防滲墻技術在楊邑水庫除險加固中的應用

□賈 賓（河南省鶴壁市工農渠管理處）□王文禮（中國水利水電第四工程局有限公司向家壩項目部測量隊）□劉中慶（河南省鶴壁市工農渠管理處）

1.工程概況

楊邑水庫位于河南省鶴壁市山城區西北部楊邑村南，海河流域衛河水系湯河支流上，控制流域面積18 km2,總庫容214萬m3,是一座以防洪為主兼引蓄灌溉、養殖等綜合利用的小（1）型水庫。水庫樞紐工程主要由大壩、溢洪道、輸水洞3部分組成。大壩為均質土壩，全長139 m，壩頂高程為199.0 m，最大壩高22.77 m，壩頂寬4.5 m。水庫于1958年5月動工修建，1960年完工，由于受當時資金、技術、設備等諸多因素的限制，使得水庫建成后不久，就暴露出一些問題。1963年大水后，大壩出現縱向裂縫3條，深約3.5～4 m，縫寬0.1 m左右，部分壩體出現滑塌，開始出現滲漏現象等，存在安全隱患。1976年對水庫進行了一次治漏加固，使問題有所緩解，但隨著水庫的繼續使用，滲漏問題逐年加重，壩體也出現了裂縫、塌落等問題日益嚴重，時刻威脅到著大壩的安全和使用，急需對水庫進行一次徹底的治漏加固來保證水庫的正常持續使用。本次工程中的防滲漏處理主要采用防滲墻。

2.防滲墻概念

防滲墻是使用專用機具鉆鑿圓孔或直接開挖槽孔，孔內澆灌混凝土、回填黏土或其他防滲材料等或安裝預制混凝土構件形成連續的地下墻體。也可用板樁、灌注樁、旋噴樁、定噴樁等各類樁體連續形成防滲墻。較淺的透水地基用黏土截水槽，下游設反濾層；較深的透水地基用槽孔型和樁柱體防滲墻，槽孔型防滲墻由一段段槽孔套接而成，樁柱體防滲墻由一個個樁柱套接而成。

3.防滲墻在此次工程中的設計和選材

3.1 防滲墻范圍

防滲墻軸線壩軸線布置，右壩頭向臺地方向延伸1 m，全長139.2 m，防滲墻底部深入到第四層粘土或第五層石灰巖中1 m。防滲墻利用開槽機具開槽，槽孔長為6 m，澆筑封閉式混凝土。

3.2 厚度

防滲墻厚度應滿足墻體抗滲性、耐久性、滿足墻體應力和變形的要求，同時還應考慮地質情況及施工設備等因素。根據防滲墻破壞時的水力坡降確定墻體厚度（δ），計算公式：δ=K△H-m ax/Jm ax

式中：△H m ax—作用在防滲墻上的最大水頭差（m）；K—抗滲坡降安全系數，一般取3～5；Jm ax—防滲墻滲透破壞坡降，取300。根據已建成的混凝土防滲墻統計，防滲墻允許承受的水力坡降Jp=Jm ax/K，可達到100，當K=5是，Jp為60，假定防滲墻承受的最大水頭差與壩前水深相同。計算得δ=0.25 m～0.42 m即可滿足要求。參考省內類似工程經驗，大壩混凝土防滲墻墻體應確定為0.5 m。

3.3 防滲墻材料及要求

參考國內外已建防滲墻，工程采用塑性混凝土做防滲墻墻體材料，有抗滲性好，變形模量低，極限應變值大，適應能力強等特點。彈性模量600～700 M pa,28d抗壓強度≥2.3 M Pa，滲透系數≤1×10-6 cm/s。護壁泥漿一般由水、粘土及化學處理劑組成。泥漿從水庫庫區直接抽取，配制前進行水質分析。土料優先選用膨潤土，其次根據實際情況選滿足施工條件和造孔工藝的當地粘土。當地土料需進行物理實驗、化學分析和礦物鑒定，以粘粒＞50%，塑性指數＞20，含砂量＜5%，二氧化硅與三氧化二鋁含量的比值為3～4的粘土為宜。泥漿的性能指標和配合比必須根據地層特點、造孔方法、泥漿用途等通過實驗選定。

3.4 導墻

導墻是挖掘機具造孔澆筑防滲墻的重要組成部分，對造孔起著導向和定位控制作用，同時還起著槽孔護壁和外部荷載的支撐作用。導墻為1.2 m高鋼筋混凝土結構，混凝土強度等級采用C20，墻頂和墻低寬度分別為0.6m和0.8m，兩道墻間距0.6m。導墻要保證縱向分段與地下連續混凝土墻的分段應錯開一定距離，同時墻面與縱軸線的偏差≤±10 m m，兩條導墻間距偏差≤±5 m m。

4.混凝土防滲墻的施工

根據楊邑水庫自身特點和工程經驗，選用沖擊鉆機配合液壓抓斗成槽法開槽，即兩鉆一抓法。混凝土防滲墻要分成若干個單元墻逐個施工，而澆筑單元墻需先鉆挖槽孔。槽孔的劃分與施工順序、造孔方法等有關，本次采用兩序間隔法，槽孔分兩期進行施工。槽孔長度劃分應盡量減少墻段接頭，以有利于快速、均衡和安全施工。本次槽孔定為6 m。墻體共分24段，其中壩右側9段造孔時均遇巖石，須入巖1，其余則挖至第四層粘土層。

施工過程：一是防滲墻正式施工前，應在現場較深的主河槽段進行實驗，以取得有關造孔、固壁泥漿、墻體澆筑等有關施工參數。二是施工時，采用兩轉一抓成槽，槽孔長度6 m。三是造孔時，孔內泥漿面應保持在導墻頂面以下0.3～0.5 m，如發現泥漿漏失，應立即堵漏和補漿，在現場應儲備粘土料以便在必要時回填槽孔，施工中應保護好槽孔，以防坍孔。四是槽孔孔壁應平整垂直，不應出現梅花孔，小墻等，孔位偏差≤3 cm，斜率≤0.4%，一、二期槽孔接頭套接孔的兩孔位中心任一深度的偏差值不得大于墻厚的1/3，即17 cm，并應采用措施保證墻厚（50 cm）。五是槽孔固壁漿液材料采用粘土，新制粘土漿液性能指標應滿足以下要求：密度1.1～1.2 g/cm3、漏斗粘度18～25 s、含沙量＜5%、1 m i n靜切力2～5 N/m2、PH值7～9。六是在清除二期槽段沉積時，需用專用刷具認真將一期槽段混凝土側壁所附泥皮及殘留物清刷干凈。七是清孔槽換漿結束后1 h，應達到下列清孔標準：孔底淤積厚度≤10 cm，孔內泥漿的密度≤1.30 g/cm3,粘度≤30 s,含砂兩≤10%，如不達到以上標準，則需急需繼續清孔，清孔換漿合格后才能進行下一道工序。八是混凝土澆筑時，選用泵送混凝土，混凝土入孔塌落度18～22 cm，擴散度34～40 cm,塌落度保持在15 cm以上的時間應≥1 h，初凝時間≥6 h，終凝時間≤24 h；水泥強度等級不低于42.5，用量≥80 kg/m3。應連續進行，若因故中斷，中斷時間不得超過4m i n，同面上升速度≥2 m/s，且頂面均勻上升，各處高差控制在50 cm以內。九是塑性混凝土防滲墻終澆筑高程應高于設計規定的墻頂高程0.5 cm。十是施工中應嚴格按照《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規范》（DL/T5199-2004）執行。

5.混凝土防滲墻的要求和注意事項

混凝土連續墻必須滿足外形尺寸、澆注高度等技術性能指標：防滲墻體墻體要均勻完整，不得有混漿、夾漿、斷墻、空洞等嚴重質量缺陷；墻段之間連接要緊密，墻底與基巖的接觸帶和墻體的抗滲性能要滿足設計要求。

防滲墻施工過程中，造孔質量是保證防滲墻質量的首要環節。并且，在防滲墻的施工中，造孔時間占總工期的2/3，是制約工期的關鍵環節。施工中應采取預防偏孔措施，有效地防止或減少偏孔，使孔斜控制在允許范圍內。

保證混凝土防滲墻施工質量和速度的關鍵在開槽的連續性，澆筑的及時性，并且要把泥漿固壁作為一個重要的施工環節去對待，否則一旦出現塌孔，將導致施工中斷，而斷開段的處理相當困難。因此，各個工序必須嚴格按規定進行操作，控制進度和質量，同時加強機械設備的維修養護，保證完好率，確保混凝土防滲墻連續作業，達到保證混凝土防滲墻質量的目的。

按照規范質檢人員對孔槽建造、泥漿配制及使用、清孔換漿、混凝土澆筑等質量進行檢查與控制。在成墻一個月后，應打檢查孔檢查混凝土防滲墻的澆筑質量，檢查內容為墻體的均勻性、可能存在的缺陷和墻段接縫，檢查可采用鉆孔取芯和其它無損檢測等方法。檢查孔的位置和數量，有發包單位、監理單位會同有關單位研究決定，檢查孔的數量最少每槽段應設一個。