振動沉模技術在均質土壩防滲加固工程中的應用

穆創國

摘 要：本文通過水庫均質土壩除險加固防滲帷幕的工程實例，對振動沉模防滲板墻施工原理和施工質量控制要點進行探討，并對壩體加固后防滲墻體的綜合防滲性能進行相應的試驗分析。檢測結果表明，振動沉模防滲板墻結構具有較好的完整性、連續性、均勻度和密實度，具有良好的防滲效果。

關鍵詞：均質土壩；振動沉模；滲透系數

中圖分類號：TV54；TV223 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）19-0091-02

Application of Vibratory Sink Mold Wall Technology in

Anti-seepage Engineering of Homogeneous Earth Dam

MU Chuangguo

（Yangling Vocational and Technical College，Yangling Shaanxi 712100）

Abstract： In this paper， the construction principle and quality control points of the diaphragm wall with vibration sinking and seepage prevention were discussed through the engineering example of the seepage prevention and reinforcement curtain of the reservoir equal earth dam， and the comprehensive seepage proof performance of the anti seepage wall after the reinforcement of the dam was tested and analyzed. The test results showed that the diaphragm wall structure with vibration sinking mould had good integrity， continuity， evenness and density， and had good impervious effect.

Keywords： homogeneous earth dam；vibration sink mold wall；permeability coefficient

土石壩以當地土料、石料或土石混合料為主要大壩填筑材料，具有就地取材、地形地質條件適應性強、施工技術簡單和施工工效高等優點，已成為我國水庫大壩的主要壩型之一。本文以一小型水庫均質土壩壩體除險加固工程為例，介紹振動沉模技術在水庫防滲工程中的應用。

1 振動沉模防滲板墻施工原理

土石壩垂直防滲加固修復技術的工程措施主要包括灌漿（如靜力充填灌漿、劈裂灌漿、高壓噴射灌漿等）、防滲墻（如深層攪拌防滲板墻、沖抓套井回填防滲墻、倒掛井防滲墻和振動沉模防滲板墻等）和土工合成材料（如土工模垂直防滲）等防滲技術。振動沉模防滲板墻施工技術屬于防滲墻防滲技術中的一種，具備墻體厚度均勻、防滲墻體完整連續、施工工效高和綜合造價低等優勢，相比高壓噴射灌漿，其工效可以提高1倍以上，綜合造價可以節約20%左右。振動沉模防滲板墻施工技術，利用振動體系豎向往返激振將模板沉入地層中，一方面，可以擠壓、振密模板周圍2～3.5倍模板厚度的土層，實現對大壩局部土體的夯實加固；另一方面，采用兩套模板邊振動邊起拔模板完成連續灌注，最終形成連續完整的防滲板墻。振動沉模的核心在于A、B兩板連續灌注拔模，其主要施工工序為模板就位→A板下沉→B板下沉→A板灌漿并提拔模→A板再下沉→B板灌漿并提拔模→B板再下沉→……A板和B板往返灌注拔模交替灌注施工，最終形成一道豎直、連續且密實度均勻的單板防滲墻體，如圖1所示。

振動沉模防滲板墻施工技術雖然有施工質量好、工效高、施工成本低等優點，但由于其模板造孔等材料因素的制約，其工程適用范圍也受到了較大限制。例如，①對于存在較大卵石、塊石的地層，其沉模難度較大，難以達到設計要求的不透水層；②由于模板厚度制約，其防滲板墻厚度只能達到8～30cm，造墻厚度通常只能適用于薄壁防滲工程；③造墻深度受激振設備功率等因素的制約，通常只能達到20m地層，最大施工深度也僅為25m[1]。但由于振動沉模防滲技術較高的施工工效、好的成墻質量和優越的經濟性，在解決江河堤防、小型水庫土壩、土質基礎工程等防滲問題方面，相比其他防滲施工技術具有較強優勢，得到廣泛推廣應用。

2 振動沉模防滲板墻應用實例

2.1 工程概況

某小型平原水庫，是一座以灌溉供水為主，兼顧引水發電的小型水利工況。庫區流域面積20.56km2，設計總庫容為820萬m3，年供水量1 660萬m3。水庫于1973年開始修建，人工就地取土，筑壩材料為均質沙壤土。大壩壩頂高程178.45m，最大壩高22.76m，壩頂長85m，壩頂寬5m。1978年6月竣工，蓄水投運。

2.2 大壩滲漏問題及除險加固方案

2.2.1 大壩病險問題。1999年水庫大壩培厚加高后，水庫大壩運行狀況良好。2012年汛期后，壩體下游面第一坡面和第二坡面接觸帶出現大面積濕坡，局部還存在平行于軸線的裂縫，管涌、射流等大流量滲漏問題嚴重，且隨著水庫蓄水位增高，滲流量增加。經地質勘測和探孔注水試驗，測得大壩填筑土體的滲透系數K的最大值為7.60×10-4cm/s，最小值為8.45×10-5cm/s，屬于中等透水性，大壩壩體局部滲漏問題較嚴重。2013年5月，組織專家對大壩進行全面安全復核，結果表明，大壩壩體滲漏問題已嚴重影響大壩的安全穩定運行，鑒定為“三類壩”，必須及時采取相應工程措施進行除險加固，確保大壩運行安全。

2.2.2 防滲加固修復方案。經壩體結構應力和抗滑穩定性分析，雖然壩體存在嚴重滲漏問題，但大壩結構應力和整體抗滑穩定安全系數均能滿足設計要求，即本次除險加固主要考慮大壩滲漏問題。針對大壩壩體一、二坡面接觸帶和壩體滲漏破壞問題，考慮到大壩整體高度不高，最大壩高只有22.76m，且滲漏部位主要集中在壩體中部和上部右岸局部。同時，考慮到大壩除險加固施工工期緊張，經技術、經濟等方面的綜合對比分析，優選振動沉模技術施工防滲板墻，形成一道連續的防滲帷幕墻，以處理大壩壩體滲漏問題。

施工時，首先采用樁機自校正裝置對樁機垂直度進行調整，然后采用經緯儀對調整結果進行復核，待其完全滿足施工垂直度要求后再進行第一塊模板的沉模施工。沉第一塊模板（A板）時，嚴格將沉模速度降到最低，即在激振作用下利用模板自重慢慢下沉模板，確保第一塊模板（A板）具有較高垂直度控制水平，為后期模板循環灌注拔模施工奠定質量監控基礎。第二塊模板（B板）緊貼插入A板外側的導向槽內，確保A板和B板具有較好的耦合作用，控制好模板垂直度直至模板施工沉入設計深度。灌注拔模過程中，當模板即將拔出地面時，要放緩拔模速度，同時保持較好的拔模垂直度，防止左右碰撞導致孔口處泥土掉入孔內，影響整個防滲墻體的成墻質量及防滲效果。施工過程中，由于固結作用導致漿液面下降時，應及時進行補灌，確保防滲墻施工具有較高質量。

2.3 壩體振動沉模防滲效果分析

振動沉模施工從2014年4月2日開工，至2014年6月1日完工，總工期60d。防滲材料采用PO42.5普通硅酸鹽水泥，設計配合比為1.21∶1.0∶2.82（水∶水泥∶土）。大壩壩體振動沉模防滲墻成墻面積960.50m2，施工完成后經探坑開挖表明，防滲墻整體成墻質量好，防滲墻整體連續，無開叉、無斷層和無裂縫，外觀檢查滿足設計要求。2014年6月5日，墻體取樣送室內檢測，測得振動沉模防滲墻的特征指標，如表1所示。

表1表明，振動沉模防滲墻送檢樣品中，其抗壓強度為4.36～4.58MPa，均大于設計要求的4.2MPa；滲透系數檢測值也符合≤9×10-6的設計要求，滿足設計及規范要求。

3 結論

振動沉模防滲板墻技術是對中小型水庫均質土壩壩體防滲加固的一種技術上可行、經濟上優越的施工新技術。此施工技術以其施工便捷、工效高、施工成本低等優點，完全能夠滿足25m以下低壩薄防滲體的大壩整體防滲加固。后期工程實踐應用中，應結合工程實際，不斷優化設備配套性和智能自動化水平，優選合適防滲材料和漿液配合比，進一步降低施工成本，使該項施工技術應用到更厚、更深的防滲工程領域。

參考文獻：

[1]王亞莉，李保紅，李保英.振動沉模技術在風化巖防滲處理中的應用[J].水利水電施工，2014（2）：64-65.