超薄混凝土防滲墻技術在水利岸坡的應用

◎黃書強 劉杰翔 廣東水電二局股份有限公司

隨著社會與經濟的快速發展，水利防滲工程數量急劇增多的同時，質量要求也在不斷提升。如何保證水利防滲工程施工安全性與運行期長效穩定性，一直是相關研究者關注的熱點和難點問題[1]。為制定切實可行的施工方案，滿足工程實際需求，提高作業現場的可控性，降低成本投入，超薄混凝土防滲墻技術的成槽技術、接頭防滲處理是關鍵，入巖方式可以通過多種設備進行探討比選。針對工程項目環境、地質特點及超薄防滲墻特性，對防滲墻鄰近地下國防設施加固技術、超薄防滲墻導墻施工技術、高強弱風化巖成槽技術、超薄防滲墻槽段接頭技術、超薄防滲墻垂直度控制技術等進行研究，以加快工程施工進度、保證施工質量，降低施工成本，可達到節能降耗目的[2]。為保證工程區具有良好防滲透性，水利工程采用超薄混凝土防滲墻技術，大幅提高工程進度、增強企業市場競爭力，同時降低企業經濟成本投入。

1.混凝土防滲墻技術現狀

1.1 混凝土防滲墻技術

隨著旱澇災害的發生，對大壩進行防滲加固工作也愈發緊迫，如何選擇正確有效的處理方案是研究者首要思考的問題。在水利項目中應用超薄混凝土防滲墻技術是十分常見的除險加固措施，其與射水成槽墻、高壓噴射墻等手段相比，具有更為良好的耐久性與防滲效果，更高的工程質量，更適合作為壩身及壩基的防滲墻。超薄混凝土防滲墻技術指的是在松散透水地基中連續造孔、以泥漿固壁、向孔內灌注混凝土而建成的墻形防滲建筑物。其是對閘壩等水工建筑物在松散透水地基中進行垂直防滲處理的主要措施之一，通常情況下技術人員會分段建造墻段，使其最終形成一整道防滲體系[3]。

1.2 采用超薄混凝土防滲墻的優勢

超薄混凝土防滲墻技術指的是在松散透水地基中連續造孔、以泥漿固壁、向孔內灌注混凝土而建成的墻形防滲建筑物，其是對閘壩等水工結構在透水地層中進行防滲處理的重要措施之一。選取超薄混凝土防滲墻施工技術，應考慮工程項目現場有關勘探數據、工程地質條件及實際施工需求與計劃，因時因地進行科學合理選取。超薄混凝土防滲墻具有更高的工程質量、更低的經濟投入，是水利項目防滲加固的重要手段。國內超薄混凝土防滲墻技術在水利工程中的應用較多。超薄混凝土防滲墻技術的應用可以有效保證水利工程的質量，確保各項水利項目按時保質完成，保障人民生命財產安全；同時有效降低后續企業成本經濟投入，提高施工企業的市場競爭力，推動企業可持續性發展。

2.工程實例應用

2.1 實例概況

本文實例為潖江大型蓄滯洪區，項目位于廣東省飛來峽水利樞紐下游約10km的北江左岸，兩岸基巖大部分為花崗巖，風化程度較深，山丘全風化土厚度一般大于15m。工程區內龍山鎮良塘圍左岸出露石英砂巖、炭質頁巖，風化較淺，出露強風化基巖，河流及兩岸階地廣布第四系沖積層。在良塘圍、大廠圍、獨樹圍、果園圍、叔伯塘圍及江咀圍等局部堤段堤基分布較厚的軟塑～軟可塑狀淤質土、軟黏土，易產生沉降變形及滑動破壞，堤基穩定性較差；同時，工程地質整體為強透水砂層，挖槽施工擾動過程中，外江水位變動易引起塌岸。此項目在下岳圍、良塘圍、江咀圍、白沙塘圍、鳳洲圍堤圍防滲中采用地下連續墻的形式，其墻厚為400mm，屬于超薄型地下連續墻。工程區地上、地下具有國防電纜、雨水管道、通信等多種類型的管線，施工前，須對管線做好改遷，工程施工牽扯面十分廣泛，具有較大施工難度。

2.2 設計施工情況

此項目地下連續墻約15.18萬m2，墻厚400mm，為超薄混凝土防滲墻，設計要求部分墻身嵌入弱風化不小于1.0m，墻體抗壓強度高于25MPa。同時。本次施工應對潖江蓄滯洪區堤防進行加固，與飛來峽水利樞紐聯合應用，將北江大堤的防洪標準由100年一遇提升至300年一遇，促使北江中下游堤圍，如清東、清西、清城等堤圍的防洪標準由50年一遇提升至100年一遇。針對超薄混凝土防滲墻技術在潖江蓄滯洪區岸坡的應用情況，根據SL174―2014《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規范》的要求，制定超薄混凝土防滲墻施工方案，選用科學合理的施工技術。利用多種設備對入巖方式進行對比探究，選用合理的接頭防滲處理策略。根據項目地質特點以及外部環境，對超薄混凝土防滲墻導墻施工技術、防滲墻臨近地下國防設施加固技術以及垂直度控制技術進行深入分析，保證工程施工質量、降低工程經濟成本，完美實現節能降耗目標。實際施工投入3臺成槽機，分3個作業面，每個作業面配置1臺成槽機，槽內泥漿面應高于地下水位0.5m以上，且不低于導墻頂面0.3m，并在施工過程中應控制大型機械盡量不在已成槽段邊緣行走，確保槽壁穩定。已成槽段實際深度實測后記錄備查，成槽深度按設計槽底標高，參考導墻頂標高確定。由于超薄防滲墻施工具有較高的要求，其孔位中心不得有3cm以上偏差，整體孔斜率應低于3/1000，施工過程中一旦控制力度較弱，則會導致防滲墻底開叉。

2.3 關鍵技術討論

2.3.1 地基加固

超薄混凝土防滲墻的整體施工過程需要連續進行、中途無法停止。因此在正式開展工作之前，工作人員必須對地基進行加固，可采用調放鋼筋籠或挖槽等策略，保證施工過程所需電能及水資源的充足，并將混凝土澆筑過程之中所需設備及機械準備完畢。對地基加固時，應避免機械發生強烈振動。在施工現場地上與地下存在通信、國防電纜、電力等多種類型的管線，管線遷移與防護的工作量較大。在正式施工前應提前對管線進行調查與改遷，對所有管線進行詳細的標識與記錄，并設置明顯的警示標志，地連墻與管線之間采用三排三軸攪拌樁進行加固，避免管線發生變形或位移。

2.3.2 接頭施工

超薄混凝土防滲墻接頭應用接頭管施工，接頭管為焊接管，其壁厚10mm，直徑330mm。在施工過程中，技術人員應選用膨潤土泥漿固壁，整體泥漿粘度應在18～25s，比重控制在1.1～1.2，采用“兩鉆一抓法”進行成槽，并在接頭管上抹油、裹膜施工。待一序槽成槽后，工作人員應在管壁之上涂抹潤滑油，而后覆蓋塑料薄膜，將接頭管整體插入提前設計的深度之中。抹油裹膜的策略可以有效降低混凝土與接頭管管壁之間存在的摩擦力，保證拔管的流暢程度，避免對已成型槽段混凝土造成破壞，提高接頭質量。澆筑施工時，每個槽段的混凝土澆筑量應為60m3左右，一般情況下會澆筑3h，接頭管應在澆筑2h之內應用振動錘首次拔管，高度應為3m，而后每半個小時振拔一次，拔出高度為0.5m，直至混凝土終凝后，將接頭管全部拔出。拔管時間應通過試驗取得，過早拔管將會致使接頭管附近混凝土掉落，影響最終工程質量，過晚則將無法拔出接頭管，阻礙施工。

2.3.3 槽孔施工

開槽施工前，須對成槽機導向轉桿的垂直度進行調節，采用小泵量、小沖程、慢進尺成槽，確保槽段的斜度符合項目要求，深度應為2～3m。在成槽施工過程中，必須嚴格遵從單序號與雙序號跳打的順序進行施工，時間間隔需要高于48h，在成槽過程中，工作人員需要對成槽機垂直度及時進行檢查并調整，保證槽壁垂直度符合項目施工需求。在較軟的基巖或者覆蓋層上直接應用抓斗進行抓取，對于較硬的基巖應用重錘砸碎后再進行抓取。

整體造孔工序分為一序槽孔、二序槽孔兩部分施工，一序槽孔為10.8m、二序槽孔為9m。各個槽孔之中具有多個單孔，多抓成槽。實踐證明，在碎石層及粗砂層中，利用抓斗直接挖槽造孔具有極高的工作效率。工作人員應首先利用重錘沖擊破碎，然后利用抓斗將破碎的巖石取出，多次循環之后使其達到最終孔深。重錘每次舉起高度應為2～4m，每一抓分為左、中、右三個沖擊點，各個沖擊點應沖擊5～30次左右。其中石英巖自身硬度較高，應利用3t全齒重錘沖擊，各個沖擊點應沖擊20次左右；而頁巖以及板巖硬度較低，較易破碎，可以在各個沖擊點應用2t邊齒重錘沖擊5次。施工前應對導向口內部灌入泥漿，促使泥漿整體低于導墻面0.3m；挖槽過程中，應對孔內及時補入新鮮泥漿，保證泥漿測壓力的平衡，避免孔壁發生坍塌；同時，應對孔內泥漿性能指標實時進行檢測，一旦出現指標參數變化情況，應立即做出調整。

2.3.4 終孔與清孔

槽孔終孔后，須及時對孔深、孔位、孔斜以及槽孔的長、寬度進行仔細檢查，檢查合格后，方可開展清孔換漿工作。為對孔底掉落的殘渣進行有效清除，可先利用抓斗開展定位抓取策略對孔槽內部具有的沉淀物以及淤積物進行抓取，而后向孔槽內部注入新鮮泥漿，并對陳舊廢漿進行抓取與置換，或利用反循環泵直接置換陳舊廢漿。當清孔換漿工作結束一小時后，槽孔應保證含砂量小于10%、粘度小于30s、整體比重小于1.25g/cm3。二序槽孔清理完畢后，工作人員可以利用鋼絲鉆對孔壁上存在的泥皮進行刷洗，若刷子鉆頭之中不帶泥屑，則視為合格。抽桶換漿法是超薄混凝土防滲墻施工過程之中十分常見的清孔形式，其是將抽桶置于孔底部，對淤積物反復多次進行沖擊，使其逐漸進入桶中。對此環節不斷重復，不僅可以有效去除孔槽內部淤積物，還可以將性能較低的泥漿進行置換。一般情況下，工作人員至少要刷壁20次，才可以保證泥土全面清理干凈，確保新老混凝土可以有效結合。

2.3.5 預制導墻

結合項目實際情況，導墻應用“∟”形，預制導墻側板1100mm高，1500mm厚，底板120mm厚，800mm寬，整體導墻8000mm長，混凝土強度等級C20，配置＜8@200分布筋、＜12@200主筋，每一塊預制導墻凝土量約為4.4t。整體預制導墻的施工工序為：對單側豎模以及底模進行安裝-對鋼筋進行安裝-對另一側豎模進行安裝-對導墻混凝土進行澆筑-拆模成型-養護一周后調運進行安裝。在導墻預制過程中，可一同開展基槽開挖工作，保證工程進度。預制導墻的誕生可以有效節約工程施工成本，提高導墻周轉次數，降低工程經濟投入，保證工程進度，避免資源浪費。

2.3.6 澆筑混凝土

混凝土澆筑為防滲墻施工的最后一道工序，混凝土標號為C25，入口灌注時混凝土的坍落度為20cm左右，擴散度為36cm左右，時間高于1h，初凝時間高于6h，終凝時間應低于24h。混凝土整體密度應高于2.1g/cm3，水泥用量高于300kg/m3，水膠比低于0.65。灌注應選取直升導管法，導管直徑為150mm，采用法蘭進行連接。在導管的兩端分別具有長度為1m之內的短管，導管間距應為2.5m。位于槽孔兩端的導管，其與接頭管或孔端之間應有1m距離。當槽底高差大于25cm時，應將導管置于所能控制范圍最低處。

3.施工質量控制討論

對超薄混凝土防滲墻進行質量控制是保證施工項目質量的有效手段，其包括水下混凝土澆筑、導墻質量、施工平臺填筑、泥漿質量、設備材料到位情況以及成槽施工等多個方面，其任何一環節控制出現問題，都將對最終成墻質量帶來直接影響。施工結束后進行自檢，檢驗合格后進行上報審批。應對泥漿的密度、含砂量指標進行檢驗，對成槽的垂直度與泵壓進行控制，泵壓應低于0.5MPa，側噴嘴在雙序號施工過程中開啟時，泵壓應高于0.5MPa，以此保證兩個相連單序號墻體側面泥土被有效沖刷，確保墻體連接位置不存在虛土、夾層等現象。與此同時，還應對超薄混凝土防滲墻進行抽芯及挖坑檢查，在單、雙槽段的接頭位置進行抽芯。由于混凝土防滲墻較薄，整體抽芯過程具有較大難度，抽芯結果需要保證混凝土芯完整、呈現長柱狀，砂漿與骨料之間應混合均勻，連接較好，不應出現斷墻現象，以保證混凝土強度符合設計需求。挖坑結果應保證超薄混凝土槽段墻體不存在任何瓶頸、夾層現象，整體接頭膠結良好，無滲漏、夾泥痕跡，符合項目及現行規范的要求。

4.結語

超薄防滲墻技術創新與突破成為研究趨勢，技術前景向好。本文對超薄混凝土防滲墻施工技術及其在水利岸坡的應用進行深入研究。薄混凝土防滲墻施工技術不僅有效解決了工程地質、管線干擾、水下澆筑等的問題，而且極大限度保障了工程整體質量。相關數據可為后續同類型的超薄混凝土防滲墻技術應用的科學研究及有關施工流程提供參考。