吴家园水库拦河坝防渗墙施工技术

富海文

（浙江省水利水电工程局，310020，杭州）

吴家园水库位于浙江省内藻溪支流西溪上，坝址距温州市苍南县城12 km，控制流域面积 32.6 km2，总库容2178万m3。地理位置重要，直接关系下游苍南县城30万人的安全，同时还承担着对藻溪、灵溪等城镇的供水任务。在40多年的运行过程中，虽然经过加固、保坝，但效果并不显著，经过安全鉴定，吴家园水库拦河坝存在填筑质量差，防渗体系不完善，结构稳定、渗流稳定不满足规范要求等情况，急需对拦河坝坝体进行除险加固。

一、防渗墙施工情况简介

吴家园水库拦河坝为黏土心墙土石坝，外部为砂砾石坝壳，坝顶高程49.60m，最大坝高32.49 m，坝顶长232.6m，顶宽4.5m（改建后为6.0m）。据水库老职工介绍，在兴建后期，由于赶抢施工进度，坝体上部填筑质量较差（原坝体填筑疏松），地质情况相当复杂；此外，前期由于政策处理等原因，工程正式开工已经到10月，次年4月中旬即进入汛期，施工工期短。

吴家园水库大坝加固采用单排C10低弹模混凝土防渗墙加固方案，墙体厚度 0.8 m，长度 232.74m，墙底深入坝基弱风化基岩内1.0m（局部加深），最大墙深67.0m。根据设计长度将防渗墙划分为29个槽段，每个槽段长8 m，计划成墙面积10144m2。改建后大坝轴线较原坝向下游移2.15 m，防渗墙中心线位于改建后大坝轴线下游0.1 m，上部新建“L”形混凝土防浪墙。

二、防渗墙施工技术难题和解决方案

在本工程混凝土防渗墙施工中遇到一些技术难题，其中主要有：①单排防渗墙对孔位位置及槽孔垂直精度要求高；②地质情况复杂，在钻打槽孔的过程中，发现坝顶高程下12 m处有一砂卵石层，存在严重漏浆现象；③槽孔底部浮渣、浮泥淤积严重，接头孔墙身夹泥难于清洗；④防渗墙与两岸坝头连接部位岩体连接，防渗墙基础与岸墙基础连接；⑤由于工程原因，需要对坝体的左右岸山体进行爆破，爆破产生的震动波可能使已成墙的墙体产生裂缝乃至断桩，影响坝体稳定及防渗。

1.孔位及槽孔垂直精度控制

由于本工程地质条件主要为心墙黏土地层，在现有的机械技术条件下，为有效保证防渗墙精度，需要先控制导向槽的精度。先在左右两岸设置半永久性的轴线控制点，按控制点严格控制导向槽位置及浇筑厚度，确保浇筑成槽以后槽宽1.0m且以轴线为中心距上下游各50cm；其次在槽段的下游两侧的槽板梁上口顶面，设置单孔中心点，并标明单孔的孔号和孔位，在施工槽段两侧的上游侧设立防渗墙轴线临时基准桩，用于检查各孔位置。主要采用钻劈法（主孔钻进，副孔劈打），采用 10台CZ—30型冲击式钻机并配以 1.3～2.5 t的十字冲击钻头和空心长钻头造孔。为保证垂直精度（孔斜不大于0.4%），主、副孔钻进主要依靠冲击钻的切削作用成孔，开槽精度控制在1∕2000以内并用抓斗抓取碎石渣，对于其中的小墙劈打要移到小墙中心，且劈打时控制冲程，轻打稳打，同时施工中采用多种监测手段，有效保证孔位的平直和槽孔垂直度。

2.防塌堵漏措施

原坝体填筑质量较差，较为疏松，地质条件复杂，施工前已有预计，故确定在30m高程以上，用十字钻造孔，禁止使用空心钻造孔，压实上部土体，减少塌孔风险。但在钻打槽孔时，发现坝顶向下12m处存在砂卵石层，这一高程漏浆情况严重，在大坝下游多处出现明显渗漏点，导致多个槽段在造孔过程中出现塌孔，且在回填之后继续造孔时又出现塌孔，多槽段出现塌孔导致施工平台下陷。为解决这一问题，首先适当加大制备的泥浆比重，适量掺入外加剂，并且加入木屑，对集中渗漏通道进行堵漏；其次对严重坍塌引起施工平台下陷的槽段采用先将坍塌槽段下部用黏土进行回填，上部约4m用素混凝土浇筑回填，填高下陷的平台，待上部混凝土达到一定强度后再进行造孔。

3.槽底浮渣浮泥与防渗墙接头处理

采用泵吸式反循环与抽砂筒法相结合的施工方法进行孔底清淤，在临浇筑前，进行清孔换浆，降低泥浆中的含泥量，同时合理安排清孔及浇筑时间，尽量缩短终孔验收和浇筑的时间间隔，减少泥渣的沉淀，保证1小时内孔底落淤厚度在10cm以内，表现为清孔验收时抽取的泥浆含泥沙量少于5%，即可保证在浇筑时混凝土与基岩有效连接。

在有接头孔混凝土浇筑过后24小时，基本凝结产生强度并保证垂直度的前提下，采用钻机钻打接头孔。在二期槽段浇筑混凝土前用多极刷子钻头对孔壁连接位置进行长时间的刷洗，直到刷子钻头上不带泥屑为止，保证刷洗质量，并使得一期槽段与二期槽段混凝土紧密连接，保证了墙体有连续稳定的抗渗性。此后的双孔超声波探查结果显示被测槽段间均质性、密实性好，无明显夹泥层。

4.墙岸连接

为了确保坝体两岸坝头连接部位岩体、防渗墙基础以及岸墙基础的紧密连接，防止在两坝头处出现绕坝渗流，需对防渗墙、岸墙及连接部位岩体进行防渗处理。本工程采用开挖连接处、再辅以C20混凝土回填，并且采用帷幕灌浆来进行处理。最窄处不小于2.4 m，长度左岸岸墙为4.5 m，右岸岸墙为5.83m。与新建混凝土防渗墙的连接处采用凿凹槽、设垂直止水铜片并用二期混凝土连接。底部建基面和山体连接处采用人工开挖至弱风化岩，在底面和侧面岩体再凿出止水槽，经设计地质工程师现场地质验收合格后再进行混凝土岸墙浇筑。岸墙一次性浇筑完成，中间未留设施工缝。采用一台“JS750”人工智能、自动计量的搅拌机拌制混凝土，拖拉机运输车将混凝土运送到仓面，二次人工搅拌入仓，用振动棒振捣密实。

为了确保混凝土和大坝左右岸岩基接触良好，对左右岸的可能渗漏点利用帷幕灌浆进行封堵，共布置50孔（右岸 20孔，左岸 30孔），采用单排分三序进行，孔距2.0m，左岸帷幕延伸到正常蓄水位+0.5 m与相对隔水层线相交处，右岸帷幕延伸到溢洪道与左岸帷幕相连接，灌浆压力0.3 MPa，造孔采用钻机造孔。对固结灌浆和帷幕灌浆的检查孔进行压水试验，结果表明灌浆后各孔段在规定水压力下的透水率均满足设计透水率标准。

5.爆破控制

大坝右岸溢洪道改建需要对溢洪道右侧山体进行爆破，大坝左岸上游离大坝50m处进行石料的开采爆破。为了防止地震波可能会对已浇筑成墙的防渗墙体的破坏，组织有关人员、专家进行安全评估，并要求施工单位在靠近大坝一侧进行爆破时采用浅孔小炮的爆破方式。加强对墙体及帷幕灌浆的检查，利用超声波对墙体进行探查。超声波探查采用RS-ST01C非金属声波仪对4个槽段6个检测孔进行了双孔超声波探查。

结果显示混凝土波速正常，均质性、密实性好，槽段与槽段间无明显夹泥层。

三、经验及教训

在吴家园水库除险加固坝体防渗墙工程的施工中，由于前期地质勘探工作不细，对拦河坝坝体地质情况估计不足，在钻打防渗墙槽孔时，出现2次大规模的塌孔，导致整槽段坍塌，施工平台下陷，坝体横向劈裂，不但严重影响了工期，而且造成了巨大的经济损失。为此，本次工程重新对坝体进行地质勘探，做了地质勘探补充报告，完整地描述了地质状况，并且增强施工人员的防塌意识，增加泥浆泵，提高泥浆的补充速度，对于储备数量不足的黏土抓紧备料，并在发生塌孔时迅速进行回填。减少坍塌的可能性，保证防渗墙施工按时顺利地完成。

此外，在防渗墙混凝土配合比确定的过程中，碰到了在复杂土质条件下确定合适的抗压强度、弹模指标等问题。为此，要求施工方试验室对防渗墙塑性混凝土配合比进行试验以达到设计提出的小于等于4800mPa的要求，并出具试验报告。根据防渗墙混凝土应具有良好的和易性、黏聚性及较大扩散性的施工特点，以满足混凝土自密实要求。需确定以下参数：①水胶比是决定混凝土强度、抗渗性及耐久性的重要参数，故选用0.55、0.59、0.62三种水胶比进行对比试验；②在混凝土中掺入膨润土可以有效降低模强比，提高抗渗性，并保证混凝土具有良好的和易性，故选取20%、25%、30%进行对比试验；③砂率的变动会使骨料的比表面积发生明显变化，将对混凝土拌合物的流动性、黏聚性产生显著的影响，综合考虑所用砂的粗细及石子粒级，选用46%、47%、48%三种砂率进行比较试验；④混凝土单位用水量的多少是控制混凝土拌合物流动度大小的主要参数，本次试验混凝土单位用水量应为拌合物坍落度180～220mm、扩散度340～400mm时的用水量。经试验得出，水胶比在0.55～0.62之间、掺入膨润土量在20%时、砂率在46%～48%之间、用水量在 220～235 kg/m3之间均能满足设计要求。防渗墙试块及钻孔取芯试验结果表明，防渗墙抗渗满足设计标准W8，弹模满足设计标准，抗压强度达到C10混凝土标准。

四、结 语

吴家园水库除险加固工程的重点是拦河坝防渗系统的施工，而拦河坝防渗系统施工的重点又是防渗墙施工，防渗墙的施工质量关系到整体工程加固的效果。虽然遇到了一些问题，但是在现场代建、监理和施工人员的共同努力下，解决了在复杂坝体地质条件下进行防渗墙施工的难点，保证了防渗墙的成墙质量，确保本次除险加固达到既定的目标。

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