淺談混凝土防滲墻的施工方法與應用

王 華

（寶雞市渭河攔河閘工程管理處，陜西 寶雞 721000）

1 前言

混凝土防滲墻是目前閘、壩等水工建筑物垂直防滲中應用比較廣泛的一種防滲方法，渭河流域寶雞市區段生態治理龍山河口段橡膠壩及茵香河口段橡膠壩兩座橡膠壩工程的壩基、蓄水區兩岸堤防基礎防滲處理中均采用混凝土防滲墻垂直防滲，工程建成后通過運行期觀測：主體建筑物運行安全、堤防外側地下水位穩定，取得了良好的防滲效果。現結合工程實際，介紹防滲墻在渭河流域橡膠壩壩基處理中的設計情況及施工經驗，以期為類似工程提供借鑒。

2 采用混凝土防滲墻防滲的必要性分析

2.1 工程概況及河道地質情況

渭河從寶雞市中心流過，約占建成區面積的1/3，市區段全長約30 km，兩岸堤距550 m～650 m，河床比降2.53‰，根據生態環境及城市建設需要，在保障城市防洪安全的前提下，在渭河主河道修建二級橡膠壩攔河蓄水，形成景觀水面改善城市環境。該段渭河河床地質為第四系全新統（Q42al）礫卵石、粉細砂及砂礫石等，滲透系數K=2.28×10-2cm/s 為中等透水層，層厚10 m～20 m 不等；底部砂質粘土層，工程地質條件良好，滲透系數K=4.05×10-5cm/s，屬微透水層，防滲設計中作為相對隔水層加以利用。

2.2 工程區滲漏情況分析

工程區地下水屬孔隙潛水類型，豐水期河水入滲補給地下水，枯水期潛水又回補河水。地下水高程由578.0 m 向下游降至567.0 m，工程蓄水后河道蓄水區水位將高于現在河水位，兩岸地下水位也會必然抬升，根據蓄水區的地質對滲漏情況進行分析：蓄水區滲漏通道主要是通過池底透水層（粉沙、卵礫石等）側向滲漏。蓄水區在不防滲條件下滲漏量較大，估算側向滲漏量為22022 m3/d,，兩岸部分地區可能會存在浸沒問題，故為了確保工程及兩岸建筑物安全，該兩項工程基礎及兩岸堤防基礎必須做防滲處理。

2.3 防滲設計

基于以上分析，對橡膠壩壩基及兩岸堤基采用墻厚為0.4 m混凝土連續墻垂直防滲處理，防滲墻底部深入砂紙粘土層1 m左右，頂部嵌入上游鋪蓋水平防滲體中，墻體深度約20 m 左右；防滲墻設計采用C15混凝土，力學指標為容重≥24 kN/m3、抗壓強度R28≥10 MPa、抗滲等級W4。

3 壩基防滲墻施工方法及難點處理

3.1 總體施工方法

以渭河茵香河口段橡膠壩壩基為例：該工程壩基防滲長度405 m，根據工程地質情況和施工條件，工程施工采用兩臺液壓抓斗機直接抓取地層成槽技術進行施工。混凝土防滲墻施工過程可分為三大步驟：施工平臺開挖、抓斗機成槽和混凝土澆筑。防滲墻槽孔分Ⅰ、Ⅱ兩期施工，每個槽段長度均為10 m，共41 個槽段；先施工Ⅰ期槽段，后施工Ⅱ期槽段，同一槽段先抓主孔后抓副孔，直到整個槽段達到設計深度后驗收清孔澆筑混凝土。

施工流程：場地平整→測量放樣→劃分槽段→修建施工平臺→槽口導墻布設→抓取Ⅰ期槽孔→清孔→插入導管→澆筑Ⅰ期混凝土→抓取Ⅱ期槽孔→清理接頭泥屑→下導管→澆筑Ⅱ期混凝土。

3.2 施工中關鍵環節及難點處理

3.2.1 施工平臺開挖及軟基處理

防滲墻施工前測量放線清基后，為滿足抓斗機施工回轉以及防滲墻施工有足夠的工作面，須沿防滲墻軸線兩側開挖15 m 左右的施工平臺，該平臺高程高于防滲墻頂0.5 m。經測量，本工程除主河槽外原地面線平均高出平臺高程約2 m 左右，土方開挖采用1 m3反鏟挖掘機挖裝、ZL140 裝載機配合，自卸汽車運輸。開挖土料部分填筑圍堰，其余分類堆放以便二次利用，棄渣土運至下游河道指定位置。由于該工程位于主河道，在施工平臺開挖過程中多處出現淤泥軟弱地層，尤其是南岸主河槽在二期導流后，沿軸線方向約65 m 均為含水量較高的淤泥，針對基礎軟基經試驗確定采用如下處理方法。

①對于軸線左右2 m 內，含水量不高的軟弱基層換填深度2 m，以利于導墻施工并防止孔口坍塌；對于2 m 以外的施工平臺軟基，根據現場軟基深度，采用砂礫石分層換填碾壓，每層鋪攤厚度≤30 cm，20 t 壓路機碾壓，相對密度0.97，以滿足基礎承載要求。

②對于主河槽大面積淤泥及稀泥，結合主體工程基礎處理先用泥漿泵抽走上部稀泥，經過晾曬，用挖掘機現場探挖，淤泥深度2 m～4 m 不等，經現場實驗分析確定：防滲墻平臺段采用砂質粘土分層換填碾壓。具體方法：用挖掘機挖除淤泥，兩邊接茬留較緩斜坡，與原有地層搭接且便于機械行走，基底由于含水量過高，進行晾曬后，用自卸車將砂質粘土運至填筑區，采用“進占法”沿軸線方向鋪土，推土機配合人工平料，鋪土厚度≤30 cm，振動碾碾壓，碾壓完后取樣檢測，壓實度達到0.97，繼續下層鋪土碾壓直至達到要求高程。

采用砂礫料及砂質粘土換填淤泥后，很好地解決了施工中軟弱地層強度不足的問題，消除了塌孔隱患，滿足抓斗機施工承載要求，且在具有足夠強度法地層上澆筑高出防滲墻設計墻頂高程0.5 m 的C20 鋼筋砼T 形導墻，能充分發揮導墻的導向、控制標高、控制槽段長度、支撐承重、防止槽口坍塌的作用，從而保證防滲墻的成槽質量。

3.2.2 成槽施工及卵石混合大孤石地層處理

在同時考慮到上部地層情況且盡量減少接頭數量兩方面因素，本工程Ⅰ、Ⅱ期槽段長度均劃分為10 m，共41 個槽段，先進行Ⅰ期槽段施工，后進行Ⅱ期槽段施工，同一槽段先主孔后副孔。本階段影響成槽質量的主要因素有三點：一是泥漿固壁；二是成槽控制技術；三是特殊地層的處理。

①在整個防滲墻施工過程中護壁泥漿是保證成槽（墻）質量和安全的必備條件。在壩基左岸上游漫灘內建一座泥漿制備儲存量≥60 m3泥漿攪拌站形成順暢的泥漿循環系統，以優質膨潤土為主，少量黏土為輔制備泥漿，控制指標達到比重1.1～1.3、粘度20 s～25 s、含砂率≤5%、膠體率≥95%，且經過三級處理輸入施工槽段，施工時孔內泥漿面始終保持在距導墻頂0.3 m～0.5 m 之間，并隨時注意泥漿性能變化，定期檢測，及時補充優質泥漿入槽，保證正常施工。

②成槽中嚴格控制孔位、槽寬、槽深及垂直度。在主孔和端孔施工時，必須保證抓斗機對位準確，調整抓斗機至水平并固定牢靠，防止抓斗機發生傾斜或移動；在副孔施工中，抓斗沿導墻壁抓土，通過導向桿調節抓斗的垂直度，控制成槽精度，當孔深接近不透水層時要及時取樣，根據樣本反映的地質情況確定終孔深度，造孔結束后對造孔質量進行全面檢查，驗收合格后進行清孔換漿，清孔換漿1 h 后槽底淤積厚度≤10 cm，槽內泥漿密度≤1.15 g/cm3，含砂量≤5%。

③成槽過程中卵石混合大孤石地層的處理。

在施工過程中壩軸線樁號0+332～0+356 段出現直徑＞15 cm且含部分大孤石的地層，成槽難度極大，造成機械故障不斷發生，機械利用率不到60%，經探挖，本卵石層厚度4 m～5 m，且地下水位較高。處理辦法：沿軸線寬3 m、開挖深度到卵石層底且兩邊放坡的溝槽，清除部分卵石及孤石，用拌合均勻的1：8水泥土鋪攤進行分層碾壓換填。在換填過程中由于基層含水量高，第一層鋪攤料適當提高水泥用量且厚度控制在50 cm 以內，以后各層鋪攤厚度均控制在30 cm 以內，碾壓完成檢測壓實度達到0.97，換填至平臺高程，待換填平臺具備一定的強度和穩定性后進行后續施工。

3.2.3 混凝土澆筑方法及注意要點

成槽驗收清孔后采用直升導管法水下澆筑混凝土，I、II 期槽段接頭采用接頭管法連接。整個槽段設置三套導管，管徑250 mm，導管埋設控制在2 m～5 m，導管連接進料斗，混凝土運輸車將拌合料導入料斗，混凝土通過導管下到槽底，擠壓泥漿上行，形成防滲墻。要求混凝土有良好的和易性，砼塌落度18 cm～22 cm，為保證混凝土成墻質量，本階段施工應注意：清槽驗收合格到澆筑混凝土間歇時間不超過4 h；澆筑時槽內混凝土勻速上升，混凝土上升速度不小于2 m/h；混凝土墻頂高程高出設計高程0.5 m；為保證澆筑的連續性，混凝土拌和、運輸能力應不小于最大計劃澆筑強度的1.5 倍，同時澆筑之前聯系商品混凝土，以防澆筑過程中發生斷電等特殊情況，若因故中斷，間歇時間不超過40 min，防止墻體出現混漿、夾漿、斷層，以保證成墻質量。

橡膠壩工程壩基混凝土防滲墻施工完成后，經過深開挖檢查成墻厚度及連續性較好，同時通過圍井實驗檢測其墻體防滲性能均符合設計標準，滿足防滲要求。

4 結語

混凝土防滲墻技術可以有效地解決透水性壩基、堤基的滲漏問題，具有防滲效果好，可靠性高等特點，是蓄水工程建筑物垂直防滲措施中較好的一種方法。同時，在混凝土防滲墻施工過程中特殊地層的有效處理、泥漿固壁均是防止塌孔影響成槽進度和質量的關鍵因素；混凝土澆筑的及時性、連續性以及工序之間的合理銜接可以有效保證防滲墻的施工質量和進度。