水庫工程中塑性混凝土防滲墻施工技術

鄭麗莎

（山西省晉中市水利建筑工程總公司，山西 晉中 030600）

1 工程概況

某水庫屬于中型平原水庫，水庫建庫方式為下挖和筑壩相結合，設計庫容1 294×104m3，蓄水位30.30 m，主要由大壩、入庫泵還在那、供水洞及干渠、管理設施等部分組成。大壩均為均質土壩，壩高在14.50～22.70 m，壩頂長為296～485 m，壩頂寬為4.50～6 m。該水庫始建于1994 年，經過數次加高加固和修整后達到現有運行標準，但大壩壩體、壩基仍存在突出的滲流安全隱患，必須盡快進行大壩滲漏加固處理。水庫大壩典型斷面見圖1。

圖1 水庫大壩典型斷面圖 單位：mm

結合地質勘察資料，該水庫壩址區從壩頂向下可以劃分成四個工程地質層，各地層土體物理力學特征匯總至表1。

表1 地層土體物理力學特征表

2 滲漏病害調查

在進行水庫大壩滲漏方案設計前，根據大壩運行實際，對大壩壩體、壩基等進行了地質勘察，具體病害情況匯總如下：壩體勘察過程中，滲漏比例較高，且主要滲漏部位位于②層黏土、②層中碎石土及③層底部砂礫黏土，并存在潛蝕土洞，填土質量不良；壩腳處存在較多滲漏出逸點；壩腳處滲水始終清澈，并一直存在散漏，隨著庫水位的增高滲漏量呈增大趨勢。在與水庫溢洪道相距18.50 m的位置存在一處十分明顯的滲漏點，長期觀測結果顯示其滲漏量無變化。壩基：該水庫因建設年代久遠，施工技術水平落后，壩基處理并不徹底，④-1 層石灰巖屬于壩基強風化巖層，滲漏隱患較大。壩肩：④-1層和④-2層存在全填充溶洞及隱伏構造，鉆進過程中存在明顯滲漏。

通過對該水庫大壩滲漏情況的地質勘查表明，水庫均質土壩部分填土質量較差，并存在潛蝕土洞及壩體滲漏通道，必須進行防滲加固處理；④-1層破碎灰巖為中等透水，滲漏隱患較大，④-2層較完整灰巖層除具備中等透水性外，還存在隱伏構造及滲漏隱患，必須對大壩壩體、壩基和壩肩進行防滲加固。

3 防滲方案

結合工程實際及滲漏病害勘察結果，主要提出混凝土防滲墻、帷幕灌漿、高壓噴射灌漿等加固方案。其中，防滲墻方案主要在造孔完整的槽孔及接頭可靠情況下進行混凝土澆筑，且在澆筑施工過程中，因漿液的滲透和泥皮的存在，形成一定厚度的隔水層；施工工藝及質量檢驗技術相對成熟，性能可靠，防滲效果較好。在當前水利水電工程土石壩體及壩基加固中，混凝土防滲墻技術應用廣泛，且防滲墻厚度最小可以達到20～30 cm，造價方面也具有明顯優勢。

結合水庫工程建設資料，其大壩滲漏在2012 年通過帷幕灌漿技術進行過處理，耐久性及防滲加固效果均欠佳。此后水庫大壩便一直帶病運行。為一次徹底解決壩體滲漏病害，水庫管理部門擬定出兩種具體實施方案：

方案一：在大壩壩頂修筑塑性混凝土防滲墻。墻體設計厚度為30 cm，墻頂高程應高出水庫正常蓄水位0.50 m，防滲墻底部深入不透水層以下0.50 m；墻體滲透系數不大于1×10-7cm/s，抗壓強度控制在3～5 MPa，彈性變形模量不大于2 000 MPa。

方案二：在大壩上游壩坡底部修建塑性混凝土防滲墻，并在防滲墻以上增設黏土斜墻及復合土工膜至壩頂。防滲墻設計厚度為30 cm，墻頂高程按照壩坡坡底實際高程-3 m 確定，防滲墻底部深入不透水層以下0.50 m，其余物理力學參數與方案一相同。

兩種防滲墻施工方案的技術優劣勢及投資額具體見表2。綜合考慮技術優劣勢及施工過程的易控程度，為保證水庫在施工期間效益的正常發揮，最終決定選用方案一。

表2 防滲墻施工方案的比較表

4 施工技術要點

4.1 施工準備

在防滲墻軸線下游側設置抓斗施工平臺，水庫滲漏處理前壩頂寬度僅為4～60 m，無法滿足抓斗施工平臺寬度至少8 m的要求，為保證防滲墻施工過程中順利度汛，在壩頂下游填筑土料，拓寬施工平臺寬度。同時沿著防滲墻軸線側進行混凝土施工導墻澆筑，導墻斷面0.30 m 寬、0.50 m 高，將2 根Ф10 mm 鋼筋分別設置在左右側導墻底部。防滲墻下游側還應增設斷面尺寸為40 cm×40 cm的排水溝。

4.2 造孔成槽

按照設計要求將槽段劃分成Ⅰ、Ⅱ序段，槽段開挖長度均按照7.50m確定，各槽段均包括2個主孔和1個副孔。劃分好槽段后通過液壓抓斗和鑿巖重錘組合方式造孔施工，對于軟弱基巖及覆蓋層通過液壓抓斗直接成槽，而對于硬質基巖則通過重錘破碎后再用抓斗抓出巖塊，再沖擊破碎，直至鉆進至設計孔深。

為取得較好的固壁、攜渣、冷卻、懸浮、潤滑及增強墻體抗滲性能等效果，該水庫塑性混凝土防滲墻造孔泥漿采用膨潤土拌制，制備好的泥漿靜置24 h膨化后通過供漿管輸送至槽孔，回收的泥漿經凈化改性處理后可重復利用。

對于終孔后驗收合格的槽段通過抓斗抓取淤泥清孔，同時通過下設潛水排污泵抽出泥漿，及時補充新鮮漿液。清孔1 h后必須確保孔底淤泥厚度不超出10 cm，且槽孔中泥漿年度在30 s以下，含砂量在3%以下，漿液比重在1.30 g/cm3以下。

4.3 灌注槽段混凝土

完成清孔換漿后下放內徑200 mm 的混凝土灌注導管，并在灌注前向導管中置入起隔離作用的浮起塞球。灌注開始后依次按照水泥砂漿、混凝土的次序灌注，并使塞球擠出后埋置在導管底端，隔離混凝土和泥漿兩種材料。隨著灌注施工進程的推進和混凝土面的上升，應在吊車的配合下提升導管，同時移除頂部導管。待槽孔中混凝土液面上升至槽口高度時，通過泥漿泵將濃漿抽出，同時提升導管，控制埋深，以使混凝土沖擊力增大，待混凝土液面高出防滲墻頂設計標高0.50 m時，結束澆筑，并將導管拔除。

5 結論

綜上所述，平原水庫大壩壩高并不高，為使塑性混凝土防滲墻允許水力坡降達到60 左右，防滲墻厚度應控制在30 cm。這種薄型防滲墻結構可使工程造價明顯降低，加快施工進度，提升結構耐久性。該水庫大壩經過塑性混凝土防滲墻加工處理后，數次蓄水至正常水位時大壩下游并未出現滲漏出逸點，意味著所采用的塑性混凝土防滲墻加固處理技術切實可行，方案合理有效。