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摘要：水利工程的建设是一般是为了蓄水灌溉和预防洪涝灾害，但在实际施工中，却时常出现堤防渗透问题，从而降低了整项工程的建设质量。为此，本文笔者主要研究水利工程堤防防渗施工的关键技术，具体举例讨论堤防防渗墙施工技术。
关键词：水利工程；堤防；防渗墙
前言
在水利工程中，堤防是一种沿围垦区、分蓄洪区、行洪区或海、湖、河、渠岸边边缘修建的挡水建筑物，其作用包括防泄洪、抵御海湖、抵挡风浪及围垦造田等。在水利工程堤防防渗施工中，常用的技术包括防渗墙和灌浆防渗施工两种。其中，防渗墙是一种兴起于20世纪60年代的垂直防渗技术，其具有施工便捷、安全可靠、墙段结合紧密、墙厚易控制、防渗效果好及施工成本等优点，可用作永久性地基防渗、临时基坑或施工围堰防渗、问题堤坝防渗等。下面，笔者结合工程实例，探讨水利工程堤防防渗墙施工的关键技术。
一、工程概况
在某水利工程中，取、排水口临时围堰的防渗帷幕采用了塑性混凝土防渗墙，表1所示为墙体材料28d龄期的物理力学设计指标。
对于取水口防渗墙，其轴线设计长384.56m，墙顶高程为﹢0.3m，墙体深15-20m（最大设计深度28.7m），墙体厚0.8m，墙底深入中风化花岗岩约0.8m；围堰导流堤顶设计宽8.0m，顶标高为6.0m，内、外坡比分别为1：1.75和1：2.0，防渗墙施工段选在﹢3.5m处，并采用帷幕灌浆+塑性混凝土防渗墙的形式。据地勘资料显示，取水口地段的岩性以中风化花岗岩为主，分别钻孔上部出现厚2.00m以内的强风化片麻岩，且未出现断层；花岗岩的主要构造为节理裂隙，而变质岩为片（麻）理、片麻岩与花岗岩接触面的片理化带；取水区岩体的节理裂隙主要为构造节理，风化裂隙呈现出微张-张开状，且节理面粗糙。
二、防渗墙施工关键技术
（一）强漏失地层造孔施工
取水口防渗墙的地基由中风化岩石、基底覆盖层及抛石堤的块石构成。据此，选择CZ-30型、CZ-40型冲击钻机造孔，并设在钢轨上，同时依次按下列流程进行造孔施工：主孔钻进、劈打副孔、处理小墙、修整槽壁、清孔和终孔验收。下面，笔者着重介绍主孔钻进与副孔劈打施工。
1.主孔钻进
主孔钻进施工采用小冲程、慢钻进的工艺，即：为了防止槽壁失稳、槽孔塌陷，经试验，决定用化学泥浆护壁，并反复向孔内回填碎石和粘土，然后向块石的孔隙中挤入回填料，以使孔隙率下降及防止泥浆漏失。在主孔钻进中，要求严控泥浆的每一项指标，并控制好回填碎石的粒径，即取15-35cm。为了提高固壁的效果，主孔采用钻进与回填同步的方法，即：在主孔钻进中，频繁向孔中回填碎石与粘土的混合料，使其通过钻头冲击而挤密孔壁四周的土层，并使一些粘土粘在孔壁上，以堵死渗漏通道，同时一些粘土变为泥浆，以使孔底泥浆具有更强的悬浮沉渣能力。
2.劈打副孔
副孔劈打施工采用填主孔、打副孔的工艺，即：待主孔从块石层穿过以后，用粘土回填主孔，以保护主孔，而后再劈打副孔；待副孔全部从块石层穿过以后，采用正常的方法施工块石层以下的地连墙；向槽孔中投放堵漏材料，如水玻璃、水泥、锯末、粘土和碎石等，以封堵孔洞、稳固槽壁，从而减少混凝土用量、降低扩孔系数及快速成槽等。关于堵漏泥浆的配合比与性能，“1.6g/cm3泥浆+60g/L水泥+10g/L水玻璃+50/L锯末”的密度为1.18g/cm3，其在配制后1min的静、动切力和塑性黏度分别为230.0Pa、60.0Pa和50.0mPa•s。
（二）清孔换浆
取水口防渗墙采用气举排渣法+抽筒出渣法的清孔工艺，即：首先采用气举排渣法，然后通过抽筒换浆，快速实现孔底沉渣和排除砂子，同时按需补充新制的泥浆，从而保证清孔换浆后槽孔的质量。关于清孔换浆，要求注意下列事项：一是在作业前，分段用钢丝刷刷净接头槽壁上附着的泥皮；二是在作业结束1h后验孔，以保证槽孔孔底的淤积厚度≤0.1m、孔中泥浆密度≤1.30g/cm3、500-700mL漏斗的粘度≤30s及含砂量≤10%；三是在清、验孔结束4h内，开始进行混凝土浇筑，否则要求重新清、验孔。
（三）塑性混凝土配合比试验
依据SL174-96、SL352-2006，并结合三峡工程的经验积累，有序开展塑性混凝土配合比试验。试验发现，为了满足塑性混凝土对弹性模量、强度及防渗能力的要求，混凝土中的膨润土应按胶凝材料总量的40-60%掺入，并掺入减水剂及砂率为50-70%。关于案例工程，塑性混凝土配合比试验包括下列两个系列：一是水泥用量固定，即取140kg/m3，并改变膨润土的用量；二是膨润土用量固定，即取120kg/m3，并改变水泥的用量。同时，每一系列共设计15种配合比，并在养护28d后，测定试件的每一项指标。根据对比试验结果，筛选出16#配合比用于取、排水口的防渗墙施工中，即为：水泥：砂：碎石：水：膨润土：减水剂=1：15.27：5.27：2.61：0.86：0.065。研究发现，在原材料种类、减水剂掺量一定的情况下，若想维持塑性混凝土的流动性不改变，要求按砂率或膨润土用量的增减来调整用水量。
（四）塑性混凝土浇筑
在浇筑塑性混凝土时，导管的埋入深度≥1m且≤6m；混凝土面的上升保持恒速，即≥2m/h，且每一处的高度都＜0.5m；按1次/30min的频率测定混凝土面的深度，并按1次/2h的频率测定导管中混凝土面的深度，以方便下料和拔管。一般而言，防渗墙混凝土应满足下列设计要求：入孔坍落度18-22cm、坍落度在15cm以上的持续时间≥1h、扩散度34-40cm、密度≥2100kg/m3、初凝时间≥6h及终凝时间≤24h。
三、讨论
为了检测防渗墙混凝土的施工质量，要求对28d龄期混凝土进行取样试验，以检测其下列指标：一是选取101组进行抗压强度试验，试验结果显示最低、高值分别为1.5MPa和3.3MPa，且均值为2.3MPa，因此与设计要求100%相符，评定等级为优良；二是选取8组进行抗渗试验，试验结果显示渗透系数K=（5.7-7.0）×10-8cm/s，因此与设计要求完全相符；三是选取8组进行弹性模量试验，试验结果显示最低、高值分别为405MPa和486MPa，且均值为443MPa，因此完全与设计规定的250-500MPa相符。总之，在水利工程中，堤防防渗墙施工技术的应用价值可观，且塑性混凝土在防渗墙施工中的应用具有抗渗性能优、初始弹性模量低等优点，因此保证了堤防工程的耐久性、安全性及经济性。
参考文献：
[1]徐华雄. 堤防防渗施工技术在水利工程中实践探究[J]. 科技展望，2015，32：68.
[2]叶健. 关于水利工程堤防防渗施工技术的探究[J]. 江西建材，2016，23：126.
[3]姜和. 基于水利工程堤防防渗施工技术研究分析[J]. 科技展望，2015，22：81.
[4]毛地卫，戴建龙. 水利工程中几种常用的堤防防渗施工技术[J]. 今日科苑，2010，06：138+140.
[5]熊晓磊. 水利工程堤防防渗施工技术应用探讨[J]. 黑龙江水利科技，2016，12：133-135.
[6]高飞. 浅谈水利工程提防防渗施工工艺[J]. 建材与装饰，2016，43：260-261.
论文作者:刘育东
论文发表刊物:《基层建设》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/2
标签：防渗墙论文; 堤防论文; 混凝土论文; 水利工程论文; 塑性论文; 防渗论文; 泥浆论文; 《基层建设》2017年第21期论文;