開(kāi)挖，全部開(kāi)挖完畢后再進(jìn)行二期槽孔的開(kāi)挖。目前常用的防滲墻造孔成槽方法有重錘沖鑿法、液壓銑槽機(jī)成槽法、兩鉆一抓成槽法以及沖擊式鉆機(jī)成槽法。本工程選用了以CZ-30型沖擊式鉆機(jī)為核心設(shè)備的成槽法，最大開(kāi)孔直徑 1000mm ，鉆具沖程 1.0～0.5m ，最大鉆進(jìn)深度 180m 。該方法適用于黏土、亞黏土、粉砂層等復(fù)雜底層，具有較高的鉆進(jìn)效率和成孔質(zhì)量，并且可以實(shí)現(xiàn)泥槳的循環(huán)利用，降低了施工成本。沖擊式反循環(huán)鉆機(jī)造孔成槽的流程如圖3所示。

將鉆頭對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記好的孔位，保證鉆桿與鉆頭垂直，設(shè)定好鉆頭轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量后開(kāi)始造孔。同時(shí)啟動(dòng)泥漿泵，將泥漿池中的泥漿注入，起到冷卻鉆頭和保護(hù)孔壁的效果。隨著造孔深度的增加，孔底泥漿在壓力作用下重新回流到泥漿池中，經(jīng)過(guò)沉淀后實(shí)現(xiàn)泥漿的重新利用。在孔深達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，反向旋轉(zhuǎn)并上提鉆頭，移動(dòng)到下一個(gè)孔位上，重復(fù)上述操作，直到完成全部孔位的造孔。

為提高固壁效果，本工程中所用的固壁泥漿為現(xiàn)場(chǎng)配制，在施工場(chǎng)地布置臥式泥漿攪拌機(jī)制作黏土泥漿。在造孔成槽過(guò)程中注入泥漿，經(jīng)鉆頭的旋轉(zhuǎn)擠壓使泥漿在孔（槽）壁上形成一層致密的、不透水的泥皮，從而有效解決了孔（槽）壁的滲水問(wèn)題和坍塌問(wèn)題。另外，成槽期間部分廢渣會(huì)沉積在槽底，如果不及時(shí)清除會(huì)影響防滲墻的效果，通過(guò)泥漿循環(huán)的方式可以將孔（槽）底的鉆渣帶出，起到清潔鉆（槽）孔的效果。在配制固壁泥漿時(shí)，需要重點(diǎn)關(guān)注密度、黏度、失水率等指標(biāo)，根據(jù)DL/T5199—2019《水電水利混凝土防滲墻施工規(guī)范》，本工程中使用的固壁泥漿性能指標(biāo)應(yīng)滿足表1標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 固壁

2.4澆筑

2.4.1 混凝土的性能要求

混凝土防滲墻施工中，混凝土的強(qiáng)度、彈性模量以及滲透系數(shù)等都是必須要關(guān)注的內(nèi)容。本工程中使用C30混凝土，實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度為 33.7MPa ，彈性模量為 31.6kN/mm² 。此外，防滲性能也是衡量水利工程防滲墻施工質(zhì)量的重要指標(biāo)，根據(jù)達(dá)西定律，在水流沖擊空隙材料時(shí)，滲透系數(shù)可通過(guò)下式求得

Q=k×S×J

式中： Q 表示滲透流量，k表示滲透系數(shù)， s 表示滲透面積， J 表示水力坡降。在求得滲透系數(shù)后，可以根據(jù)抗?jié)B標(biāo)號(hào)與滲透系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系（表2），選擇相應(yīng)種類的混凝土。

2.4.2 鋼筋籠的制作與安裝

為了進(jìn)一步提高防滲墻的整體強(qiáng)度和防滲性能，墻體采用了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。本工程中使用的鋼筋籠為現(xiàn)場(chǎng)焊接，采用分節(jié)制作方式，每一節(jié)的長(zhǎng)度在 5～8m 不等，每 2m 加焊斜拉筋，提高鋼筋籠的側(cè)向抗壓能力。鋼筋籠的寬度略小于槽孔內(nèi)徑，底部加工成微閉形狀。吊裝前檢查鋼筋籠的節(jié)點(diǎn)焊接質(zhì)量，并檢查制作誤差，確認(rèn)誤差符合表3要求后，使用吊車將鋼筋籠吊放到槽孔中。

采用“主副配合\"的方式吊起鋼筋籠（如圖4所示），在操控上方 20cm 處懸停，在地面施工人員的輔助下對(duì)準(zhǔn)槽孔后緩慢放下，保證鋼筋籠不會(huì)與孔壁發(fā)生劃擦。

最后一節(jié)鋼筋籠入槽后，在孔口處用鋼筋將其與鐵軌焊接，以防后續(xù)澆筑混凝土?xí)r出現(xiàn)上浮情況。然后預(yù)埋混凝土的澆筑導(dǎo)管，考慮到注漿機(jī)的功率和泵送能力，為了提高施工效率現(xiàn)場(chǎng)采取2臺(tái)注漿機(jī)同時(shí)注漿的方式，相應(yīng)的需要在每個(gè)槽段內(nèi)布置2套澆筑導(dǎo)管。2根導(dǎo)管的末端管口距離不得小于 4.0m ，距離槽底 20～25cm 選用的澆筑導(dǎo)管內(nèi)徑為 240mm ，長(zhǎng)度有 1.0m 和 2.5m2 種規(guī)格，采用法蘭盤連接，加橡膠墊止水，提高接口處的密封效果。

2.4.3 混凝土的澆筑

在鋼筋籠固定牢固后，開(kāi)始澆筑混凝土。采用“水下直升導(dǎo)管法\"澆筑防滲墻混凝土，施工流程如下：提前計(jì)算每個(gè)槽段所需的混凝土量，將足量的混凝土倒入漏斗中。在正式澆筑前，將一個(gè)直徑為 220mm 的空心球放入導(dǎo)管中作為管塞，作用是將最初進(jìn)入導(dǎo)管的混凝土和管內(nèi)泥漿隔離開(kāi)來(lái)。先注人少量清水，起到濕潤(rùn)關(guān)閉、預(yù)防阻塞的效果，然后啟動(dòng)注漿設(shè)備，設(shè)定好注槳壓力等參數(shù)后開(kāi)始灌注混凝土。當(dāng)小球被頂在導(dǎo)管的下口巖面處時(shí)說(shuō)明已滿管，此時(shí)需要輕微上提導(dǎo)管，從而連續(xù)注入混凝土，期間注意控制槽孔內(nèi)混凝土液面的上升速度，盡量維持在 1.5～2.0m/h 之間，原則上每個(gè)槽段要一次性澆筑完畢，防止出現(xiàn)冷縫。在接近設(shè)計(jì)高度后繼續(xù)灌注，超出設(shè)計(jì)高度約 50cm ！以便于承接上部的承臺(tái)、柱等結(jié)構(gòu)。防滲墻混凝土的澆筑流程如圖5所示。

3質(zhì)量檢查

在混凝土防滲墻澆筑完畢后，安排質(zhì)檢人員對(duì)墻體質(zhì)量展開(kāi)質(zhì)量檢查。采用“鉆芯取樣法”從防滲墻上鉆取巖芯，首先觀察巖芯有無(wú)夾泥、水平冷縫以及墻底沉渣厚度；隨后借助于專業(yè)檢測(cè)儀器測(cè)定防滲墻的抗壓強(qiáng)度、彈性模量。根據(jù)DL/T5199—2019《水電水利混凝土防滲墻施工規(guī)范》，防滲墻的檢查項(xiàng)目與檢驗(yàn)方法、質(zhì)量要求見(jiàn)表4。

4結(jié)束語(yǔ)

在復(fù)雜地層上修筑中、大型水利工程時(shí)，混凝土防滲墻可以作為水利工程永久性結(jié)構(gòu)的一部分，承擔(dān)擋土、防水、承重等多種功能，對(duì)維護(hù)水利工程的穩(wěn)定與安全有積極作用。由于地質(zhì)條件復(fù)雜，對(duì)混凝土防滲墻的施工技術(shù)也提出了更為嚴(yán)格的要求。特別是槽段的劃分、槽孔的開(kāi)挖，以及鋼筋籠的制作與安裝，混凝土的選型與灌注等，都是防滲墻施工過(guò)程中必須要重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)要點(diǎn)。同時(shí)，對(duì)于施工過(guò)程中常見(jiàn)的塌孔、漏漿、孔斜等事故采取妥善的處理，并在施工結(jié)束后開(kāi)展質(zhì)量檢查，確保澆筑成型的防滲墻在強(qiáng)度、防滲性、彈性模量等各方面符合驗(yàn)收要求，為水利工程的上部施工以及安全運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

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