水庫大壩混凝土防滲墻施工質(zhì)量控制及實施效果

阿拉坦吐力古爾

（新疆塔城地區(qū)XX 工程建設(shè)管理局，新疆 塔城834700）

1 混凝土防滲墻概述

混凝土防滲墻是修建在松散透水層的防滲連續(xù)墻，通過連續(xù)造孔，并用泥漿進行固壁，向槽孔灌注泥漿用于防止槽壁發(fā)生坍塌， 然后向灌注泥漿的槽內(nèi)繼續(xù)灌注混凝土，用于將其中泥漿進行置換，以此構(gòu)建出連續(xù)墻體形成混凝土防滲墻。 混凝土防滲墻主要適用于大型水利工程的防滲加固， 具有極為廣泛的適用性，最大建造深度可達100m，能夠應(yīng)對復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，施工過程較為安全，且在目前較為先進的槽孔接頭施工工藝的支持下， 其滲透系數(shù)可達10-7cm/s以內(nèi)、 允許滲透比降可達60～100的范圍，但混凝土防滲墻也具有一定劣勢，如施工速度相對較慢。

2 水庫工程背景概括

新疆某水庫處于峽谷區(qū)，是一座山區(qū)攔河水庫，總庫容約650萬m3， 主要用于農(nóng)業(yè)灌溉的中型水庫。大壩為碾壓式瀝青混凝土心墻砂礫石壩， 水壩最大壩高65m，壩頂寬度最窄處6m，壩頂防浪墻高1.5m，設(shè)計水頭65m，所處河床寬度80m，河床覆蓋層以卵石混合土為主，厚度在28.9～58.3m之間，巖性分布較為穩(wěn)定，除少量的薄層砂礫透鏡體外，無泥、砂等弱夾層。 根據(jù)勘探資料顯示， 卵石混合土層的密度1.96～2.13g/cm3， 其相對密度0.35～0.69， 縱波速度為1350～1790m/s；地震面波速度將該層分為表層、中部層及下部層3個小層， 其中表層深度在2.5m以內(nèi)，地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為松散，中部層深度為2.5～23m，地質(zhì)結(jié)構(gòu)屬于中等密度，下部層深度大于23m，地質(zhì)結(jié)構(gòu)屬于密實程度，并具有一定膠結(jié)。河床覆蓋層的滲透水系數(shù)2.23×10-2～7.55×10-3cm/s，屬于強透水，壩基允許的承載力為400kPa， 壩基的變形模量在35～45MPa之間。

由于該水庫壩基的河床覆蓋層特性， 以及壩基具有強透水性的砂礫， 對于水庫大壩的防滲具有較高的要求， 因此將采用垂直式混凝土防滲墻施工技術(shù)。 水庫大壩防滲墻施工流程如圖1。

圖1 水庫大壩防滲墻施工流程

3 水庫大壩混凝土防滲墻施工質(zhì)量控制

3.1 造孔質(zhì)量控制

3.1.1 施工平臺修建

施工平臺修建主要是為了施工車輛及設(shè)備的通行、移動，所以在進行施工平臺修建時需設(shè)置足夠尺寸。由于此大壩壩頂最窄處僅6m，因此需將大壩高低調(diào)低2m左右的高度，以便于施工；為了有效避免不良影響發(fā)生，不可在大壩壩頂處布設(shè)泥漿池；施工平臺的上游區(qū)域在用于道路通行作用下， 其下游可作為施工作業(yè)區(qū)域使用。

3.1.2 導(dǎo)向槽修建

導(dǎo)向槽是進行水庫大壩防滲墻施工時所構(gòu)建的臨時建筑物， 其主要是沿防滲墻軸線布設(shè)在槽孔上部，起到支撐孔壁的作用，通常使用C20混凝土進行澆筑構(gòu)建。 通過導(dǎo)向槽的構(gòu)建可實現(xiàn)水泥漿液面的平衡性及承擔(dān)一定的外部負荷。 而在水庫大壩防滲墻施工中，需要有效確保導(dǎo)向槽的平穩(wěn)性：由于本水庫的造槽采用沖擊鉆機與液壓抓斗結(jié)合的方式，在未嵌入基巖階段將使用沖擊鉆機成槽， 前期使用倒錘法、后期則使用重錘法；液壓抓斗倒垂成槽時，需在相隔2m測1次，以確保成槽的斜度（垂直度）可控制在允許范圍內(nèi)（＜0.4%），若超出允許范圍，需使用糾偏固定架對其進行修正。

3.1.3 槽孔護壁處理

完成導(dǎo)向槽的澆筑施工后， 便可進行槽孔護壁施工。 由于防滲墻施工所使用的材料為混凝土，因此，為了確保成槽的成功率，應(yīng)采用泥漿護理的方式進行護壁處理。 泥漿具有良好的流動性、穩(wěn)定性，且加上泥漿特有的物理特性， 在成槽施工中可很好地起到潤滑及冷卻機械臂的作用。

3.2 防滲墻接頭質(zhì)量控制

防滲墻接頭是指水庫大壩地基、堤岸、混凝土結(jié)構(gòu)及墻體之間的連接部位， 在水庫大壩的基巖連接施工中， 為更好地確保防滲墻接頭能夠垂直深入基巖面，需要確保接頭管得到有效的連接安裝，并且達到防滲墻在砂礫層中的修建厚度與墻體的厚度相一致。 混凝土構(gòu)建物中的防滲墻接頭施工主要采用灌漿澆筑或高壓噴射灌漿進行施工； 施工過程中為了有效減少連接施工， 應(yīng)在各個墻段之間選擇合適的槽段長短；為了更好地確保連接區(qū)域的施工質(zhì)量，需根據(jù)挖槽方式不同選取相應(yīng)的施工方式，如鉆鑿法、接頭管法或軟接頭法等。

3.3 清孔換漿質(zhì)量控制

槽孔、封孔施工完畢得到驗收之后，還需檢驗槽孔中的泥漿是否滿足混凝土澆筑的施工標準， 若不滿足要求時需立即進行清孔更換泥漿處理， 本工程中清孔換漿主要使用抽渣筒進行各段的撈渣換漿處理。完成初次清孔換漿并進行驗收后，需采用氣舉反循環(huán)清孔工藝進行二次清槽。 通過在安裝混凝土導(dǎo)管前進行2次清孔換漿可有效地將孔底沉淀控制在標準范圍內(nèi)（＜10cm）；若進行2次清孔換漿后，孔底沉淀仍較多，應(yīng)檢查刷子鉆頭是否存在泥屑，并使用圓形鋼絲刷往返進出孔口，以進行接頭孔壁的清洗。

3.4 澆筑質(zhì)量控制

3.4.1 接頭管和導(dǎo)管鋪設(shè)

接頭管主要起到混凝土澆筑后能形成統(tǒng)一的整體，并在單元部位構(gòu)成U型連接口。 通過接頭管還可增加混凝土墻體的防滲水平。在施工過程中，接頭管是在成槽施工完畢后進行施工， 落實混凝土澆筑期間，需要使用2套導(dǎo)管升至施工高度，之后便可借助吊機進行施工。

3.4.2 帷幕灌漿管埋設(shè)

此步驟需要嚴格按照設(shè)計標準及施工規(guī)范進行，以此實現(xiàn)防滲墻與帷幕灌漿形成的防滲結(jié)構(gòu)體。

3.4.3 混凝土澆筑

實施混凝土澆筑時需要嚴格控制導(dǎo)管的入孔速度，通常間隔30min便要對孔口內(nèi)的混凝土液面情況進行詳細檢驗， 間隔2h對導(dǎo)管內(nèi)混凝土的深度進行精確測量，防止出現(xiàn)較大的混凝土高差。澆筑槽孔混凝土?xí)r，應(yīng)嚴格控制導(dǎo)管的裝卸速度及鋪設(shè)深度，且混凝土的初存量需滿足初次混凝土入孔后導(dǎo)管埋設(shè)深度為1～6m的混凝土用量。 當(dāng)槽孔施工中混凝土澆筑即將完成時，需要逐步提升導(dǎo)管的振動頻率，以進一步增強澆筑的混凝土墻體的密實性。此外，槽孔混凝土澆筑完成后需設(shè)置槽孔蓋板， 防止其他區(qū)域混凝土澆筑時造成混凝土散落至槽孔內(nèi)， 造成混凝土澆筑質(zhì)量的降低。

4 施工質(zhì)量控制實施效果

4.1 工程竣工檢測效果

該水庫混凝土防滲墻工程施工完畢后， 由當(dāng)?shù)氐乃こ藤|(zhì)量檢測中心站進行質(zhì)量檢測。 檢測時使用工程勘探物探儀器對水庫大壩墻體進行連續(xù)檢測，分析墻體構(gòu)建的均勻性、連續(xù)性，并查找在澆筑過程中可能會出現(xiàn)的質(zhì)量問題等。 另外檢測中還應(yīng)用鉆孔實物取芯檢驗進行輔助驗證。

根據(jù)墻體連續(xù)檢測結(jié)果顯示， 水庫外壩中的各處滲水點已經(jīng)得到改善， 所形成的沼澤狀態(tài)區(qū)域已消失，河床段區(qū)域的基礎(chǔ)滲水得到有效控制；水庫壩體得到顯著加固，抗滑、抗震性能具有顯著提升。

此次鉆孔實物取芯檢驗中的取芯率達98%，經(jīng)過對混凝土樣本容重分析發(fā)現(xiàn)，均值達2.35g/cm3，結(jié)果高于相關(guān)規(guī)范標準。 另外，樣本分析顯示，混凝土接頭狀態(tài)優(yōu)良，未發(fā)現(xiàn)混漿夾泥、斷裂的狀況發(fā)生；本次鉆孔取芯均采樣均直至孔底處， 通過對樣本的觀察發(fā)現(xiàn)，混凝土防滲墻的鉛直度極高。

通過檢查孔注水試驗結(jié)果顯示， 各區(qū)域防滲墻的透水率均在規(guī)范標準內(nèi)（5Lu），如表1。

表1 水庫大壩防滲墻檢查孔注水試驗結(jié)果

混凝土試模檢驗結(jié)果顯示， 混凝土的平均強度達15.31MPa，最大抗壓強度20.8MPa，最小抗壓系數(shù)10.5MPa，混凝土的抗?jié)B系數(shù)均在W8之上，彈性模量均值為2.85萬MPa，混凝土的整體保證率達100%，且變差系數(shù)僅0.18。 各項混凝土試模檢驗結(jié)果均較為優(yōu)異。

根據(jù)本次水庫大壩混凝土防滲墻的綜合質(zhì)量檢測結(jié)果可得， 混凝土防滲墻的各項指標均符合設(shè)計要求，施工工序得到較好的控制，通過完整的質(zhì)量控制系統(tǒng)對工程建設(shè)質(zhì)量起到了良好的監(jiān)督及管理。

4.2 水庫大壩運行觀測成果分析

工程除險加固施工結(jié)束后對水庫的混凝土防滲墻進行連續(xù)的跟蹤觀測，結(jié)果顯示：水庫防滲墻前后水位差距變化較大， 同一斷面防滲墻前后水位最大差值12.7m，最小值也達8.9m；通過對水庫大壩浸潤線的實際值與理論值的對比發(fā)現(xiàn)，實際值較小，符合設(shè)計要求，并且通過實際浸潤線可以顯示出，水庫防滲墻前后的水位差值顯著。 水庫大壩浸潤線實際值與理論值對比如圖2。

圖2 水庫大壩浸潤線實際值與理論值對比

水庫大壩通過除險加固施工后滲流場出現(xiàn)了顯著變化，并且壩體浸潤線發(fā)生了顯著降低。根據(jù)新建測壓管孔位與舊測壓管相比較顯示， 在實施除險加固施工后水庫壩體的滲壓水位發(fā)生了下降， 由此可見， 混凝土防滲墻施工對于壩體浸潤線的能夠起到一定的影響效果。

5 結(jié)語

（1）水庫大壩混凝土防滲墻是水利工程除險加固中一種主要的加固措施， 在施工前應(yīng)做好必要的前期準備工作， 施工過程中嚴格依據(jù)設(shè)計要求及標準規(guī)范進行操作， 從而保證水庫大壩混凝土防滲墻工程整體的施工質(zhì)量。

（2）通過詳細的工程案例，對混凝土防滲墻施工質(zhì)量控制及實施效果進行了詳細分析， 研究結(jié)果表明，施工過程中不僅需要依靠先進的施工技術(shù)，還要具有良好的施工管理，以提升水庫大壩的防滲能力，而對于水庫大壩防滲墻施工， 其關(guān)鍵內(nèi)容是施工質(zhì)量控制，通過施工環(huán)節(jié)質(zhì)量控制，可以更好地保證水庫大壩效益。