土石壩混凝土防滲墻質量問題分析與對策

雷亞妮

【摘要】混凝土防滲墻在水庫土石壩除險加固中的應用越來越廣泛，技術操作也日趨成熟，但是混凝土防滲墻也暴露出了越來越多的問題。本文初步歸納分析了土石壩混凝土防滲墻施工質量存在的問題并提出了相應的解決對策，以期望對水庫除險加固中土石壩混凝土防滲墻質量控制提供一定的借鑒。

【關鍵詞】土石壩；混凝土；防滲墻

1、水庫工程概況

某水庫是Ⅳ等小（1）型水庫，設計庫容為345萬m3。水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、放水洞三部分組成，大壩為碾壓式均質土壩，最大壩高20m，壩頂長180m。溢洪道位于大壩右岸，全長75m；放水涵洞位于大壩左岸，洞長63m。

2、土石壩混凝土防滲墻常見質量問題

2.1 未對透水層深度進行有效控制

要求防滲墻必須要入巖（或深入相對不透水層）且深度要保證在0.5m到1m之間。

2.2 混凝土澆筑控制失當

混凝土澆筑是防滲墻施工關鍵的一道工序，其澆筑過程是一個多種工序相互配合、相互協調共同完成的系統過程，混凝土澆筑時的泥漿質量、混凝土生產系統、運輸系統、澆筑系統，哪一個環節出現問題，都可能發生問題或事故。

3、措施及對策

3.1 防滲加固設計方案

混凝土防滲墻施工適用于均質壩的加固設計，尤其適用于壩體質量不好，存在裂縫、滲漏等問題的土壩。水庫除險加固時做了3種方案進行比較，其中：

方案一：砼防滲墻方案

砼防滲墻即采用沖擊鉆依次造孔，形成完整的孔槽，在槽孔中澆筑砼，最后形成一道連續的砼防滲墻。本設計砼防滲墻沿左壩肩偏上游即樁號防滲0+000～0+156布置，共長156m，防滲墻軸線與壩頂軸線夾角7.96°。砼防滲墻厚度由其抗滲性、耐久性及強度要求確定。依據《水工砼結構設計規范》（SL/T191-2008），選擇砼的抗滲標號為W4，其允許水力坡降為25～50。由公式墻厚t=H/[J]計算的砼防滲墻厚為0.19～0.39m，本設計取砼防滲墻厚0.40m。設計墻底高程388.0m，墻頂高程400.0m，防滲墻高12m，面積1680m2，采用C20·W4砼澆注。本方案工程直接費95.76萬元。

方案二：垂直鋪塑方案

垂直鋪塑防滲技術在我省是一項剛剛興起的新工藝、新技術。其工藝特點即利用水力沖割機械造槽，在壩基或壩體中順壩軸線方向形成一條連續的塑膜鋪置。最后回填松散干凈的粉質壤土而形成防滲帷幕。本設計垂直鋪塑軸線同上述砼防滲墻軸線，共長140m。塑膜厚度采用前蘇聯水工科學研究院提出的計算薄膜應力的經驗公式，即T=0.135

式中：T——計算薄膜厚度（mm）；

E——薄膜的彈性模量（KPa）；

P——薄膜承受的承壓力（KPa）；

d——與薄膜接觸的土體最大粒徑（mm）；

σ——薄膜的最大拉應力（KPa）。

經計算，塑膜厚度T=0.08mm。考慮土工膜施工中有刺破的可能及在運輸時不可避免的人為損壞等因素，為確保安全可靠，本設計采用T=0.3mm。設計土工膜為PE復合土工膜（一布一膜），規格為膜厚0.3mm，基布300g/m2。垂直鋪塑頂高程400.0m，底高程388.0m，垂直鋪塑面積1680m2，工程直接費36.98萬元。

方案三：粘土截滲墻方案

該方案即沿左壩肩0+000～0+140開挖截水槽，并分層回填粘土。截水槽的底寬按水頭的0.1倍即確定為1.0m，槽底高程為388.0m，槽深12 m。槽兩側開挖坡比為2：1，每挖深5m留一道0.5m寬的戧臺。依據《碾壓式土石壩施工規范》（J91-2001）中“10.2.17”規定，防滲體與均質壩的橫向接坡不宜陡于1：3.0，故截水槽與壩體接處接坡按1：3.0設計。截滲墻所選土料位于水庫右岸上游約140m處，為上更新統風積黃土夾古土壤。據地勘資料，填筑土料粘粒含量24.0%，塑性指數13.3，滲透系數2.44×10-6cm/s，其各項指標均滿足要求。本方案共填土1.27萬m3，工程直接費76.21萬元。

從上述三種方案可看出，方案一投資最大，方案二投資最省。方案一即砼防滲墻技術近年來在我省已經推廣，技術經驗成熟，施工工藝先進，據已成工程實例，防滲效果可靠，但造價相對較高；方案二即垂直鋪塑技術為一項剛興起的防滲新工藝，其設備、工藝簡單易行，施工速度快，造價低，且截滲效果好，適合于平原低水頭水庫的截滲，但土工膜在施工及運輸過程中易被刺破、損壞，且其施工質量鑒定的探測儀器目前是空白，在工程的概算定額方面尚未規范化、標準化，據了解我省內掌握該項施工技術的施工隊伍很少，對本項防滲技術尚應探討；方案三即粘土截滲墻為傳統的防滲技術，施工方法簡單，施工質量易掌握，且不需用專業的施工隊伍及機械，但其開挖工作面較大，幾乎占用了整個壩肩，對交通亦造成不便，且砂層開挖中應考慮支護，施工工期較長，其造價僅次于砼防滲墻方案，仍顯不經濟。

3.2 控制防滲墻實際入巖深度

在對混凝土防滲墻進行施工之前，一般都會進行導孔施工，首先，每隔20m～30m左右的距離開設導孔，對地層的實際情況進行細致分析，有效對基巖的層面位置記錄確定，同時還要對巖芯做好記錄，結合相應的參數來對水庫大壩的地層剖面圖進行繪制，進而對開槽孔作業進行有效指導。

3.3 控制混凝土防滲墻澆筑質量

首先，混凝土應在充分試驗基礎上，做到級配合理。其次，拌制混凝土的水泥一般選用普通的硅酸鹽水泥，混凝土配比中各種原材料的偏差控制在1%到2%之間，做好混凝土性能指標的記錄以及分析工作。對膨潤土質量進行檢測，不能使用因為受潮而出現結塊的膨潤土。

結束語

總的來說，近年來，水庫除險加固工程在全國大規模展開，水庫土石大壩防滲除險通常采用帷幕灌漿、混凝土防滲墻、垂直鋪塑、粘土墻截滲等處理措施。其中混凝土防滲墻具有施工簡便、速度快、防滲效果好及耐久等優點應用最為廣泛，施工工藝得到了極大的發展，但施工中仍然普遍存在一定問題，有些嚴重影響防滲質量。因此，及時對施工過程中對發現的問題進行分析并制定切實可行的管控措施是非常必要的。

參考文獻：

[1]謝慶明.爆破堆石壩混凝土防滲墻質量無損檢測技術應用[J].人民長江，2015，08：79-82+86.