任鹏旭
山东省水利工程局有限公司第六工程公司 山东济南 250013
摘要：本文主要针对某水库具体情况，通过对该水库除险加固工程中混凝土防渗墙的设计和施工过程，介绍薄壁液压抓斗法混凝土防渗墙的设计，混凝土防渗墙成墙技术特点和问题，以及注意事项进行探究和分析。
关键词：塑性混凝土防渗墙；水库土坝；薄壁液压抓斗；加固应用
引言
混凝土防渗墙指的就是在松散透水的地基中连续造孔，以泥浆固壁，往孔内灌注混凝土的方式构建的墙形防渗建筑物。在混凝土防渗墙设计的过程中，首先，根据地基实际的工程地质与水文条件，并且结合闸坝结构的要求，确定墙轴线位置，选用墙体材料，初步选定墙厚；其次，对渗流、结构应力等进行计算，确定墙底嵌入基岩，或者是相对不透水层的深度和墙体材料物理力学指标；最后，确定墙厚和墙体与防渗体连接的细部设计。在本次项目工程中，采用的是塑性混凝土。
一、工程项目概况
某水库主坝为均质土坝，坝顶高程1649.70m，坝顶长150m，坝顶宽5m，最大坝高23m。基本上就地取材筑坝，由于历史原因，填筑质量普遍较差，坝基清理不彻底，上坝土料不均匀，碾压质量差，坝体及坝基渗漏严重；坝基和坝端结合部渗漏，渗漏量随库水位升高而增大，坝体排水陵体已失效，原输水涵洞渗漏严重，且涵洞已发生断裂，严重威胁坝体安全。经安全鉴定，水库大坝安全性综合评估为三类坝，即属于病险水库。该水库大坝坝址位于低山缓谷地段。天然植被良好，无明显不良地质现象。基岩为白云质泥质灰岩偶夹粉砂岩，节理和岩溶均较发育。岩层风化强烈，完整性差，呈块状。上覆为第四系冲洪积松散层，灰岩仅在坝址下游30m以外地表出露。
二、方案设计
结合工程现状和地形地质、水文条件，考虑各种客观因素的前提下确定防渗墙的设计方案。如图1大坝防渗加固纵断面图。
图1大坝防渗加固纵断面图
在混凝土防渗墙技术应用于土坝防渗加固项目的过程中，主要就土坝体垂直防渗墙施工容易出现的一些问题，如造孔孔斜、地层严重漏浆、孔底清渣、接头连接等进行一系列的探究和分析，采用现代施工新技术、新工艺加以完善，即薄壁液压抓斗施工技术，其自身具备快捷性、高效性的特性，并且该大坝垂直防渗处理方案设计为坝体桩号0+007.50—0+141.50采用抓斗造孔塑性混凝土防渗墙，墙厚30cm。在通常情况下，在进行塑性混凝土防渗墙设计时，其物理力学指标要求是，渗透系数K≤5.0×10-7cm/s；墙体厚度t=0.30m；抗压强度3Mpa≤R28d≤5Mpa；弹性变形模量300Mpa≤E28d≤1000Mpa；允许渗透比降J≥80。
三、混凝土防渗墙设计
3.1混凝土防渗墙的设计深度
混凝土防渗墙底部深入全风化带下0.5m，顶部嵌入坝体防渗墙中，最大深度可保障在20.6m的位置上。
3.2混凝土防渗墙墙体厚度的确定
在进行防渗墙厚度设计的中，不仅要满足墙体抗渗性、耐久性、还要满足应力和变形的特定要求，而且还要考虑到地质条件、施工设备等因素。另外，因为国内在防渗墙设计方面并没有具体的规章体系，所以，通常进行防渗墙的渗透计算、渗透稳定分析、强度、变形计算等都没有明确的计算方法和依据。如图2坝顶施工平台布置图和图3大坝防渗加固标准横断面图。
图2坝顶施工平台布置图
图3大坝防渗加固标准横断面图
根据已经建成的混凝土防渗墙信息的收集和统计可以看出，防渗墙在承受的水力坡降Jp= Jmax/ K允许的范围内，可以达到100，如果K=5时，其Jp就可以达到60。如果确定该项目中防渗墙承受的最大水头差与土坝前面的水深深度相同，那么，在该水库内，因为河流水头较低的因素，ΔHmax可以控制在10m～30m之间，得出δ=0.15m～0.5m就能够满足建设要求。另外，施工队伍为了节约原材料，降低施工成本，土坝混凝土防渗墙在作业的过程中，可以尽可能的做薄一些，这也是因为造孔机具的限制，通常其土坝混凝土防渗墙墙体厚度控制在0.20m～0.8m之间。
四、混凝土防渗墙成墙技术特点
4.1造孔成槽
4.1.1布置施工平台
在设置抓斗施工平台时，主要位置位于防渗墙轴线下游侧地区，由于原来的土坝坝顶宽度只有5m，是无法满足抓斗施工需要的8m宽度施工平台条件的。因此，将坝顶高程从1649.70m降低到1647.50m作为施工平台的高度。
4.1.2修筑导向槽
导向槽本就属于地层表面沿地下连继防渗墙轴线方向上设置的一个临时的构筑物。由于导向槽自身就具备标定位置、导向、锁固、外部荷载支撑等方面的功能，所以，在该项目中，导向槽两侧墙体均采用了矩形的断面，浇筑C15钢筋混凝土，导向槽槽内净宽40cm，顶部与施工平台齐平，顶部高程为1647.50m，导墙深1.00m，宽0.60m。
4.2固壁泥浆
泥浆在造孔成槽的过程中，需要起到固壁、悬浮、携渣、冷却钻具，以及润滑等方面的效果，因为成墙之后，在一定程度上，对于墙体的抗渗性能是有所提升的，所以，在本工程项目中，泥浆采用膨润土拌制，泥浆配合比为水800kg、膨润土230kg、Na2CO36.9kg；固壁泥浆性能指标密度1.10～1.20g/cm3，漏斗粘度30～90s、含砂量≤3%。
五、混凝土防渗墙成墙技术在土坝防渗加固应用中出现的问题
5.1坍塌、漏浆
槽段在成槽的过程中，常常会出现局部的坍塌，或者是大面积坍塌的情况，所以，一旦出现局部坍塌的情况，就应该尽可能的增加泥浆的密度，出现大面积塌孔时宜用优质粘土，也就是掺入了20%左右水泥的土体，并且将其回填到坍塌的地方，保证其回填厚度在1～2m之上，直到沉积密实作用之后，才可能进行下一环节的工作，当然，在此期间，还要尽可能的在相应的地段减小槽段的开挖长度。另外，在进行槽段成槽开挖的过程中，漏浆出现时，采取了平抛粘土、松散地层、保证泥浆供应强度质量的有效措施，保证其稳定性。
5.2导管堵塞
在成墙灌注混凝土的过程中，常常会出现导管堵塞的情况，就这一问题，通常会采取捣、顿等方法进行疏通，一旦没有任何效果，就需要将所有的导管拔出，进行冲洗之后，重新下设，最后，通过泥浆泵将导管内部的泥浆抽空之后，进行进一步的浇筑作业，与此同时，还需要对混凝土面的高程、导管长度等进行核对，保证其埋置深度符合施工要求。以上是会经常遇到的问题，也有一些是不可预见的问题，这就要求我们在设计和施工过程中必须严格按相关规程规范操作，并不断总结。
六、混凝土防渗墙成墙技术应用中应该要注意的问题
6.1控制好抓接头的时间
抓接头时间的长短直接会影响防渗墙的质量，因为时间过短。及可能导致混凝土没有凝固，而时间太长。则可能导致混凝土强度太高，所以，通常进行抓接头最佳的施工时间是在墙体浇筑之后的12小时，特殊时可长些，但最迟不宜超过24小时，抓斗抓取时斗体一侧为混凝土而另一侧为土，斗体受力分布不均匀，极容易造成槽孔沿轴线方向发生一定的偏移，最终影响接头质量和造孔成槽的进度。因此，抓接头施工的最佳时间是成槽进度快慢的关键要素。
6.2成墙混凝土灌筑应注意的问题
在下设混凝土导管的过程中，必须要检验螺丝的松紧及坚固程度，进而保障其连接牢靠。另外，混凝土灌筑必须要保证高度的连续性和技术水准，一旦出现突发事故，必须要将其控制在40分钟之内的同时，好要保证槽内混凝土上升速度不得小于2m/h，保证混凝土面均匀上升，使其高差不超过0.5m。
七、结束语
综上所述，塑性混凝土防渗墙在土坝防渗加固项目应用的过程中，不仅要解决好坝体，坝基渗漏问题，而且还要采用先进的薄壁液压抓斗施工技术、工艺，做好水库大坝的防渗加固工作，并且还要就其应用中存在的问题及应该注意的问题等进行认知。
参考文献：
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[2]袁国培.塑性混凝土防渗墙在水库大坝除险加固中的应用[J].水利规划与设计,2010-07-01.
[3]黄荣峰,周江沭.塑性混凝土防渗墙在土坝防渗加固中的应用与探索[J].城市建筑,2013-03-29.
论文作者:任鹏旭
论文发表刊物:《防护工程》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/17
标签：防渗墙论文; 混凝土论文; 土坝论文; 塑性论文; 水库论文; 大坝论文; 泥浆论文; 《防护工程》2018年第14期论文;