广东省飞来峡水利枢纽管理处
摘要：本文就飞来峡水利枢纽社岗防护堤除险加固工程堤身塑性混凝土防渗墙设计施工、防渗墙关键性技术质量控制、防渗效果进行了总结分析，对同类工程具有参考价值。
关键词：塑性混凝土 防渗墙 加固 运用
The application of plastic concrete impervious wall in the reinforcement project of social guard embankment
LUO zhiwei
（Guangdong province Feilaixia Management Office，Qingyuan）
Abstract：The danger removal and dam reinforcement project of plastic concrete anti-seepage wall design and construction，key technical quality control，seepage effect are analyzed ?in?Feilaixia?Hydro Project，with the reference value for the similar projects.
Keywords：Plastic concrete；cutoff wall；reinforce；application
1工程概况
社岗防护堤位于飞来峡水利枢纽工程上游左岸，为4级建筑物，堤顶全长3675米，保护社岗防护区面积41.4平方公里，人口1.2万人。本工程为塑性混凝土防渗墙工程（3610米），抵御100年一遇洪水，确保防护区内的居民和财产安全。
1.1险情及处理措施
2012年7月13日晚，社岗防护堤北段出现了管涌险情，管涌点距大堤约60m，管涌直径约30cm，冒高约20cm，出水量约0.1～0.2立方米/秒，并逐步扩大。随后飞来峡水利枢纽管理处和清远市采取了圆形反滤围井压渗应急措施缓解险情，并于7月14日凌晨将相关情况报告省防总。省防总及时调动省三防机动抢险二队驻入险情点对其加固，在现有抢险措施基础上增加沿坡脚线的半圆形反压平台，半径为20米，在现有反滤围井高程基础上，加高2米，即达到22.5米高程，将险情完全控制。
1.2出险原因及管涌点堤基地质结构
因堤坝旁银英公路扩建工程进行地质钻探，钻孔正好进入强透水层分布范围内且钻穿不透水粘性土层出现管涌险情，具体见图一。
图一 管涌点堤基地质结构
1.3 原因分析
经分析管涌的产生原因是：本堤段堤基地质结构属双层结构，堤后层为弱透水性粘土层，以下为强透水的砂、泥段卵砾石层，堤后大面积处在与库水位相当的承压水头作用之下，在强透水层分布范围内，堤后上覆粘性土盖层的完好性（完整并保持强度）成为堤基稳定的唯一保障。一旦上覆粘性土层遭受人为破坏，容易产生集中冒水（管涌）。
2.堤基土地质情况
2.1社岗防护堤自运行以来一直是防洪的重点部位，也是防洪的薄弱点之一。在1999年蓄水后发现T2+450处的背水面压载平台的排水沟发现有多处渗漏冒水现象。为确保社岗防护堤运行安全，T2+400～T2+800桩号间补充设计了一排减压井，减压井共11眼，减压井井距30m，穿过7m～8m厚的含泥卵砾石透水层后，深入全风化岩0.8m。
2.2桩号0+230~1+130、桩号2+380~3+000。堤基地质结构属双层结构。地基土中存在砂层及含泥砂卵砾石层，承载力较好，承载力可满足堤基承载力要求，渗透系数大，均为强透水层，存在堤基渗漏问题。
2.3桩号1+310~1+440、桩号3+300～3+480地基土中既存在淤泥质粘土，又存在冲积砂层，因此存在堤基渗漏、不均匀沉降及抗滑稳定问题等多重工程地质问题。见图二
2.4桩号3+190~3+300、桩号3+480~3+760地基土中存在淤泥质粘土，堤基存在不均匀沉降及抗滑稳定问题。
3 堤防防渗加固设计方案对比
鉴于上述原因，按安全鉴定评价成果的审定意见和发改委批复文件（粤发改农经函【2014】430号）。飞来峡水利枢纽是北江流域综合治理和开发利用的关键性工程，是广州市及珠江三角洲一道重要的防洪屏障，社岗防护堤属枢纽工程的组成部分。尽快对防护堤结构及渗流安全问题进行处理，使其相应安全级别提升为“A”级。
3.1堤防坝坡存在问题
坝基地质为双层结构，导致堤后出现沼泽化、管涌等情况，同时堤防长期挡水，堤身、堤基物理力学指标下降，影响到堤防的抗滑稳定。对此问题最有效的工程方法是对堤身及堤基进行垂直截渗，切断砂卵石透水层，降低强透水层的承压水头。
3.2设计方案对比及选择
防护堤工程垂直截渗方案以高压旋喷灌浆和塑性混凝土防渗墙两个方案进行技术方案比较。
（1）设计方案
①高压旋喷灌浆（方案1）
该方案在堤顶中部进行高压旋喷灌浆，钻孔穿过坝基覆盖层及砂卵砾石层。由于堤防较高（最高28m），高压旋喷灌浆采用双排布孔，孔距1.0m，墙体有效搭接0.3m，要求允许比降[J]≥60。
②塑性混凝土防渗墙（方案2）
沿坝顶中心线设塑性混凝土防渗墙，防渗墙穿过坝基覆盖层及砂卵砾石层，并嵌入风化土3~4m或入岩0.5m~1m。防渗墙厚0.6m，抗渗等级W6，允许比降[J]≥60～80。
（2）方案比选
①工艺的实用性：塑性混凝土防渗墙基本适用于所有地层；根据《水利水电工程高压喷射灌浆技术规范》（DL/T5200-2004），高喷灌浆适用于淤泥质土、粉质粘土、粉土、砂土、砾石、卵碎石等松散体；社岗防护堤填筑材料以粘性土为主，采用高压旋喷灌浆，成墙效果难以保证。
②防渗可靠性与耐久性：塑性混凝土防渗墙为开槽浇注混凝土，墙体渗透系数K一般为1×10-7 cm/s，而高喷为水泥砂浆与土层颗粒胶结形成凝结体，墙体渗透系数K一般为1×10-5～1×10-6cm/s，塑性混凝土防渗墙的防渗可靠性与耐久性明显高于高喷板墙。
③施工方面：不同地层条件，高压旋喷的排数、排距和孔距等参数和接头形式选用具有较强的经验性，需要较多的试验，工程质量较难控制；而塑性混凝土防渗墙的施工工艺已经非常成熟。
④施工质量检测方面：高压旋喷防渗墙施工质量检测困难，在堤上作围井也只能在两侧堤肩等浅层部位，基本上只能在水库蓄水后根据监测资料才能判断其施工的成败；而塑性混凝土防渗墙的检测可直接打孔作压水试验，现对简便易行。
⑤施工工期：在施工工期上，高压旋喷的施工工艺相对简单，周期较短，塑性混凝土防渗墙的施工工艺相对复杂，工期较长。
⑥投资比较：表1为两个方案的工程量投资比较表。从表中可知，堤身防渗采用高压旋喷方案要比采用塑性砼防渗墙方案投资多出4489万元。
4 塑性混凝土防渗墙施工
4.1方案设计
采用塑性混凝土防渗墙，墙厚60cm，墙顶高程28.7m，最大墙深37.7m，最小墙深36.7m，28d的抗压强度1.0～5.0MPa，渗透系数的变化范围在n×10-6～ n×10-8cm/s。配制混凝土的最大骨料粒径不大于4cm，水泥用量不少于80kg/m3，膨润土用量不少于40 kg/m3，胶凝材料的总量不少于240 kg/m3，砂率不少于45%。所处地层从上至下分别为粘土、粉质粘土、中细砂、含泥砂卵砾石层、强风化花岗岩，底部要求穿过砂卵石透水层以下0.5~1.0m。
4.2施工工艺流程与异常情况处理措施
4.2.1工艺流程
导墙结构槽段划分泥浆制作成槽机施工成槽验收塑性混凝土浇筑
4.2.2施工过程中异常情况处理措施
4.2.1成槽过程中，软土层和厚砂层易产生坍塌，针对此地质条件，制定以下措施：
（1）减轻地表荷载：槽壁附近堆载不超过20kN/m2，起吊设备及载重汽车的轮缘距离槽壁不小于3.5米。
（2）控制机械操作：抓斗械操作要平稳，不能猛起猛落，防止槽内形成负压区，产生槽坍。
（3）强化泥浆工艺：采用优质膨润土制备泥浆，并配以CMC增粘剂形成致密而有韧性的泥浆止水护壁，并以重晶石适当提高泥浆比重，保持好槽内泥浆水头高度，并高于地下水位1米以上。
（4）缩短裸槽时间：抓好工序间的衔接，使成槽至浇灌完混凝土时间控制在24小时以内。
4.2.2塌槽的处理措施+
在施工中，出现塌槽，要及时填入砂土，用抓斗在回填过程中压实，并在槽内和槽外（离槽壁1m处）进行注浆处理，待密实后再进行挖槽。
5 质量控制
5.1原材料及中间产品质量控制
本工程采用第三方质量全程检测方案。在施工过程中，对原材料、成品实行百分之百第三方质量检测，为社岗防护堤除险加固工程项目质量管理与质量控制提供保证。
5.2塑性混凝土配合比
根据现场施工情况和检测情况，先后进行了两次施工配合比试验。塑性混凝土主要是由水泥、粉煤灰、砂、中石、水、膨润土、减水剂按一定比例合成，28d的抗压强度1～5MPa，渗透系数为n×10－6～ n×10－8。配合比试验见表2：
6加固前、后安全监测数据对比
6.1 渗流监测
原社岗防护堤沿线地质条件复杂的部位布设有渗流监测共4个断面，个断面内设置4根测压管，共16支测压管，用以监测坝体内浸润线分布情况。其中每个断面的第一支测压管位于防渗墙的前，其余位于防渗墙后，依坝顶向坡脚逐步布设。下图表为防渗墙后渗流监测数据，见表3
6.2 量水堰监测
2012年7月31日，管涌点施工处理全部完成。反滤平台稳定无异常、银英公路路基边坡稳定无异常、周围无牛皮涨、无新增渗水点；管涌点渗水清澈无混浊异物带出。社岗防护堤运行正常，岸坡稳定、迎水面无旋窝、堤内测压管读数无异常。新增设量水堰观测渗水情况，见图4.
图4 2012~2014年管涌段量水堰测量表
综上可见，社岗防护堤在堤身内增设塑性防渗墙后，新设测压管与原测压管测值过程线、时段特征值比较分析，各断面浸润线均出现了较为明显的下降。管涌反滤平台基本无水渗流，管涌点量水堰无数据可测，防渗效果明显。可见防渗墙的增设对社岗防护堤起到了较好的防渗效果，达到了设计要求。
7 结语
本工程塑性防渗墙成槽施工采用“两钻一抓”工艺，在施工过程中，因为要满足来年防洪防汛要求，在汛前塑性混凝土墙必须施工完成，经过各参建单位讨论塑性混凝土防渗墙成槽工艺改良，讨论确定采用液压抓斗成槽。依据新的成槽工艺，本工程防渗墙与来年3月底完成。根据检测和监测数据统计分析结果显示，改良成槽工艺后塑性混凝土防渗墙防渗效果满足设计及规范要求。
实践表明，塑性混凝土墙技术应用可有效解决堤体、堤基渗漏问题，且具有施工速断快、造价低、防渗效果好、可靠性高等特点，对于堤坝防渗加固效果较好。随着工程技术的迅速发展，施工机械不断创新和完善，经济效益的不断提高，塑性防渗墙急速的用途将日益广泛。
参考文献
[1]中水珠江规划勘测设计有限公司，飞来峡水利枢纽社岗防护堤除险加固初步设计报告[R].广州：中水珠江规划勘测设计有限公司，2014.
[2]飞来峡水利枢纽管理处，社岗堤新增测压管测值对比分析[R]. 清远：飞来峡水利枢纽管理处闸坝管理处，2015.
论文作者:罗志卫
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第9期
论文发表时间:2018/8/28
标签：防渗墙论文; 塑性论文; 防护堤论文; 混凝土论文; 测压管论文; 水利枢纽论文; 透水论文; 《建筑学研究前沿》2018年第9期论文;