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

刘梦

江苏亿联建设有限公司 , 江苏 扬州 225000

摘要：在该地区水利工程所在地,通常软土或破碎的岩石,这除了增加施工的困难,也容易坝基和坝体的渗流问题,随着时间的推移,渗流问题将会加剧,这也对水利工程主体结构的稳定性构成了威胁。防渗墙的主要作用是提高水利工程的整体防渗效果，这是工程建设中需要注意的内容之一。

关键词：水利工程；防渗墙；构造设计；混凝土浇筑技术

1混凝土防渗墙的类型
　　1.1桩柱式防渗墙，用冲击钻或其它不同方法打大直径钻孔，采用泥浆或套管护壁，然后回填混凝土所形成的连续墙。这类防渗墙按桩孔的连接形式不同，有各种布置形式，土石坝地基防渗墙为满足防渗需要，常采用搭接形和连锁形两种。
　　1.2槽板式防渗墙，用冲击钻、抓斗或其它方法开挖槽孔，泥浆或其它方法固壁，然后在槽孔中回填混凝土形成连续的混凝土防渗墙，槽孔长度一般5-9米，也可达较大的长度，这样可减少墙的接头，这类防渗墙，按单元槽的连接形式不同，也可分为搭接型和连锁型两类。
　　1.3板桩灌注墙，用震动法或其它方法将钢板桩打入地基，桩边焊有小管，管底有活门，打到设计深度后，钢板桩可用液压拔桩器等机具将钢桩慢慢拔出，同时通过桩体本身将防渗材料通过小管填塞于桩身被拔出留下的空隙中，形成连续的防渗薄墙。
　　1.4泥浆槽防渗墙，用索铲或其它方法开挖沟槽，槽宽一般1.5-3.0m，采用泥浆固壁以维持孔壁直立，槽孔挖到设计深度后，回填一种不经压实的粘土砂和砾石的混合料，代替固壁的泥浆，形成一道防渗墙。

2水利工程防渗墙构造设计

2.1科学选择防渗方案

根据不同的运行条件和场地环境，可选用的防渗方案存在明显差异。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。或者采用帷幕注浆、加粘土截流水槽等方式也可以起到水利工程防渗的效果。围堰如有渗漏，应考虑钢板桩或联锁管桩防渗。其优点是机械化作业，施工效率高，但不适用于硬岩地质。混凝土防渗墙克服了传统防渗技术的缺陷，是一种优先考虑的水利工程防渗方案。

2.2防渗墙的布置与构造

2.2.1防渗墙组合结构布置

根据防渗墙施工位置的不同，其布置要求也不同。如设置在坝基处，参照坝体防渗体轴线，隔一定距离后，在水平方向确定防渗墙轴线，并以此轴线设计防渗墙施工平面。如设置在坝体上，则根据坝体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，为了保证理想的防渗效果，通常采用复合防渗结构，混凝土常见分为两种类型，一种是双地下连续墙，即连续布置两个相同的防渗墙，墙体之间采用钢筋混凝土柱连接，既有结构稳定性又有防渗性能。

2.2.2防渗墙的构造设计

防渗墙与水利工程中其他构筑物连接时，应注意接缝的结构设计。第一种情况是防渗墙与上部心墙的组合。为避免接缝变形，应设计“插件”结构。防渗墙插入心墙一定长度，通常是坝前设计水头的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。

3水利工程防渗墙的混凝土浇筑技术

3.1墙体材料的选用标准

防渗墙是由混凝土浇筑而成，因此混凝土材料的选择也是施工管理的重点之一。在选用混凝土时，除了要保证混凝土的基本材料(如水泥、粉煤灰等)的成分指标合格外，还要注意混凝土的某些性能指标要满足防渗墙的施工要求。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：K=Q/AJ式中，K为渗透系数，单位为cm/s；Q为孔隙处水流量，单位为cm3/s，A为渗透面积，单位为cm2；J为水力坡降。渗透系数直接决定了混凝土的抗渗标号，两者的关系如表1所示。

表1混凝土渗透系数与抗渗标号的对应关系

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。

3.2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。以混凝土防渗等级P8为例，各物料的配合比如表2所示。

表2混凝土防渗墙物料配合比

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。

3.3成槽施工

在准备混凝土的过程中，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。定向聚能爆破筒的结构如图1所示。

图1定向聚能爆破筒示意图

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。

3.4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，并将钢筋焊成钢筋笼，其结构如图2所示。

图2钢筋笼结构图

钢筋连接位置采用焊接方式固定，分节制作，并标上序号，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。

3.5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。

结束语

在水利工程中，防渗墙虽然是隐蔽性工程，但质量控制要求不能放松。现场施工人员不仅要熟悉防渗墙的布局、选择要求和施工流程，还要根据以往防渗墙的施工经验，重点进行配合比设计、沟槽开挖、钢筋笼放置、混凝土浇筑等方面要加强严格控制，以高标准完成防渗墙的施工任务。

参考文献

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[2]刘要来，周红波，张永涛.向家坝水电站坝基混凝土防渗墙研究及应用[J].水利建设与管理,2020(11):7-12.