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[摘要]本文对水库工程混凝土防渗墙施工技术要点、常出现的问题及质量检测与试验进行了简要的探讨。
[关键词]水库混凝土防渗墙施工常出现的问题
中图分类号:U415.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)28-0187-01
一、引言
该水库总库容386万m3，是一座以灌溉、防洪、养殖等综合利用的小型水库。水库大坝坝型为粘土心墙砂壳坝，坝顶轴线长186m，坝顶高程58.8m，净坝高20.8m,坝顶宽度5m。水库大坝心墙质量差，心墙土料不符合规范要求，大坝清基不彻底，坝身、坝基及坝肩渗漏严重，严重威胁坝体安全和正常效益的发挥。根据《水库大坝安全鉴定办法》和《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）的规定，水库大坝安全鉴定类别为三类坝。大坝粘土心墙分为老坝心墙和溃口修复段心墙。老坝心墙顶部高程68.5m,填土成分主要砂砾质土，填土垂直渗透系数平均为5.91×10-4cm/s，老心墙填土具有中等透水性；溃口修复段心墙顶部高程74.2m,填土成分主要以黄褐～灰色粉质粘土为主，土体呈硬塑至可塑状态，填土水平渗透系数平均为4.08×10-5cm/s，垂直渗透系数平均为7.23×10-5cm/s，溃口修复段心墙填土具有中等～微透水性。在河槽位置心墙底部存在厚2.0～4.0m的砂砾质土层，该层渗透系数一般3.17×10-3～2.63×10-3cm/s，具有中等透水性。坝基基岩为片麻岩，裂隙发育、岩体风化较深。根据野外钻孔揭示，强风化片麻岩顶部高程43.26～49.39m，底部高程40.58～45.08m，厚度0.5～1.5m，透水率9.7～21.3Lu，具有中等透水性；弱～微风化片麻岩顶部高程40.58～45.08m，透水率0.5～8.2Lu，具有弱透水性。根据大坝防渗加固方案比选，确定大坝防渗采用薄壁抓斗混凝土防渗墙技术。防渗墙沿现状坝轴线并距上游侧坝肩7.1m处布置桩号为0+010~0+251，全长241m，墙顶高程70.0m，墙底按深入相对不透水（q＜10Lu线）基岩内1.0m控制（实施时根据先导孔确定各段墙的入岩深度）墙体有效厚度0.4m。本工程完成混凝土防渗墙4000m2，共耗时22d。
二、混凝土防渗墙施工要点
2.1 先导孔勘探
根据设计要求，施工前沿防渗墙轴线补充勘探孔，孔距20m左右，绘制先导孔柱状图，结合前期大坝地质勘探资料，进一步确定防渗墙终孔深度。划分槽孔：根据地质勘探报告，详细分析防渗墙槽位的工程地质，并结合先导孔资料进行校核，编制槽位轴线剖面、防渗墙底线高程和入岩深度、划分槽段等。
2.2 造孔成槽
（1）布置施工平台。抓斗施工平台设置在防渗墙轴线上游侧，原坝顶宽度只有5m不能满足抓斗施工所需8m宽的施工平台的要求。按设计图纸将坝顶高程降低3m至69m高程填筑施工平台，并将降坝的土料填筑到坝体下游侧，以保证抓斗施工平台的宽度。
（2）修筑砼导向槽。导向槽是在地层表面沿防渗墙轴线方向设置的临时构筑物。导向槽起着标定防渗墙位置、成槽导向、锁固槽口、保持泥浆液面、槽孔上部孔壁保护、外部荷载支撑的作用。导向槽的稳定是混凝土防渗墙安全施工的关键。本工程导向槽两侧墙体采用矩形断面，现浇C20混凝土，内配3φ16钢筋，壁厚45cm，深60cm，顶面高于施工场地10cm,以阻止地表水流入。
（3）抓斗成槽。本工程施工使用德国产宝峨GB30型薄壁液压抓斗机造孔。挖槽厚度400mm，深度可达60m。施工中采用“三抓法”施工方案，即先抓取槽段的主孔、再抓取中间的副孔成槽。①槽段划分：槽段划分为Ⅰ、Ⅱ序槽段，根据设备及地质条件确定Ⅰ、Ⅱ序槽段,开挖长度同为6m，每个槽段分为两个主孔及一个副孔，先施工Ⅰ序槽段，后施工Ⅱ序槽段。②槽段成槽：槽段成槽采用“三抓法”，在导向槽上放样标识孔位，将抓斗对正孔位后进行垂直造孔。首先施工槽段两端的主孔，主孔完成后再抓中部副孔。主、副孔完工即该施工槽段成槽完工，经监理确定岩层岩性，并最终确定该施工槽段成槽深度。
2.3 防渗墙体砼浇筑
（1）清孔换浆。槽段终孔验收合格后进行清孔，清孔采用抓斗抓取淤泥，利用下设潜水排污泵抽浆，并及时用新鲜泥浆补充。清孔换浆结束1h后，达到下列标准：①孔底淤积厚度不大于10cm；②泥浆参数为：槽内泥浆比重不大于1.05g/cm3，粘度不大于30s，含砂量不大于3%。清孔换浆工作可以结束。槽段清孔换浆结束前将钢丝刷子安装在抓斗斗体上，紧贴一、二期混凝土结合面，分段上下反复提动，达到刷子上不带泥屑，孔底淤积不再增加，即接头面清洗合格。
（2）槽段混凝土灌注。本工程是采用“直升导管法”进行灌注，混凝土竖向顺导管下落，利用导管隔离泥浆，使其不与混凝土接触，导管内混凝土依靠自重压挤下部管口的混凝土，并在已灌入的混凝土体内流动、扩散上升，最终置换出泥浆，保证混凝土的整体性。
①清孔换浆结束后，下设混凝土灌注导管，导管内径为200mm，槽段内导管间距不大于3.5m，导管距接头管为0.8m～1.2m，导管底口距槽底控制在15cm～25cm范围内。②混凝土浇筑采用武汉如能HBT80S型拖式混凝土泵连续供料，连续浇筑。施工中严格控制混凝土导管的埋深，埋深不小于1.0m，不大于6.0m。在保证埋深的前提下，还要注意控制混凝土浇筑面的上升速度不大于2m/h，随着混凝土面的上升，用吊车提升导管，并将顶部的部分导管拆除。
三、混凝土防渗墙成墙技术应用常出现的问题
3.1 坍塌、漏浆
槽段在成槽过程中会出现局部坍塌和大面积坍塌，当出现局部坍塌时加大泥浆密度，出现大面积塌孔时用优质粘土（掺入20%水泥）回填到坍塌处以上1～2m，待沉积密实后再进行施工，同时在相应地段减小槽段开挖长度。当出现漏浆时，通常采取措施主要有：①加大泥浆比重或抛入锯末进行堵漏；②保证泥浆供应强度和质量，发现漏浆及时补充；③对漏失严重的地层用速凝水泥等特殊材料处理，必要时对槽孔进行回填。
3.2 导管堵塞
成墙灌注混凝土过程中有时会出现导管堵塞，针对导管堵塞采用捣、顿方法疏通，如果无效将导管全部拔出、冲洗、并重新下设，用泥浆泵抽净导管内泥浆后继续浇筑，同时还要核对混凝土面高程及导管长度，确认导管的埋入深度。
四、质量检测与试验
混凝土防渗墙施工结束后，水利工程质量检测中心站对新建防渗墙质量进行了检测，检测结论为：
（1）本次检测共开挖2个探坑，3个检查孔，钻孔及探坑开挖检查结果表明：芯样均匀、完整，搭接处良好。
（2）防滲墙墙体芯样及现场注水试验结果表明：芯样抗压强度试验共检测3组，范围值为：20.2～21.7MPa，满足设计C20要求；渗透系数范围值为：2.38×10-8～5.79×10-8cm/s，满足设计要求k＜1×10-7cm/s。
（3）根据探地雷达对桩号0+010~0+251共241m墙体的检测结果，墙体整体连续、均匀，有效深度达到设计要求，无明显缺陷。以上指标及数据表明混凝土防渗墙各项标准均能达到设计要求，质量合格。
五、结论
水库大坝加固混凝土防渗墙采用薄壁液压抓斗法施工技术是成功的。如何提高混凝土防渗墙成墙的施工质量，笔者认为：一是要配置和保养好抓斗机械、混凝土拌和及输送设备、吊装设备等，确保成槽及混凝土浇筑的连续性；二是施工中宜根据不同的地质条件选择不同的工艺参数。必须控制好混凝土的配合比，特别是坍落度、扩散度，必须在现场进行试验确定；三是槽段内混凝土上升速度不得小于2m/h，各浇筑导管均匀放料，保证混凝土面均匀上升，使其高差不超过0.5m；四是混凝土防渗墙工程属重要隐蔽工程，参建单位必须严把工程验收关。
[关键词]水库混凝土防渗墙施工常出现的问题
中图分类号:U415.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)28-0187-01
一、引言
该水库总库容386万m3，是一座以灌溉、防洪、养殖等综合利用的小型水库。水库大坝坝型为粘土心墙砂壳坝，坝顶轴线长186m，坝顶高程58.8m，净坝高20.8m,坝顶宽度5m。水库大坝心墙质量差，心墙土料不符合规范要求，大坝清基不彻底，坝身、坝基及坝肩渗漏严重，严重威胁坝体安全和正常效益的发挥。根据《水库大坝安全鉴定办法》和《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）的规定，水库大坝安全鉴定类别为三类坝。大坝粘土心墙分为老坝心墙和溃口修复段心墙。老坝心墙顶部高程68.5m,填土成分主要砂砾质土，填土垂直渗透系数平均为5.91×10-4cm/s，老心墙填土具有中等透水性；溃口修复段心墙顶部高程74.2m,填土成分主要以黄褐～灰色粉质粘土为主，土体呈硬塑至可塑状态，填土水平渗透系数平均为4.08×10-5cm/s，垂直渗透系数平均为7.23×10-5cm/s，溃口修复段心墙填土具有中等～微透水性。在河槽位置心墙底部存在厚2.0～4.0m的砂砾质土层，该层渗透系数一般3.17×10-3～2.63×10-3cm/s，具有中等透水性。坝基基岩为片麻岩，裂隙发育、岩体风化较深。根据野外钻孔揭示，强风化片麻岩顶部高程43.26～49.39m，底部高程40.58～45.08m，厚度0.5～1.5m，透水率9.7～21.3Lu，具有中等透水性；弱～微风化片麻岩顶部高程40.58～45.08m，透水率0.5～8.2Lu，具有弱透水性。根据大坝防渗加固方案比选，确定大坝防渗采用薄壁抓斗混凝土防渗墙技术。防渗墙沿现状坝轴线并距上游侧坝肩7.1m处布置桩号为0+010~0+251，全长241m，墙顶高程70.0m，墙底按深入相对不透水（q＜10Lu线）基岩内1.0m控制（实施时根据先导孔确定各段墙的入岩深度）墙体有效厚度0.4m。本工程完成混凝土防渗墙4000m2，共耗时22d。
二、混凝土防渗墙施工要点
2.1 先导孔勘探
根据设计要求，施工前沿防渗墙轴线补充勘探孔，孔距20m左右，绘制先导孔柱状图，结合前期大坝地质勘探资料，进一步确定防渗墙终孔深度。划分槽孔：根据地质勘探报告，详细分析防渗墙槽位的工程地质，并结合先导孔资料进行校核，编制槽位轴线剖面、防渗墙底线高程和入岩深度、划分槽段等。
2.2 造孔成槽
（1）布置施工平台。抓斗施工平台设置在防渗墙轴线上游侧，原坝顶宽度只有5m不能满足抓斗施工所需8m宽的施工平台的要求。按设计图纸将坝顶高程降低3m至69m高程填筑施工平台，并将降坝的土料填筑到坝体下游侧，以保证抓斗施工平台的宽度。
（2）修筑砼导向槽。导向槽是在地层表面沿防渗墙轴线方向设置的临时构筑物。导向槽起着标定防渗墙位置、成槽导向、锁固槽口、保持泥浆液面、槽孔上部孔壁保护、外部荷载支撑的作用。导向槽的稳定是混凝土防渗墙安全施工的关键。本工程导向槽两侧墙体采用矩形断面，现浇C20混凝土，内配3φ16钢筋，壁厚45cm，深60cm，顶面高于施工场地10cm,以阻止地表水流入。
（3）抓斗成槽。本工程施工使用德国产宝峨GB30型薄壁液压抓斗机造孔。挖槽厚度400mm，深度可达60m。施工中采用“三抓法”施工方案，即先抓取槽段的主孔、再抓取中间的副孔成槽。①槽段划分：槽段划分为Ⅰ、Ⅱ序槽段，根据设备及地质条件确定Ⅰ、Ⅱ序槽段,开挖长度同为6m，每个槽段分为两个主孔及一个副孔，先施工Ⅰ序槽段，后施工Ⅱ序槽段。②槽段成槽：槽段成槽采用“三抓法”，在导向槽上放样标识孔位，将抓斗对正孔位后进行垂直造孔。首先施工槽段两端的主孔，主孔完成后再抓中部副孔。主、副孔完工即该施工槽段成槽完工，经监理确定岩层岩性，并最终确定该施工槽段成槽深度。
2.3 防渗墙体砼浇筑
（1）清孔换浆。槽段终孔验收合格后进行清孔，清孔采用抓斗抓取淤泥，利用下设潜水排污泵抽浆，并及时用新鲜泥浆补充。清孔换浆结束1h后，达到下列标准：①孔底淤积厚度不大于10cm；②泥浆参数为：槽内泥浆比重不大于1.05g/cm3，粘度不大于30s，含砂量不大于3%。清孔换浆工作可以结束。槽段清孔换浆结束前将钢丝刷子安装在抓斗斗体上，紧贴一、二期混凝土结合面，分段上下反复提动，达到刷子上不带泥屑，孔底淤积不再增加，即接头面清洗合格。
（2）槽段混凝土灌注。本工程是采用“直升导管法”进行灌注，混凝土竖向顺导管下落，利用导管隔离泥浆，使其不与混凝土接触，导管内混凝土依靠自重压挤下部管口的混凝土，并在已灌入的混凝土体内流动、扩散上升，最终置换出泥浆，保证混凝土的整体性。
①清孔换浆结束后，下设混凝土灌注导管，导管内径为200mm，槽段内导管间距不大于3.5m，导管距接头管为0.8m～1.2m，导管底口距槽底控制在15cm～25cm范围内。②混凝土浇筑采用武汉如能HBT80S型拖式混凝土泵连续供料，连续浇筑。施工中严格控制混凝土导管的埋深，埋深不小于1.0m，不大于6.0m。在保证埋深的前提下，还要注意控制混凝土浇筑面的上升速度不大于2m/h，随着混凝土面的上升，用吊车提升导管，并将顶部的部分导管拆除。
三、混凝土防渗墙成墙技术应用常出现的问题
3.1 坍塌、漏浆
槽段在成槽过程中会出现局部坍塌和大面积坍塌，当出现局部坍塌时加大泥浆密度，出现大面积塌孔时用优质粘土（掺入20%水泥）回填到坍塌处以上1～2m，待沉积密实后再进行施工，同时在相应地段减小槽段开挖长度。当出现漏浆时，通常采取措施主要有：①加大泥浆比重或抛入锯末进行堵漏；②保证泥浆供应强度和质量，发现漏浆及时补充；③对漏失严重的地层用速凝水泥等特殊材料处理，必要时对槽孔进行回填。
3.2 导管堵塞
成墙灌注混凝土过程中有时会出现导管堵塞，针对导管堵塞采用捣、顿方法疏通，如果无效将导管全部拔出、冲洗、并重新下设，用泥浆泵抽净导管内泥浆后继续浇筑，同时还要核对混凝土面高程及导管长度，确认导管的埋入深度。
四、质量检测与试验
混凝土防渗墙施工结束后，水利工程质量检测中心站对新建防渗墙质量进行了检测，检测结论为：
（1）本次检测共开挖2个探坑，3个检查孔，钻孔及探坑开挖检查结果表明：芯样均匀、完整，搭接处良好。
（2）防滲墙墙体芯样及现场注水试验结果表明：芯样抗压强度试验共检测3组，范围值为：20.2～21.7MPa，满足设计C20要求；渗透系数范围值为：2.38×10-8～5.79×10-8cm/s，满足设计要求k＜1×10-7cm/s。
（3）根据探地雷达对桩号0+010~0+251共241m墙体的检测结果，墙体整体连续、均匀，有效深度达到设计要求，无明显缺陷。以上指标及数据表明混凝土防渗墙各项标准均能达到设计要求，质量合格。
五、结论
水库大坝加固混凝土防渗墙采用薄壁液压抓斗法施工技术是成功的。如何提高混凝土防渗墙成墙的施工质量，笔者认为：一是要配置和保养好抓斗机械、混凝土拌和及输送设备、吊装设备等，确保成槽及混凝土浇筑的连续性；二是施工中宜根据不同的地质条件选择不同的工艺参数。必须控制好混凝土的配合比，特别是坍落度、扩散度，必须在现场进行试验确定；三是槽段内混凝土上升速度不得小于2m/h，各浇筑导管均匀放料，保证混凝土面均匀上升，使其高差不超过0.5m；四是混凝土防渗墙工程属重要隐蔽工程，参建单位必须严把工程验收关。