摘要：在水库工程的建设与管理中，堤坝防渗加固技术一直都是水利工程技术人员研究的重点问题。混凝土防渗心墙施工技术作为目前最为常见的水库工程土坝渗透处理方式，其应用越来越广泛。现结合工程实例，对该技术进行探讨，详细介绍了混凝土防渗心墙的施工方案，指出了一些创新性的施工关键技术，希望能够对目前我国开展的病险水库除险加固有一定的指导借鉴作用。
关键词：水库；除险加固；渗漏；防渗加固；混凝土防渗技术
水库建设作为重要的基础民生建设工程，对于维持社会经济的不断增长以及人们的生活稳定具有非常重要的意义。目前我国的许多水库大多是20世纪五六十年代建造的，由于当时施工技术、施工设备和财力、物力有限的影响，加之年久失修等原因，造成了水库在运行过程中暴露出诸多的不足与问题，出现不同程度的渗漏病险问题，严重影响了水库的蓄水及运行安全，同时对下游人民的生命财产带来威胁。目前，病险水库除险加固使用到的技术有很多，通常可选用混凝土防渗墙、高压喷射灌浆、劈裂灌浆、冲抓套井防渗墙、土工膜防渗等措施。在较大型的土坝防渗加固中，多采用混凝土防渗心墙施工技术。
1 工程概况
某水库是一座以灌溉为主，兼有发电、防洪、供水等综合效益的大（Ⅱ）型水库。坝址控制集雨面积338km2，水库总库容1.237亿m3。水库大坝为粘土心墙坝，最大坝高72.5m。大坝除险加固坝体防渗方案采用垂直混凝土防渗心墙，设计最大孔深72.5m。在施工当中深孔成槽碰到了两大难题：第一是成槽时间长，上部垮塌严重；第二是碰到漏失地层，护壁泥浆快速跑漏，有时形成集中漏水通道，极易造成大坝失事。
2 关键施工技术方案
病险水库除险加固使用到的技术有很多，在较大型的土坝防渗加固中，大多采用混凝土防渗心墙。本文针对水库大坝混凝土防渗心墙施工当中出现的几个主要问题，在该大坝混凝土防渗心墙施工现场进行试验，在水库大坝防渗墙造孔成槽施工技术、混凝土浇筑技术、墙段连接施工技术方面开展了有益的探讨。
（1）采用“洛阳铲+冲击钻”造孔成槽工艺。
针对水库大坝混凝土防渗墙成墙施工冲击钻钻孔进度极其缓慢的问题，成墙施工中决定采用“洛阳铲+冲击钻”造孔工艺，其原理就是利用铲头自由落体运动把土体抓上来，最后在槽段内形成4～5个间距相等直径同墙厚的深井，槽内各深井之间的土体再用冲击钻配合清除，经核算，采用洛阳铲工艺施工的槽段，平均施工进度约为（20～24）m/台•天，洛阳铲施工工程量分别只占工作量的10%（80cm墙体）、16%（60cm墙体），但因为其解决了上部30m范围内密实度大的粘土层，直接减少了冲击钻的冲孔工作量、抽浆时间，减少了后续施工的难度，解决了冲击钻头施工上部土层糊钻的困扰，从而大大加快了进度。
洛阳铲的功效是冲击钻的2～4倍，施工时以冲击钻为主、洛阳铲为辅，洛阳铲作为一种自由落体运动，利用铲头的动能插入土层后，在铲头提升过程中再利用铲头与土体接触面积上的粘结力和摩擦力强行把土体取出。这种工艺只适合在粘土层，在砂砾层、或土体内含水量过高的情况下，由于目标土体与铲头壁的粘聚力、摩擦力小于土体的自重，目标土体不能取出。同时洛阳铲施工时应考虑与冲击钻机在时间上和空间上的协调配合，因为洛阳铲施工时要占用有限的施工场地，会对相邻槽段施工造成一定的影响；洛阳铲成孔的深井长时间暴露会有垮孔的危险，因此在一个槽段内洛阳铲施工完毕后须注入泥浆进行固壁，并尽快组织冲击钻对此槽段进行施工，根据现场实践：从洛阳铲孔注入泥浆后到冲击钻进行施工的间隔时间不应超过2天，所以应注意控制洛阳铲的配置数量和施工进度，以冲击钻为主、洛阳铲为辅，尽量减少深孔的施工等待时间。在此时间段深孔应进行覆盖防护，防止安全事故的发生。
（2）采用泥浆下直升导管法浇筑混凝土工艺。
防渗心墙混凝土浇筑采用“直升导管法”，导管内径为230mm，壁厚4mm，提升导管采用16t汽车吊车作业。每槽段内下入二导管，两导管间距不大于3.0m，每根导管距离槽头不大于1.5m。导管的选用与混凝土浇筑强度和混凝土面上升速度要相匹配，导管安装竖直，接头连接紧密不漏水。每根导管均置于槽宽的1/2处，下端高出槽底0.4m。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆漏斗容量须满足开浇混凝土封底并达到埋管1m以上的要求，按以往的惯例，导管中应设隔水球，但是现场试验，在不加隔水球的条件下，更能保证混凝土开浇顺利，施工中采用漏斗底部加装活板的方法，此法在实践中多次运用，从未出现过开浇不能顺利下料的情况。
混凝土从搅拌站出料后，用1台HBT60A拖式混凝土泵（备用1台），直接输送到施工平台的储料斗里，通过储料斗的卸料槽流入导管漏斗。混凝土浇筑强度以槽段内混凝土面上升速度不小于2m/h为宜，混凝土面高差不大于50cm，混凝土终浇面高程控制在200m，高于设计高程100cm。开浇后，立即测量槽内混凝土顶面高程，核对计算混凝土量与实际上升高度是否吻合。随着槽内混凝土面的上升，以后每隔30min测量一次混凝土面的标高并计算、核对深度不小于1.5m亦不大于6.0m。严防将导管底口提出混凝土面。混凝土浇筑过程中，做好导管拆卸及混凝土浇筑记录。浇筑过程中要严格控制混凝土坍落度并按规范及时抽取试样。
（3）采用“钻凿法”进行墙段连接，并可以最大限度地保证接缝质量。
防渗墙接头施工工艺的问题，设计提供了拔管法、双反弧法、钻凿法三种工艺。双反弧法经现场试验后，效果不够理想，钻头的扭转、卡钻、接头的垂直度方面控制难度大，尤其是槽段太深时，接头质量难以保证；拔管法所需的机具对现场要求比较高，且不能施工40m以下部位；钻凿法是国内外常规普遍采用的施工方法，具有对设备、场地要求低、孔斜、泥皮洗刷易控制等优点，是目前防渗墙接头施工中最成熟、适应面最广、接头质量最有保证的一种工艺。
该水库大坝防渗墙最终采用钻凿法施工，80cm防渗墙接头工作量：1660.04m，占80cm防渗墙工作量的9.7%，60cm防渗墙接头工作量：950.98m，占60cm防渗墙工作量的8.9%。钻凿法相对双反弧法、拔管法在现场实施具有很高的可操作性，其不足之处在于要增加10%～11%左右的工程造价，但在该水库除险加固工程这样技术难度大的大坝施工中，接头施工采用钻凿法对于工程质量而言是有可靠保证的。
接头施工过程中应注意Ⅰ序槽施工完后原混凝土的凿除，即在浇筑好的Ⅰ序槽段的两端重新钻孔，把已浇筑的混凝土凿除掉。接头开始施工的时间，应根据混凝土的强度等级与浇筑时的气温结合现场情况综合进行考虑，该水库大坝防渗墙接头钻凿法施工为混凝土浇筑后12h实施。同时，钻凿法接头施工时应控制好垂直度，Ⅱ序槽浇筑前须进行泥皮的洗刷，使接触面混凝土清理达到规范技术要求，这些是防渗墙接头施工时控制的关键。
3 经验建议
（1）对于水库大坝混凝土防渗墙工程的造孔成槽施工工艺，采用“冲击钻”成槽施工方案比抓斗成槽好。对于深孔成槽容易塌孔的问题采用分层进行施工，对密实粘土层钻进慢和糊钻问题可采用洛阳铲施工的方法。
（2）对于水库大坝防渗墙浇筑，从保障孔壁稳定安全考虑，宜取消预埋钢筋笼的常规方法，施工中运用两根导管同时浇筑，可有效控制浇筑时间保证施工质量。
（3）经综合比较钻凿法、拔管法、双反弧法三种施工工艺，结论是对于水库大坝混凝土防渗墙墙段连接的施工，采用钻凿法具有最优的可操作性和可靠的工程质量保障。
（4）水库大坝防渗墙钻凿成槽施工过程中由于地层等多方面原因偶尔会出现卡钻情况，在防渗墙混凝土浇筑过程中也会遇到因槽内漏浆导致导管被埋情况。这两种情况都会使防渗墙存在质量安全隐患，本工程施工中提出了对于出现上述情况的防渗墙特殊槽段的加固处理技术方案：在要进行处理部位的上游侧布置二排灌浆孔对有缺陷部位进行灌浆处理，且防渗效果明显。
4 结语
综上所述，水库的防渗墙对于水库的安全运行以及功能的发挥有着关键性的影响。但混凝土防渗墙属于隐蔽工程，其质量的优劣直接影响到水库大坝的安危。对此，相关工作人员在工作中必须要重视对防渗心墙施工技术的研究，在施工中对施工技术进行严格、全面的归纳总结，采用有针对性、创新性的施工技术，确保水库的安全运行。
参考文献：
[1]侯伏强.水库大坝混凝土防渗墙施工技术[J].低碳世界，2015（25）：113-114.
[2]张雄华.高坝水库混凝土防渗心墙施工关键技术探讨[J].湖南水利水电，2016（5）：10-11.
论文作者:王圆圆
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/10/9
标签：防渗墙论文; 混凝土论文; 水库论文; 洛阳论文; 导管论文; 大坝论文; 冲击钻论文; 《基层建设》2017年第14期论文;