混凝土防渗墙在土石坝加固中的应用研究

张旭涛+郜山

摘 要： 土石坝又称当地材料坝，主要是由坝址附近的土石料填筑而成。土石坝是历史最为悠久的一种传统坝型，因取材方便、投资较少、易于施工等而使用较为普遍。但由于种种原因，大部分土石坝都存在着渗漏问题。从保障人民生命财产的安全、经济发展、社会稳定等方面来讲，对病险土石坝，尤其是渗漏严重的土石坝进行防渗加固是迫切需要的。水库坝体坝基防渗加固中，混凝土防渗墙加固技术是一项有效、应用广泛的技术。为此，本文主要对土石坝工程混凝土防渗墙的概况、类型及施工工艺进行了分析与探究。

关键词： 水利工程；混凝土防渗墙；概况

一、混凝土防渗墙的概况

混凝土防渗墙是垂直墙体的纵切图，其墙沿坝体延伸。在松散透水地基中进行连续造孔作业，并以泥浆固壁，向孔内灌注混凝土而建成的墙形防渗建筑物。在松散透水地基中混凝土防渗墙是对闸坝等水工建筑物进行垂直防渗处理的重要方式之一。防渗墙的建造主要分段进行，墙段构成主要是一个圆孔或槽孔浇筑混凝土后形成，由诸多墙段连接成墙。墙的顶部连接闸坝的防渗体，两端连接岸边的防渗设施，将基岩嵌入底部或相对不透水地层中一定深度，这样就可以对地基中渗透水流截断或大量减少，进而起到确保地基渗透稳定及闸坝安全的作用，同时还能将水库的作用充分发挥出来。在水利工程防渗施工中混凝土防渗墙得到了广泛地应用，其作用主要为控制渗流、围堰防渗、加固土石坝等。首先，控制渗流。通常选用上堵、下排及渗流出口进行反滤保护的措施进行渗流控制。其防渗方式主要分为3种：水平防渗、垂直防渗及下游排水减压。其次，围堰防渗。最常见的施工导流土石围堰防渗方式为钢板桩、连续管等。在多种围堰防渗方式中目前最经济最常用的方式为混凝土防渗墙，这种方式具有造价低、施工速度快、操作便捷等特点。最后，加固土石坝。在土石坝事故中，其发生的主要因素就是坝体、坝基漏水管涌。为此施工部门必须选用与之相适应的方式进行土石坝加固防渗处理。目前常用的方式为粘土斜墙的增设、水平粘土铺设及设置截水槽等。

二、混凝土防渗墙的分类

防渗墙按结构型式可大致分为：桩柱式防渗墙、槽板式防渗墙、板桩灌注墙以及泥浆槽防渗墙四类，在水利水电工程中较常用的是桩柱式防渗墙和槽板式防渗墙。

1、桩柱式防渗墙，用冲击钻或其它不同方法打大直径钻孔，采用泥浆或套管护壁，然后回填混凝土所形成的连续墙。这类防渗墙按桩孔的连接形式不同，有各种布置形式，土石坝地基防渗墙为满足防渗需要，常采用搭接形和连锁形两种。

2、槽板式防渗墙，用冲击钻、抓斗或其它方法开挖槽孔，泥浆或其它方法固壁，然后在槽孔中回填混凝土形成連续的混凝土防渗墙，槽孔长度一般5-9米，也可达较大的长度，这样可减少墙的接头，这类防渗墙，按单元槽的连接形式不同，也可分为搭接型和连锁型两类。

3、板桩灌注墙，用震动法或其它方法将钢板桩打入地基，桩边焊有小管，管底有活门，打到设计深度后，钢板桩可用液压拔桩器等机具将钢桩慢慢拔出，同时通过桩体本身将防渗材料通过小管填塞于桩身被拔出留下的空隙中，形成连续的防渗薄墙。

4、泥浆槽防渗墙，用索铲或其它方法开挖沟槽，槽宽一般1.5-3.0m，采用泥浆固壁以维持孔壁直立，槽孔挖到设计深度后，回填一种不经压实的粘土砂和砾石的混合料，代替固壁的泥浆，形成一道防渗墙。

三、水利工程中混凝土防渗墙施工工艺

1、造孔施工

在造孔施工中通常应用于砂卵石地层的方式为钻劈法。施工过程中常选钢绳冲击钻机或冲击式反循环钻机，按照墙轴线的需求进行长度不同槽段的划分，分1、2期对相近两个槽段进行施工。在较小粒径的砂卵石层或粉土层内使用抓取法，并进行防渗墙的修建。通常选用抓斗进行槽孔的直接开挖，这种方式可以对工程施工效率进行有效提升。在较为紧密的地层内主要选用钻抓方式进行造槽和较深槽孔施工。通常选用冲击钻结合抓斗的方式进行施工，冲击钻向主孔槽卵石层或基岩钻进，并选用抓斗进行两个主孔之间副孔的抓挖。

2、导墙施工

在施工中，混凝土防渗墙每一个槽段都具有较短的施工周期，因此为达到工程成本降低的目的，必须尽可能选用可周转应用的钢结构导墙，并尽可能缩小其断面，以此确保混凝土导墙施工的质量。

3、成槽施工

保证地层稳定是成槽关键所在，所以要采用优质膨润土拌制护壁浆液，确保孔壁稳定。膨润土泥浆具有良好的悬浮性、触变性、滤失量小、含砂量低、造浆率高、造壁性能好、现场配置方便等优点，是较为理想的优质护壁泥浆。成槽施工中要保证泥浆质量，要加强原材料质量检测、配合比调试、泥浆回收管理等各项工作。本工程新制泥浆配比：水100Kg；膨润土5-8Kg；外加剂（Na2CO3）0.1-0.3kg.泥浆性能控制指标要求密度<1.15g/cm3，马氏漏斗粘度30s～90s，含砂量<3%。新制泥浆宜膨化24h后使用。对新拌制的泥浆将定期用仪器进行粘度、比重、含砂量测试；孔内泥浆在混凝土浇筑之前做粘度、比重、含砂量三项指标的测试。

4、墙体材料

为了对地基变形问题进行更好地适应，通常选用的墙体材料为一级配塑性混凝土。这种墙体材料的特点主要包括：较低的强度、较低的变形模量、较好的抗渗性能，其渗透破坏能力与传统材料相比，可降低到小于300。

5、浇筑混凝土

在进行混凝土的浇筑时，应注意把握浇筑的时间，一般需控制在孔槽清理好以后的4个小时以内。因为混凝土具有流动性，故而在混凝土浇筑时，应注意混凝土的高度，这种高度会使导管内与导管外形成压力差，从而使混凝土流动到需要填充的空间中，使形成的混凝土墙体具有连续性。

6、起拔接头管

在工程建设中，常运用吊车和拔管机来起拔接头管。值得注意的是起拔接头管的时间，应充分根据混凝土的初凝时间来确定。在起拔接头管时，宜采用上下微动的方式进行，遵循勤拔、起拔量少的原则，有利于使接头管和混凝土间的粘结力有所降低，也可以防止因起拔而破坏了混凝土。在完成一期孔槽的接头管的起拔工作后，应立即进行二期孔槽的施工工作。

四、结束语

综上所述，防渗施工作为水利工程施工的重要环节，是水利工程使用性能的一项重要内容，其施工质量的优劣将对水利工程使用年限等造成极大的影响。随着市场经济体制的不断完善，人们生活水平的不断提升，对水利工程有了更高地要求。在具体工作中，土石坝工程往往会出现大量渗漏水情况，混凝土防渗墙作为防渗施工中的主要方式，其施工技术水平的高低将直接影响到工程的整体质量。只有充分了解和掌握混凝土防渗墙的类型，对其施工技术的要点进行分析，才能有效提升水利工程防渗施工的质量。■

参考文献

[1]王军.水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范[J].地质装备，2012年03期.

[2]徐宗伟.刍议水利工程中的防渗施工技术[J].河南水利与南水北调，2014，（06）：7-8.

[3]邓树密；赵启强；；混凝土防渗墙内预埋灌浆管施工技术[A]；地基基础工程与锚固注浆技术：2009年地基基础工程与锚固注浆技术研讨会论文集[C]；2009年.

[4]贾克霞；朱红月；；水利工程中混凝土防渗墙施工技术研究[J]；黑龙江水利科技；2012年11期.

[5] 雷安平. 大宁调蓄水库防渗墙受施工荷载影响的变形监测分析及稳定性评价[D]. 中国地质大学（北京） 2012.