淺談混凝土防滲墻的工程設計

何海云

（惠東縣水利水電工程勘測設計室，廣東 惠東 516300）

隨著塑性混凝土防滲墻施工工藝技術的不斷發展，將混凝土防滲墻技術應用于土壩防滲加固，已成為水利工程防滲加固的一項重要措施。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性混凝土，具有低彈模和大應變等特性。本文以尖坑水庫防滲加固方法為例，介紹混凝土防滲墻設計方法，提出了墻體抗壓強度、彈性模量等設計指標，指出了成墻技術應用中應注意的具體問題。

1 工程概況

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

2 防滲加固方案選擇

根據地質勘察報告顯示，該水庫主壩土質較疏松，含砂率偏大；壩址位置弱風化層頂埋深較大，壩中部部分壩基至弱風化層外，其他部分均只清基至強風化基巖層，兩壩肩基巖透水率達28.5～12.6 Lu。經現狀滲流、穩定計算，現大壩壩體下游浸潤線較高、下游最大逸出的滲透坡降及壩坡穩定安全系數不滿足規范要求。

根據該水庫的安全隱患問題，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，采用黏土截水槽時需大量開挖，施工較困難，故采用混凝土防滲墻。其優點是：不需要大量開挖基礎、施工進度快、省材料、造價較低、防滲效果好，但需要一定的機械設備。

3 工程設計

3.1 黏土斜墻的設計

按構造和施工要求，斜墻頂部的厚度應考慮機械施工的最小寬度，該水庫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。斜墻兩側與壩殼之間設置過渡層，以防滲流將斜墻黏土顆粒帶走，并有利于與壩殼緊密結合。過渡層從斜墻底部一直延伸到頂部。

3.2 混凝土截水墻設計指標

本工程墻體抗壓強度：2.5 MPa≤R28≤5.0 MPa（模強比150～500），彈性模量E600～800 MPa，滲透系數K＜1×10－7cm/s，允許滲透比降：［J］＝80。為達到上述指標，要求的材料如下：水泥強度等級不低于32.5，黏土含粘粒量大于50，砂優先選用新鮮的石英含量高的河砂，級配曲線均勻、連續，細度模數為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連續，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因素：①有足夠的抗滲及耐久性能；②滿足結構強度要求；③滿足變形要求；④施工設備。

在實際施工中，為了增加混凝土防滲墻的柔性，使之能適應較大變形而不致發生裂縫，在混凝土中摻加15%～30%的黏土。混凝土防滲墻的允許坡降約為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。故混凝土防滲墻對弱風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合處理

混凝土墻頂部與防滲體的結合，應妥善處理。由于防滲墻兩側砂卵石沉降，使防滲體產生不均勻沉降，對防滲墻產生附加壓力，這種附加壓力達到其上土樁靜壓力的3～4倍。因此，防滲體與防滲墻結合部位常發生塑性破壞而漏水。該問題采用的處理辦法是：將防滲墻伸入防滲體內一定的深度，使接觸滲徑有足夠的長度，根據其它已完工程的經驗，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，仔細夯實，保證結合良好。

4 混凝土防滲墻成墻技術應用中應注意的問題

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，施工順序為：先用沖擊鉆在地基中鉆出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，形成連續的混凝土防滲墻。兩期混凝土連接處，應保持15 cm的搭接長度。另外應注意的是，防滲墻的混凝土應有足夠的抗滲性及耐久性，不受地下的侵蝕和溶蝕；初期的強度不宜太高，以便于二期孔的鉆進；并具有較低的彈性模量，使墻體能適應一定的變形。

4.2 導管堵塞

澆筑混凝土過程中有時會發生導管堵塞，針對導管堵塞將導管全部拔出、沖洗，并重新吊放，用泥漿泵抽凈導管內泥漿后繼續澆筑，核對混凝土面高程及導管長度并確認重新下設導管的插入深度。

4.3 成墻澆筑的連續性

混凝土澆筑具有相當高的連續性，澆筑過程中應盡量避免機械故障、澆筑事故等原因造成的澆筑中斷，因故中斷不得超過30 min。同時為保證混凝土面質量，槽內混凝土上升速度不得小于2 m/h。當砼澆筑不暢時，可以上下抖動導管，但上提導管的幅度比不應超過30 cm，澆筑過程中如果發現導管漏漿或者混凝土中混入泥漿，應立即停止澆灌，及時采取適當措施，切勿久拖不決，以免造成槽內混凝土失去流動性，帶來更大的損失。

5 結束語

混凝土防滲墻在尖坑水庫除險加固工程的運用，表明混凝土防滲墻可以有效的解決大壩壩體、壩基滲漏問題，而且施工方便、工效高、工期短、節約水泥，從而降低了工程成本，是水庫大壩防滲加固較好的選擇方案。同時通過該工程的實施，進一步了解了這一新技術、新工藝在大壩防滲中的應用，為以后的類似工程積累了寶貴的經驗。