色爾古水電站混凝土防滲墻的施工及質量控制

任明武

（葛洲壩集團項目管理有限公司，湖北 宜昌 443000）

0 引言

混凝土防滲墻在水利水電工程施工中應用非常廣泛，它是對閘壩等水工建筑物的松散透水地基進行垂直防滲處理的主要措施之一，其施工質量直接關系到工程基礎的防滲質量，對保證地基的滲透穩定和閘壩安全、充分發揮工程效益具有重要作用，因而必須嚴格保證防滲墻的施工質量。本文結合色爾古水電站工程實際，對混凝土防滲墻的施工及質量控制方法進行了小結。

1 工程概況

四川省色爾古水電站首部樞紐工程基礎防滲由全封閉式混凝土防滲墻和帷幕灌漿組成，布置在閘前鋪蓋及左岸混凝土擋水壩下部，防滲墻設計厚度0.8 m，底部深入基巖1 m以上，最大槽孔深度36.5 m，軸線總長134.40 m，共劃分為20個槽段，一期4個槽段，二期16個槽段，總工程量2759.75 m2。閘壩地基地層結構復雜，屬砂卵礫石層，孤石、漂石含量高，為強透水性。

2 防滲墻施工

2.1 防滲墻施工平臺及導向槽布置

防滲墻施工平臺由鉆機平臺、導向槽和倒漿平臺組成。導向槽是標定防滲墻位置的基準，對槽孔開挖起導向作用并鎖固槽口，保持泥漿壓力，防止坍塌和阻止廢漿臟水倒流入槽，為安置導管和埋設儀表等作定位及支承。導向槽利用反鏟沿防滲墻軸線挖出上部覆蓋層后立模澆筑混凝土，導向槽凈寬100 cm，為矩形槽，鉆機平臺側導向槽配置4根φ16 mm鋼筋。導向墻修筑的技術要求為:①整體墻頂高程允許偏差±1 cm；②單幅墻頂高程允許偏差±0.5 cm；③墻間凈距允許偏差±0.5 cm；④內墻垂直度允許偏差≤0.2%。導向槽的中心線即是防滲墻的設計中心線，要求最大偏差小于3 cm。同時施工平臺需布置沖漿溝、排渣溝、集污坑。施工平臺剖面見圖1。

圖1 混凝土防滲墻施工平臺剖面 （單位除注明外，cm）

2.2 防滲墻施工工藝

混凝土防滲墻施工工藝流程見圖2。

圖2 混凝土防滲墻施工工藝流程

2.3 泥漿制備

泥漿的質量直接關系到防滲墻造孔時的固壁效果，如果泥漿質量不符合要求，很可能會引起塌槽事故，因而制備泥漿所用黏土必須按規范要求選取，本工程所用黏土為從都江堰采購的優質黏土，質量滿足要求，所制泥漿性能符合DL/T 5199—2004《水電水利工程混凝土防滲墻施工規范》中的有關要求。

2.4 防滲墻造孔

2.4.1 造孔設備

根據本工程地層漂石、大孤石含量比較高以及滲透性強等特點，選用了CZ-30型沖擊鉆機造孔，該設備便于操作和維護，并已在同類型工程施工中得到很好的應用。

2.4.2 造孔方法

防滲墻造孔采用 “鉆劈法”。施工按照先Ⅰ期槽、后Ⅱ期槽的順序進行，待相臨的Ⅰ期槽孔施工完成后再施工Ⅱ期槽孔。同一槽孔遵循先主孔鉆進、后劈打副孔成槽的原則，在主孔未終孔時不得劈打副孔。奇數孔為主孔，偶數孔為副孔。施工中當主孔鉆至設計深度后再劈打副孔，最后打 “小墻”，形成槽孔。

由于槽孔兩端的主孔的垂直度將直接影響與Ⅱ期槽段的連接，影響整個防滲墻施工的連續性，而中部的主孔也將影響到劈打副孔的垂直度，因此鉆進主孔時要求孔位必須準確，垂直度必須符合規范要求。槽孔到達設計深度后，由現場工程師進行確認，經批準后終孔。

副孔采用 “劈打法”，由于與副孔相鄰的均為已經鉆進的主孔，有兩個自由面，因此成孔速度較快。副孔全部終孔后，需要 “找”主、副孔間的 “小墻”。最終造出符合要求的規整槽孔。典型槽段布孔劃分見圖3。

圖3 典型槽段內主副孔的劃分 （單位:m）

2.5 混凝土防滲墻質量控制措施

（1）混凝土防滲墻接頭孔采用套打一鉆的鉆鑿套接法施工，在Ⅰ期槽混凝土澆筑完畢且具有一定強度后 （≥24 h），經現場監理工程師驗收后進行。

（2）施工過程中要嚴格控制孔形，包括孔位、孔寬、孔深和孔斜等。孔形的檢查與驗收一般采用測量的辦法，即先確定設計軸線及主、副孔中心位置，然后根據實際鉆孔的中心位置量出其偏差。采用SET2110全站儀進行現場放樣定位；采用 “重錘法”監控孔斜率；采用專用測繩測量孔深；通過鉆頭測量孔寬。

（3）槽孔質量要求及控制措施。①各單孔開孔中心線位置在設計防滲墻中心線上、下游方向的誤差不得大于3 cm。②槽孔應平整垂直，防止偏斜。孔位允許偏差不得大于3 cm；槽孔兩端主孔孔斜率不得大于0.2%，其余槽孔孔斜率不得大于0.4%，遇含孤石、漂石地層以及基巖面傾斜度較大等特殊情況時，孔斜率控制在0.6%以內，相鄰孔不得異向；整個槽孔孔壁要求平整，無梅花孔、探頭石和波浪形小墻等。③Ⅰ、Ⅱ期槽孔接頭套接孔的兩次孔位中心在任一深度的偏差值均不得大于1/3墻厚，并采取措施保證設計墻厚。④Ⅰ期槽孔兩端主孔經檢查合格后，方可鉆劈副孔。經檢查槽孔中任意高程水平斷面上均無梅花孔、探頭石和波浪形小墻等，施工質量符合設計和規范要求。槽孔終孔后，報告現場質檢工程師會同監理、業主進行孔位、孔深及孔形的全面檢查驗收，合格后進行清孔換漿。

（4）基巖鑒定。兩岸邊防滲墻深入弱風化基巖面以下1 m。為了掌握地層巖性及防滲墻底線高程，沿防滲墻軸線布設先導孔，鉆取芯樣進行鑒定，并描繪出地質剖面圖，以指導施工。

2.6 防滲墻清孔

（1）清孔采用抽筒換漿法，在清孔的同時不斷向孔內補充新鮮泥漿，另外，Ⅱ期槽的接頭孔采用鋼絲刷子鉆頭上下刷洗孔壁，直至刷子鉆頭上不帶泥屑、孔底淤積不再增加后，經現場監理工程師檢查驗收達到設計要求時終止。

（2）清孔換漿結束后1 h，如果孔底淤積厚度≤10 cm，泥漿樣取自孔底以上0.5 m處，泥漿密度≤1.10 g/cm3，馬氏漏斗粘度≤30 s，含砂量≤10%，即各項清孔指標滿足規范要求時，則清孔驗收合格，此時由監理工程師簽發清孔驗收合格證，然后方可進行下道工序的施工。

2.7 特殊情況處理

（1）漏漿、塌孔、滲水處理。施工中應儲備足夠的堵漏材料以備用。在造孔過程中，遇漏漿、塌孔等事故時，采用改善泥漿性能，加大泥漿密度，向孔內加入黏土、鋸末及水泥等措施，確保孔壁穩定和槽孔安全。在部分漏漿、塌孔比較嚴重的槽段，在泥漿中加入少量水泥效果很好；因本工程地層透水性強，部分槽段在造孔施工時沿河流方向滲水特別嚴重，若處理不好極易引起塌槽事故，為此，在滲水嚴重的槽段，在防滲墻上游側采用了固結灌漿措施，既有效阻止了滲水，也防止了槽孔塌孔，確保了防滲墻的施工進度。

（2）掉鉆、埋鉆處理。在防滲墻施工中經常會發生掉鉆、埋鉆等孔內事故，施工過程中出現掉鉆或埋鉆時，立即組織人員分析事故發生的原因，采取 “繩套法”、“打撈法”或 “埋鉆移位處理法”等方式進行處理，充分保證工程施工的順利進行。

（3）砂層處理。鉆進中遇砂質地層時，嚴格控制抽渣次數和時間，加大泥漿密度，向孔內投入大量的黏土和塊碎石，反復沖擊加固孔壁。

（4）漂、孤石處理。造孔過程中，遇漂石、孤石以及風化巖塊等影響鉆進工效時，在確保孔壁安全的前提下，采用孔內定向聚能爆破，在漂、孤石比較富集的部位采用鉆孔預爆等來提高鉆進工效。

2.8 混凝土原材料質量控制

2.8.1 混凝土配合比參數選定

嚴格按照設計下發的 《混凝土防滲墻施工技術要求》中第6.2條，對混凝土施工配合比進行了設計，在多方論證的同時，采用不同廠家、不同品種的P.O32.5水泥設計了多個配合比，并通過配合比試驗確定最終的施工配合比 （見表1）。

在配制前，分批進行了原材料性能檢測，并于使用前5 d報經監理人批準。經施工期間的隨機取樣檢驗，以及對防滲墻的取芯試驗結果表明，色爾古水電站首部樞紐工程防滲墻的混凝土施工配合比的各項指標均滿足設計和現行規程規范要求。

2.8.2 混凝土施工物理特性要求

混凝土入孔時的坍落度為18～22 cm；擴散度為34～40 cm；坍落度保持15 cm以上的時間不少于1 h；混凝土的初凝時間不少于6 h，終凝時間不宜大于24 h。

2.9 防滲墻墻體混凝土澆筑施工及質量控制

防滲墻混凝土統一由拌和系統按施工配合比拌制，用6 m3專用罐車運輸，混凝土的拌和、運輸要保證能連續澆筑，若因故中斷，中斷時間不得超過30 min。

澆筑混凝土采用泥漿下直升導管法，混凝土澆筑導管的下設間距必須符合設計及DL/T 5199—2004《水電水利工程混凝土防滲墻施工規范》要求。在槽孔清孔驗收合格后下設澆筑導管，導管采用法蘭盤連接，管徑φ220 mm，導管定期進行密閉承壓試驗檢測。Ⅰ期槽孔兩端的導管距孔端小于1.5 m，Ⅱ期槽孔兩端的導管距孔端1.0 m，導管間距不得大于3.5 m，當孔底高差大于0.25 m時，導管中心放置在該導管控制范圍內的最低處。混凝土澆筑前每個導管均下入隔離球塞，開始澆筑時先在導管內注入適量的水泥砂漿，并準備好足夠數量的混凝土，以使隔離球塞被擠出后能將導管底端埋入混凝土中一定深度 （1～6 m）。

混凝土澆筑施工工藝及質量控制措施為:

（1）混凝土運輸及澆筑強度應不小于最大計劃澆筑強度的1.5倍。采用直升導管法澆筑防滲墻水下混凝土，混凝土用攪拌車運至槽孔口分料斗，由分料斗分料入槽澆筑。在澆筑過程中，控制各料斗均勻下料，并根據混凝土上升速度起拔導管。混凝土必須連續澆筑，槽孔內混凝土上升速度宜控制在3～7 m/h，并連續上升至墻頂高程，相應導管埋深為2～6 m，相鄰導管底高差不大于4 m。

（2）槽孔內混凝土面應均勻上升，其高差要求控制在0.5 m以內。每30 min測量一次混凝土面高程，每2 h測定一次導管內混凝土深度，并及時填繪混凝土澆筑指示圖，以便核對澆筑量；在開始和結尾階段適當增加測量次數。防滲墻混凝土終澆頂高程應高于設計墻頂50 cm。

表1 混凝土防滲墻施工配合比

（3）澆筑混凝土時，孔口設置蓋板，防止混凝土散落在槽孔內。槽孔底部高低不平時，從低處澆起。不符合質量要求的混凝土嚴禁澆入槽孔內，同時應防止入管的混凝土將空氣壓入導管內。

（4）在混凝土澆筑時將根據監理人的指示在機口或槽口入口處隨機取樣，檢驗混凝土的物理力學性能。

（5）澆筑混凝土時，如發生質量事故應立即停止施工，并及時將事故發生的時間、位置和原因分析報告監理工程師，并按規范要求和監理工程師批準的處理意見進行處理。

3 防滲墻質量控制效果

本工程在一 期和二期混凝土防滲墻成墻28 d后，按四方要求布置了6個質量檢查孔，用SGZ－ⅢA型回轉式鉆機，用φ91 mm金剛石鉆頭完成了防滲墻質量檢查孔鉆孔取芯，進行了芯樣檢查和鉆孔壓水試驗。芯樣檢測和壓水試驗結果表明，防滲墻成墻質量較好，混凝土密實，無氣泡、夾泥等現象，壓水試驗成果均滿足設計要求 （透水率≤1 Lu），混凝土芯樣長度基本上在1 m左右，最長達2.04 m，檢查孔封孔采用機械壓漿封孔法。由監理抽取6組混凝土芯樣送試驗室，并在專業監理工程師的監督下進行了強度、抗滲性、軸心強度與靜力抗壓彈性模量試驗，各項指標均滿足設計要求。

4 結語

隨著國民經濟的迅速發展，水利水電工程將越來越多，混凝土防滲墻的應用將越來越廣，對其技術、質量要求也越來越高。在混凝土防滲墻施工過程中，只要加強各工序的施工質量控制，尤其是加強槽孔造孔、清孔、混凝土澆筑工序的質量控制，一定能有效保證混凝土防滲墻的施工質量。

［1］DL/T 5199—2004 水電水利工程混凝土防滲墻施工規范［S］.

［2］水利水電施工工程師手冊［M］.北京:中科多媒體電子出版社，2003:478－504.