許寧

摘要：在水庫(kù)大壩的基礎(chǔ)防滲漏加固措施中，常涉及防滲墻與帷幕灌漿技術(shù)的應(yīng)用，這些技術(shù)可以顯著提高大壩在運(yùn)行過(guò)程中的安全性與穩(wěn)定性。本文結(jié)合某大壩防滲工程施工實(shí)際，對(duì)防滲墻與帷幕灌漿技術(shù)的應(yīng)用設(shè)計(jì)、具體施工以及質(zhì)量檢測(cè)流程進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：大壩；防滲墻；帷幕灌漿技術(shù)；防滲處理

防滲墻在我國(guó)水利工程中的應(yīng)用由來(lái)已久，長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用已經(jīng)明確其有可靠的構(gòu)造、便捷的施工過(guò)程、適宜的造價(jià)、綜合效果佳。相較于以往的普通混凝土防滲墻，目前施工實(shí)際中多傾向于選擇采用塑性混凝土，它把普通混凝土中的主要成分——水泥改換成黏土和膨潤(rùn)土，從而提高了材料的極限應(yīng)變力，降低了彈性模量，可以承受較普通材料更大的變形問(wèn)題，從很大程度上來(lái)說(shuō)隨著水泥使用量的減少，成本投入隨之減少、抗?jié)B性能卻顯著增強(qiáng)[1]。另外，壩體防滲施工中應(yīng)用比較多的一項(xiàng)技術(shù)是帷幕灌漿，它通過(guò)高壓設(shè)備處理、把既定比例的水泥漿液灌注至壩基的孔隙（裂隙）中，待其凝固，便會(huì)輔助于整個(gè)壩體的承載性能，以一道帷幕防滲墻的形式起到防滲之效[2]。本文結(jié)合某大壩防滲工程實(shí)踐，對(duì)塑性混凝土防滲墻與帷幕灌漿技術(shù)的應(yīng)用展開(kāi)介紹。

1 防滲方案的設(shè)計(jì)

某水庫(kù)壩址區(qū)的地層主要由第四系沖洪積、殘破積層、下伏妥甸組泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖組成。第四系沖洪積層于河床有分布，厚度在2～4 m，所含土壤類(lèi)型主要是砂壤土、碎石圓礫壤土。殘破積層于河道兩側(cè)緩坡上分布，厚度在2～3 m，主要組成的土壤類(lèi)型是礫壤土、粉質(zhì)黏土。在全部壩址區(qū)都分布著下伏的妥甸組泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖。該大壩的壩基地質(zhì)構(gòu)造比較單一，在地表上并未發(fā)現(xiàn)很多斷層構(gòu)造痕跡，但在勘探和鉆孔壓水測(cè)試后發(fā)現(xiàn)在下游民房的周?chē)嬖跐B水問(wèn)題，順此找到壩基左岸的巖體中間部位發(fā)生了裂隙。針對(duì)此次工程滲漏，擬采取的防滲方案是防滲墻（塑性混凝土）與帷幕灌漿技術(shù)。

設(shè)計(jì)以下工程方案：沿壩軸線(xiàn)，以高程1 798.2 m為界，向下于壩體中挖槽，槽中注入塑性混凝土，使之形成0.5 m厚度的防滲墻。之后在左右岸壩基實(shí)施帷幕灌漿，孔距1 m、單排。并確保防滲墻、灌漿帷幕軸線(xiàn)、壩軸線(xiàn)三者重合。

擬確定的相關(guān)數(shù)據(jù)：塑性混凝土防滲墻持續(xù)28 d檢測(cè)抗壓強(qiáng)度＞2 MPa，彈性模量介于600～700 MPa，滲透系數(shù)＜1×10-6 cm/s。灌漿帷幕的透水率＜0.03 L/（min.m.m）。

灌注水泥漿液時(shí)的壓力管控在0.2～0.5 MPa。

2 防滲墻的施工

想要有效連接防滲墻和灌漿帷幕，要注意第一步是做塑性混凝土防滲墻的施工，第二步是做壩基的帷幕灌漿施工。以下就對(duì)防滲墻的施工步驟進(jìn)行詳述。

2.1 導(dǎo)墻的澆筑

保留寬度約15 m的施工操作臺(tái)，挖除1 799.6 m高程以上的壩體，基于該布置、為接下來(lái)的施工工序奠定基礎(chǔ)，完全結(jié)束防滲墻施工后再恢復(fù)挖除的壩體即可。導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)確定為“工”字形的鋼筋混凝土，高

1.4 m、寬0.5 m，兩道墻分開(kāi)0.45 m的距離，使用強(qiáng)度等級(jí)為C20的混凝土材料。

沿軸線(xiàn)挖出倒梯形狀的溝槽，頂部寬度是4.3 m、底部寬度是2.9 m，澆筑進(jìn)鋼筋混凝土，成為導(dǎo)墻。如果想要前、后兩端防滲墻段的施工不受到其他因素影響，需使導(dǎo)墻端頭除了和防滲墻邊界對(duì)齊外、還要朝外再進(jìn)行2 m的延伸，施工過(guò)程中，使導(dǎo)墻縱向分段離開(kāi)一些防滲墻分段[3]。導(dǎo)墻澆筑好后布設(shè)排漿溝，處于下游并平行于壩軸線(xiàn)。

2.2 確定槽段

根據(jù)擬定的施工設(shè)計(jì)，塑性混凝土防滲墻分前后兩段完成。以大壩右岸為起始段，逐段向左岸壩軸線(xiàn)推進(jìn)。同一槽段里，先鉆主孔，副孔再進(jìn)行劈打。本工程實(shí)際一共劃分了19個(gè)槽段進(jìn)行施工，各槽段6 m長(zhǎng)左右，具體的長(zhǎng)度應(yīng)結(jié)合施工實(shí)際加以調(diào)整，同時(shí)為了使各槽段間接頭孔的數(shù)量得到控制、保證防滲墻的整體性，還是建議槽段盡量長(zhǎng)一些，但是應(yīng)符合這一公式條件：

其中，L代表槽段的長(zhǎng)度（m）；Q代表塑性混凝土的生產(chǎn)性能（m3/h）；B代表墻厚（m）；V代表混凝土上升速度（m/h）；K代表墻厚擴(kuò)大系數(shù)，通常取值為1.2～1.3[4]。

2.3 護(hù)壁泥漿的制作

準(zhǔn)備好基礎(chǔ)材料：水、黏土、添加劑，通過(guò)考量地層的特質(zhì)、結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇適宜的配制比例；每天完成泥漿拌制后都要對(duì)其粘度、比重進(jìn)行測(cè)量，以確保符合使用標(biāo)準(zhǔn)，在得到了符合要求的粘度、比重以及含砂量后，才可用作混凝土的澆筑。所置換出來(lái)的泥漿進(jìn)行沉淀處理，又或者是采取它種凈化措施以供再次取用。

2.4 槽孔挖開(kāi)

用劈鉆法來(lái)挖開(kāi)槽孔，各槽段都按照軸線(xiàn)進(jìn)行主孔和副孔的劃分，并按照主、副的次序進(jìn)行施工。在挖開(kāi)主孔時(shí)，采取沖擊鉆進(jìn)之法，取沖擊鉆（帶有空心鉆頭和十字鉆頭），在鉆壩體土層、砂卵石層時(shí)，使用空心鉆，在鉆基巖段時(shí)，使用十字鉆頭。副孔的開(kāi)挖使用十字鉆頭進(jìn)行劈打，注意，此過(guò)程中由于兩邊都存在了主孔，所以中間位置劈打副孔時(shí)便更容易讓隔墻松動(dòng)、發(fā)生塌落，這樣一來(lái)主、副孔就會(huì)很好地相連變成槽，為了保證槽孔的標(biāo)準(zhǔn)性，無(wú)論打主孔還是副孔，都要一邊鉆進(jìn)、劈打，一邊清除掉里面的渣滓與碎屑，以便成槽。當(dāng)鉆至基巖層后，留取鉆渣，由現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)理人和地質(zhì)工程師一同對(duì)取樣進(jìn)行鑒定，以便于滿(mǎn)足成槽對(duì)入巖深度的要求[5]。

依據(jù)以上規(guī)程全部完成前期槽段塑性混凝土的澆筑與成墻，后期成槽時(shí)，在前期完工的槽段首端打出一孔，實(shí)現(xiàn)和墻體的搭接，孔深應(yīng)超過(guò)0.4 m，保證墻體的牢固性。成槽時(shí)，所打主孔、副孔都需嚴(yán)格遵照相應(yīng)的孔位偏差標(biāo)準(zhǔn)，不能超過(guò)3 cm，同時(shí)對(duì)孔的斜率也提出了要求，需不超過(guò)4%。對(duì)于毗鄰的兩個(gè)槽段，接頭的兩次孔位中心需準(zhǔn)確對(duì)接，所有深度偏差都要小于墻厚的1/3，以此保證孔深是符合設(shè)計(jì)要求的。成槽過(guò)程中，為防止孔壁坍塌，應(yīng)把孔內(nèi)的泥漿位置安排到導(dǎo)墻頂部下方30～50 cm。

2.5 孔槽清理

全部槽段都滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)預(yù)期深度后，清槽、換漿時(shí)使用泵吸循環(huán)技術(shù)，也就是說(shuō)通過(guò)此步驟是要清除掉槽里的廢渣，再補(bǔ)充新鮮的泥漿到槽中，保證其清潔性的同時(shí)、滿(mǎn)足施工要求。完成了以上操作之后

1 h，還需要觀察是否達(dá)到了以下評(píng)價(jià)準(zhǔn)則：殘?jiān)Ｓ嘣诓蹆?nèi)的厚度不應(yīng)多于10 cm；槽中泥漿比重應(yīng)介于1.1～1.2 g/cm3，泥漿黏度少則15 s、多則25 s，在此數(shù)據(jù)范圍內(nèi)即可；泥漿含沙量在5%之內(nèi)[6]。而若是都符合了上述驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，則要在4 h之內(nèi)保證進(jìn)行塑性混凝土的澆筑（若情況特殊超出4 h還未澆筑，需再一次按照以上規(guī)定檢測(cè)，若不符，應(yīng)再次清槽換漿）。

2.6 澆筑塑性混凝土

首先要拌制。嚴(yán)格選擇防滲墻用料，保證是一級(jí)的塑性混凝土，低彈模、摻有膨潤(rùn)土；選擇42.5級(jí)常規(guī)硅酸鹽水泥，將料徑＞20 mm的碎石排除在外，保證含泥量低于1.0%。篩選出細(xì)度模數(shù)在2.4～2.8 cm的細(xì)砂，要求其中不超過(guò)10%的含泥量。黏土的含水率則不能超過(guò)13%，泥漿比重在1.16～1.21。試驗(yàn)后，每立方的混凝土配合比最終確定為：250 kg的水、191 kg的水泥、800 g的碎石、980 kg的砂、100 kg的黏土和29 kg的膨潤(rùn)土。由拌和系統(tǒng)進(jìn)行塑性混凝土的拌制，初凝時(shí)間在6 h之內(nèi)、終凝時(shí)間在24 h以?xún)?nèi)。

準(zhǔn)備好內(nèi)徑為200 mm的導(dǎo)管、用作直升導(dǎo)管手段進(jìn)行塑性混凝土的灌注；準(zhǔn)備好可以隨意調(diào)節(jié)的短管（數(shù)量多，長(zhǎng)為0.1～0.3 m），每一個(gè)導(dǎo)管之間使用法蘭與膠墊進(jìn)行連接，保證連接后導(dǎo)管之間的密封性能，確保泥漿不會(huì)滲入其中，以防污染了混凝土。在上方將一個(gè)漏斗焊接和固定好，入料時(shí)使用。鉆機(jī)把導(dǎo)管懸吊起來(lái)后，進(jìn)行垂直且反復(fù)的下插、起拔。澆筑前，在導(dǎo)管口下放一可懸浮的隔離塞球，以鋼絲吊著扎緊、使之到達(dá)導(dǎo)管上方；先進(jìn)行水泥砂漿的澆筑、再進(jìn)行塑性混凝土的澆筑，并且在灌注混凝土?xí)r把扎著塞球的鋼絲剪斷，這樣塞球便可隨之埋進(jìn)導(dǎo)管底。澆筑始終避免導(dǎo)管下方從塑性混凝土脫離出來(lái)（保證埋置深度＞1 m且＜6 m）；塑性混凝土面均勻上升（升高速度＜2 m/h，各處高差＜0.5 m），保證塑性混凝土的澆筑是持續(xù)進(jìn)行的，中斷時(shí)間不能多于40 min[7]。最后澆筑的高程要比防滲墻墻頂設(shè)計(jì)高程高出0.5 m。

3 帷幕灌漿的施工

3.1 鉆孔

鉆孔時(shí)先進(jìn)行序孔的試行，根據(jù)序孔的先導(dǎo)施工效果，確定后續(xù)有關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)是否要做出修改，以防灌注效果不佳。在完善好了各項(xiàng)參數(shù)之后，使用回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)繼續(xù)開(kāi)孔，直徑90 mm、終孔直徑74 mm。

3.2 沖洗

還沒(méi)開(kāi)始灌漿時(shí)，先把清水注入孔底部，起到?jīng)_洗的作用，在觀察到孔中返回的是清水之后，即可停止。孔內(nèi)如有巖芯沉積，要盡量使其殘留厚度不超過(guò)20 cm。

3.3 壓水實(shí)驗(yàn)

采取“簡(jiǎn)易壓水法”[8]，實(shí)施時(shí)壓力設(shè)置為80%的灌漿壓力，維持20 min的不間斷壓水，并且以5 min作為1次間隔，測(cè)試并讀出壓入流量值，計(jì)算透水率時(shí)，取幾次流量值的均值。

3.4 漿液的制備

制漿站分設(shè)于左壩肩和右壩肩上，站內(nèi)有儲(chǔ)漿桶以及高速制漿機(jī)時(shí)刻備用。所用水泥為常規(guī)硅酸鹽水泥；拌制時(shí)，持續(xù)攪拌3 min，時(shí)間只多不能少；過(guò)篩，完成制備。漿液現(xiàn)備現(xiàn)用。

3.5 漿液的灌注

在施工處理中，采用分段灌漿法，自上而下進(jìn)行。最初的灌注壓力可以較低，為0.2 MPa，再大也不宜多于0.5 MPa。漿液的濃度會(huì)從稀到濃，水灰比依次為3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1。當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率減少，或者注入率不變，灌漿壓力升高的情況下，水灰比不能改變。如果某一級(jí)別的漿液注入量超過(guò)300 mL或者灌漿時(shí)間超過(guò)1 h，但灌漿壓力和注入率沒(méi)有變化，則需要改為使用濃一級(jí)的水灰比。在既定的灌漿壓力下，當(dāng)注入率＜0.4 L/min并且連續(xù)灌注1 h，或者注入率＜1 L/min并且連續(xù)灌注

90 min時(shí)，可以結(jié)束該段鉆孔的灌漿。

4 檢查大壩防滲效果

經(jīng)開(kāi)挖取樣、超聲波檢測(cè)和注水試驗(yàn)等方法對(duì)塑性混凝土防滲墻施工的質(zhì)量與防滲效果做檢驗(yàn)。以鉆設(shè)質(zhì)量檢查孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)，檢查帷幕灌漿施工的防滲效果。最終對(duì)大壩的防滲工程施工效果檢測(cè)結(jié)果為：

（1）抽取不同的4處開(kāi)發(fā)，獲取樣本進(jìn)行檢查，未觀察到有明顯分縫，亦無(wú)夾泥現(xiàn)象，成墻質(zhì)量佳。經(jīng)28 d試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，選取的塑性混凝土樣本抗壓強(qiáng)度在2 MPa之上。

（2）抽檢預(yù)埋的超聲波測(cè)管，每組3根、共三組、總計(jì)9根。一組與二組波速正常，塑性混凝土有較好的質(zhì)性，接頭緊密；三組波速比較低，同時(shí)由于該處為泥夾層，所以并不會(huì)對(duì)波速造成很大影響，不需要另行處置。

（3）抽取6個(gè)槽段進(jìn)行鉆孔、注水，驗(yàn)收結(jié)果發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)預(yù)期相符合。

（4）帷幕灌漿質(zhì)量檢查孔的數(shù)量是灌漿孔的10%，檢查孔各個(gè)空段的壓水試驗(yàn)透水率不超過(guò)0.03 L/（min.m.m），均值只有0.0115 L/（min.m.m），有較好的灌漿效果。

5 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合此次大壩防滲工程實(shí)際，認(rèn)為在大壩防滲工程中采取塑性混凝土防滲墻與帷幕灌漿技術(shù)的施工方案整體效果好，塑性混凝土和普通混凝土比較抗?jié)B性能更佳、可適應(yīng)較大變形；帷幕灌漿技術(shù)又是壩基防滲的重要手段，滲透率低、防滲效果佳，兩者的應(yīng)用可以獲得較好的防滲效果，可達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)的加固效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳文銳.塑性混凝土防滲墻結(jié)合帷幕灌漿在長(zhǎng)灣河水庫(kù)大壩防滲處理中的應(yīng)用分析[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2022，49（19）：130-132.

[2] 陳沛.水庫(kù)大壩壩基帷幕灌漿施工質(zhì)量監(jiān)理重點(diǎn)[J].黑龍江水利科技，2020，48（4）：181-184.

[3] 劉玉武.臨澤縣紅山灣水庫(kù)防滲墻下帷幕灌漿施工技術(shù)及質(zhì)量評(píng)價(jià)[J].農(nóng)業(yè)科技與信息，2019（12）：83-85.

[4] 倪樂(lè)峰.混凝土防滲墻在龍門(mén)口水庫(kù)大壩防滲加固設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].水利科學(xué)與寒區(qū)工程，2022，5（11）：121-124.

[5] 曾小波.混凝土防滲墻在水庫(kù)大壩防滲設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].黑龍江水利科技，2022，50（7）：133-136.

[6] 魏祥，盧劍虹，鄒波忠.斯登沃代水電站大壩覆蓋層帷幕灌漿技術(shù)應(yīng)用與研究[J].四川水利，2020，41（1）：48-51.

[7] 鄔增波.試論帷幕灌漿技術(shù)在水利工程施工中的應(yīng)用[J].百科論壇電子雜志，2020（12）：77.

[8] 李浩然.帷幕灌漿技術(shù)在水利工程施工中的應(yīng)用研究[J].百科論壇電子雜志，2020（10）：1513.