水利工程防渗墙构造设计及混凝土浇筑技术

水利工程防渗墙构造设计及混凝土浇筑技术

郭世鹏

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摘要：防渗墙作为水利工程的核心组成，其结构设计和施工质量对水利工程防渗效果造成决定性影响。本文结合防渗墙施工流程，分别从墙体构造设计、墙体材料选择、混凝土配合比设计、成槽与浇筑施工等方面，对各个环节需要重点关注的技术要点展开了简要分析，为水利工程防渗墙的科学施工提供了经验借鉴。

关键词：水利工程；防渗墙；混凝土浇筑

引言

水利工程所在区域，经常会出现软土地质或破碎岩层，除了增加施工难度外，还容易发生坝基、坝体的渗水问题，并且会随着时间推移，渗漏问题加重，对水利工程主体结构的稳定性也构成威胁。防渗墙的主要作用就是提高水利工程整体的抗渗效果，是工程建设中需要重点关注的内容之一。但是防渗墙本身属于隐蔽工程，施工期间会受到各种因素的干扰。这就意味着除了严格现场施工管理外，还必须从防渗墙的结构布局、材料选用、质量检验等方面采取多种措施，切实保障防渗墙质量安全、发挥作用。

1水利工程防渗墙构造设计

1.1科学选择防渗方案

根据作业条件、现场环境的不同，可供选择的防渗方案也存在明显差异。例如，土石坝因为滑坡或开裂等原因发生渗透的，可以选择高压喷射灌浆的方式，一来起到封堵裂缝、防止渗水的效果，二来也发挥了加固工程结构、提高坝体稳定性的作用。或者是采用帷幕灌浆、增设黏土截水槽等方式，也能够发挥水利工程防渗的效果。如果是围堰出现了渗漏，则考虑钢板桩或连锁管桩防渗，其优点在于机械化作业，施工效率高，但是对于坚硬岩石地质不宜使用。混凝土防渗墙克服了传统防渗技术的缺陷，是一种优先级较高的水利工程防渗方案。

1.2防渗墙的布置与构造

1.2.1防渗墙组合结构布置

根据防渗墙施工位置的不同，平面布置要求也存在差异。若是布置在坝基处，参照大坝防渗体的轴线，间隔一定距离后，在水平方向上确定防渗墙轴线，以该轴线设计防渗墙的施工平面﹔若是布置在坝体上，则参照坝轴线设计防渗墙的施工平面。在实际工程中，考虑到施工现场环境复杂，地质条件差异明显，为保证理想的防渗效果，通常会采取组合结构的防渗墙，具体又分成两种常见型式，一种是双道防渗墙，即连续布置两道同样的防渗墙，墙体之间使用钢筋混凝土柱连接，兼顾结构稳定性能和防渗性能。另一种是防渗墙与灌浆帷幕相结合，根据组合方式不同，又分为上墙下幕、内墙外幕等型式。

1.2.2防渗墙的构造设计

防渗墙与水利工程的其他结构相接时，应重点关注结合处的构造设计。第一种情况是防渗墙和上部心墙结合，为避免结合处变形，要设计一种“插入式”构造，将防渗墙插入心墙一定长度，通常为坝前设计水头的20%。插入部分采用现浇方式，成型之后将心墙与防渗墙牢固连接在一起，防止变形与渗漏；第二种情况是防渗墙与岸坡结合，适用于两岸坡度较大的情况，将边坡岩体开凿形成规整的、有一定深度的洞，同样采用浇筑方式，使防渗墙与边坡结合形成整体﹔第三种情况是防渗墙和混凝土建筑物连接，利用建筑物预留的槽孔，浇筑混凝土与防渗墙连接形成整体。

2水利工程防渗墙的混凝土浇筑技术

2.1墙体材料的选用标准

防渗墙是由混凝土浇筑而成，因此对于混凝土材料的选用也是施工管理的关键点之一。在选用混凝土时，除了保证组成混凝土的基础材料（如水泥、粉煤灰等）指标合格外，还要关注混凝土的一些性能指标是否达到防渗墙施工要求。其中比较重要的有：(1）抗压强度，7d抗压强度不应低于0.8MPa，28d抗压强度不应低于1.2MPa ； (2）渗透系数，可参照公式计算得出：

式中，K为渗透系数，单位为cm/s；Q为孔隙处水流量，单位为cm

渗透系数直接决定了混凝土的抗渗标号。

在防渗墙施工准备阶段，可以根据设计方案中确定的防渗要求，确定相应的标号，然后选择符合要求的混凝土。除此之外，像抗拉强度、弹性模量等指标，也是选用防渗墙材料时要着重关注的因素。

2.2混凝土的配合比设计

在保证混凝土基础材料质量达标的前提下，不同的配合比例也会对混凝土材料的性能以及浇筑后墙体的防渗效果产生明显影响。因此科学设计配合比也十分关键。需要特别注意的是，为了改善混凝土的防渗性能，需要加入适量的外加剂，如减水剂、膨胀剂等。

实际施工中，应根据设计好的配合比，制作混凝土的试件。若试件的抗压、防渗等性能指标未达到防渗墙施工要求，则调整配合比，之后重新制作试件，重复上述流程，直到某个配合比下制作的试件完全满足施工要求后，再进行混凝土的批量化生产，这对于提高防渗墙的施工质量以及防止材料浪费和控制工程成本也是大有裨益的。

2.3成槽施工

在准备混凝土的过程中，于水利工程现场开挖沟槽，以便于放置钢筋笼和浇筑混凝土防渗墙。对于地质条件较好的区域，可以采用挖掘机开挖成槽的方式，需要提前在施工平面划线、做出标记，然后开挖；根据施工经验，多数情况下水利工程的地质条件较差，特别是对于有坚硬岩层的，应使用爆破成槽的方式。其中，定向聚能爆破是一种较为常见的方法，其优点在于岩层破碎效果理想，且不易产生碎石飞溅，安全效果较好。

在确定爆破点后，使用钻机在岩层上开挖出特定直径的钻孔，保证定向聚能爆破筒刚好放入。桶内填塞炸药量为筒容量的2/3左右，之后引爆，确定安全后清理碎石，得到沟槽。

2.4安装钢筋笼

在施工现场进行爆破作业的同时，加工制作钢筋笼。根据设计图纸，现场裁切钢筋，并将钢筋焊接得到钢筋笼。

钢筋连接位置采用焊接方式固定，分节制作，并表上序号，按照序号依次将钢筋笼放入到沟槽内。首节钢筋笼的底部带有固定装置，其作用是避免浇筑混凝土导致钢筋笼移动或上浮，保证防渗墙的成型效果。从第二节开始，需要与上一节焊接固定。钢筋笼起吊前要检查四个吊点是否牢牢固定，吊运时注意不要发生碰撞，放置时要控制精度。

2.5浇筑混凝土

放入钢筋笼后，将一根导管从地面伸入槽内，距离槽底约40-50cm，导管的另一端对接地面的注浆机。对于长度超过2m的沟槽，可以分别在两端各放入一条泵送管，同时浇筑混凝土以提高效率，但是两个管口的距离不得小于1.5m。地面作业人员调解注浆机的运行参数，包括进给效率、灌浆压力等，然后开始注浆。采用插入式振捣棒对混凝土进行振捣，注意不要发生振捣棒与钢筋笼接触、碰撞的情况。观察混凝土表面，连续2分钟不再冒出气泡即可停止振捣。浇筑至标高后开始养护工序，直到防渗墙混凝土构件的实际强度达到设计要求。

3水利工程防渗墙施工质量检查

防渗墙在养护结束后，还要组织专人进行质量验收，若是检查结果发现有达不到施工标准的，应安排施工人员针对缺陷采取处理措施。质量检查内容要尽可能的详细，像抗压强度、弹性模量、防渗效果等，另外像裂缝、孔洞等质量病害，也是检查的重点内容。完成检查后填写检查报告，对存在的问题加以整改，不存在问题后完成防渗墙工程验收。

结束语

在水利工程中，防渗墙虽然是一项隐蔽工程，但是对于其质量管控要求丝毫不能放松。现场施工人员既要熟悉防渗墙布局方式、选型要求和施工流程，同时又要基于以往防渗墙施工的经验，重点从配合比设计、沟槽开挖、钢筋笼放置、混凝土浇筑等方面加强严格控制，才能高标准完成防渗墙的建设任务。

参考文献

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