浅谈混凝土防渗墙的工程设计

何海云

（惠东县水利水电工程勘测设计室，广东 惠东 516300）

随着塑性混凝土防渗墙施工工艺技术的不断发展，将混凝土防渗墙技术应用于土坝防渗加固，已成为水利工程防渗加固的一项重要措施。塑性混凝土是指水泥用量较低，并掺加一定量的黏土等材料的大流动性混凝土，具有低弹模和大应变等特性。本文以尖坑水库防渗加固方法为例，介绍混凝土防渗墙设计方法，提出了墙体抗压强度、弹性模量等设计指标，指出了成墙技术应用中应注意的具体问题。

1 工程概况

尖坑水库位于广东省惠州市惠东县，该水库于1971年开工，1978年竣工。该水库坝址以上控制集雨面积为2.3 km2，水库校核洪水位为77.74 m，设计洪水位为77.14 m，正常蓄水位为74 m；水库总库容为154万m3，设计灌溉面积为2 000亩，是一宗以灌溉为目的的小（一）型水库。该水库坝体为碾压式均质土坝，坝顶高程为80 m，坝顶长140 m，坝顶宽3.5 m，最大坝高为19.3 m。该水库存在的主要问题有：坝基清基不彻底，坝基透水层较厚；大坝土质含砂率较大，造成渗漏量大，存在较大的安全隐患。

2 防渗加固方案选择

根据地质勘察报告显示，该水库主坝土质较疏松，含砂率偏大；坝址位置弱风化层顶埋深较大，坝中部部分坝基至弱风化层外，其他部分均只清基至强风化基岩层，两坝肩基岩透水率达28.5～12.6 Lu。经现状渗流、稳定计算，现大坝坝体下游浸润线较高、下游最大逸出的渗透坡降及坝坡稳定安全系数不满足规范要求。

根据该水库的安全隐患问题，本工程采用的防渗措施为前坡黏土斜墙防渗，由于坝基透水层较厚，采用黏土截水槽时需大量开挖，施工较困难，故采用混凝土防渗墙。其优点是：不需要大量开挖基础、施工进度快、省材料、造价较低、防渗效果好，但需要一定的机械设备。

3 工程设计

3.1 黏土斜墙的设计

按构造和施工要求，斜墙顶部的厚度应考虑机械施工的最小宽度，该水库确定斜墙顶部厚度为2 m。底部厚度为H/8，且不得小于3 m，取其中的大值，H＝17.04 m，H/8＝2.13 m，确定斜墙底部厚度为3 m。斜墙顶部高程为校核洪水位高程77.74 m。斜墙两侧与坝壳之间设置过渡层，以防渗流将斜墙黏土颗粒带走，并有利于与坝壳紧密结合。过渡层从斜墙底部一直延伸到顶部。

3.2 混凝土截水墙设计指标

本工程墙体抗压强度：2.5 MPa≤R28≤5.0 MPa（模强比150～500），弹性模量E600～800 MPa，渗透系数K＜1×10－7cm/s，允许渗透比降：［J］＝80。为达到上述指标，要求的材料如下：水泥强度等级不低于32.5，黏土含粘粒量大于50，砂优先选用新鲜的石英含量高的河砂，级配曲线均匀、连续，细度模数为2.4～2.8；粗骨料采用天然卵石、人工碎石均可，石子的粒径尺寸由大到小应连续，并组成平滑的凸型颗分曲线，最大骨料粒径不大于20 mm。

3.3 混凝土防渗墙厚度

防渗墙厚度的确定一般要考虑以下几点因素：①有足够的抗渗及耐久性能；②满足结构强度要求；③满足变形要求；④施工设备。

在实际施工中，为了增加混凝土防渗墙的柔性，使之能适应较大变形而不致发生裂缝，在混凝土中掺加15%～30%的黏土。混凝土防渗墙的允许坡降约为40～80，墙厚一般为0.6～0.8 m。考虑施工和强度等因素，最后确定该工程的防渗墙厚度为0.6 m。

3.4 混凝土防渗墙深度

由于槽底或多或少地存在着泥浆、岩粉、碎屑等物的沉淀和淤积层，故应将防渗墙伸入基岩一定程度，以保证有较好的防渗效果。故混凝土防渗墙对弱风化基岩的嵌入深度不小于0.5 m。

3.5 混凝土防渗墙顶部与防渗体的结合处理

混凝土墙顶部与防渗体的结合，应妥善处理。由于防渗墙两侧砂卵石沉降，使防渗体产生不均匀沉降，对防渗墙产生附加压力，这种附加压力达到其上土桩静压力的3～4倍。因此，防渗体与防渗墙结合部位常发生塑性破坏而漏水。该问题采用的处理办法是：将防渗墙伸入防渗体内一定的深度，使接触渗径有足够的长度，根据其它已完工程的经验，接触渗径一般均控制在1/5～1/4 H左右，H为防渗体上下游水头差；混凝土墙伸入防渗体的部分，在地面立模浇筑，要表面光滑，作成楔形体，并在其周围填筑高塑性黏土形成塑性变形区，仔细夯实，保证结合良好。

4 混凝土防渗墙成墙技术应用中应注意的问题

4.1 混凝土防渗墙的施工顺序

本工程混凝土防渗墙为圆孔型，施工顺序为：先用冲击钻在地基中钻出60 cm的钻孔，先钻第一期孔（间隔一孔），浇筑混凝土一周后，再钻第二期圆孔，浇筑第二期混凝土，形成连续的混凝土防渗墙。两期混凝土连接处，应保持15 cm的搭接长度。另外应注意的是，防渗墙的混凝土应有足够的抗渗性及耐久性，不受地下的侵蚀和溶蚀；初期的强度不宜太高，以便于二期孔的钻进；并具有较低的弹性模量，使墙体能适应一定的变形。

4.2 导管堵塞

浇筑混凝土过程中有时会发生导管堵塞，针对导管堵塞将导管全部拔出、冲洗，并重新吊放，用泥浆泵抽净导管内泥浆后继续浇筑，核对混凝土面高程及导管长度并确认重新下设导管的插入深度。

4.3 成墙浇筑的连续性

混凝土浇筑具有相当高的连续性，浇筑过程中应尽量避免机械故障、浇筑事故等原因造成的浇筑中断，因故中断不得超过30 min。同时为保证混凝土面质量，槽内混凝土上升速度不得小于2 m/h。当砼浇筑不畅时，可以上下抖动导管，但上提导管的幅度比不应超过30 cm，浇筑过程中如果发现导管漏浆或者混凝土中混入泥浆，应立即停止浇灌，及时采取适当措施，切勿久拖不决，以免造成槽内混凝土失去流动性，带来更大的损失。

5 结束语

混凝土防渗墙在尖坑水库除险加固工程的运用，表明混凝土防渗墙可以有效的解决大坝坝体、坝基渗漏问题，而且施工方便、工效高、工期短、节约水泥，从而降低了工程成本，是水库大坝防渗加固较好的选择方案。同时通过该工程的实施，进一步了解了这一新技术、新工艺在大坝防渗中的应用，为以后的类似工程积累了宝贵的经验。