色尔古水电站混凝土防渗墙的施工及质量控制

任明武

（葛洲坝集团项目管理有限公司，湖北 宜昌 443000）

0 引言

混凝土防渗墙在水利水电工程施工中应用非常广泛，它是对闸坝等水工建筑物的松散透水地基进行垂直防渗处理的主要措施之一，其施工质量直接关系到工程基础的防渗质量，对保证地基的渗透稳定和闸坝安全、充分发挥工程效益具有重要作用，因而必须严格保证防渗墙的施工质量。本文结合色尔古水电站工程实际，对混凝土防渗墙的施工及质量控制方法进行了小结。

1 工程概况

四川省色尔古水电站首部枢纽工程基础防渗由全封闭式混凝土防渗墙和帷幕灌浆组成，布置在闸前铺盖及左岸混凝土挡水坝下部，防渗墙设计厚度0.8 m，底部深入基岩1 m以上，最大槽孔深度36.5 m，轴线总长134.40 m，共划分为20个槽段，一期4个槽段，二期16个槽段，总工程量2759.75 m2。闸坝地基地层结构复杂，属砂卵砾石层，孤石、漂石含量高，为强透水性。

2 防渗墙施工

2.1 防渗墙施工平台及导向槽布置

防渗墙施工平台由钻机平台、导向槽和倒浆平台组成。导向槽是标定防渗墙位置的基准，对槽孔开挖起导向作用并锁固槽口，保持泥浆压力，防止坍塌和阻止废浆脏水倒流入槽，为安置导管和埋设仪表等作定位及支承。导向槽利用反铲沿防渗墙轴线挖出上部覆盖层后立模浇筑混凝土，导向槽净宽100 cm，为矩形槽，钻机平台侧导向槽配置4根φ16 mm钢筋。导向墙修筑的技术要求为:①整体墙顶高程允许偏差±1 cm；②单幅墙顶高程允许偏差±0.5 cm；③墙间净距允许偏差±0.5 cm；④内墙垂直度允许偏差≤0.2%。导向槽的中心线即是防渗墙的设计中心线，要求最大偏差小于3 cm。同时施工平台需布置冲浆沟、排渣沟、集污坑。施工平台剖面见图1。

图1 混凝土防渗墙施工平台剖面 （单位除注明外，cm）

2.2 防渗墙施工工艺

混凝土防渗墙施工工艺流程见图2。

图2 混凝土防渗墙施工工艺流程

2.3 泥浆制备

泥浆的质量直接关系到防渗墙造孔时的固壁效果，如果泥浆质量不符合要求，很可能会引起塌槽事故，因而制备泥浆所用黏土必须按规范要求选取，本工程所用黏土为从都江堰采购的优质黏土，质量满足要求，所制泥浆性能符合DL/T 5199—2004《水电水利工程混凝土防渗墙施工规范》中的有关要求。

2.4 防渗墙造孔

2.4.1 造孔设备

根据本工程地层漂石、大孤石含量比较高以及渗透性强等特点，选用了CZ-30型冲击钻机造孔，该设备便于操作和维护，并已在同类型工程施工中得到很好的应用。

2.4.2 造孔方法

防渗墙造孔采用 “钻劈法”。施工按照先Ⅰ期槽、后Ⅱ期槽的顺序进行，待相临的Ⅰ期槽孔施工完成后再施工Ⅱ期槽孔。同一槽孔遵循先主孔钻进、后劈打副孔成槽的原则，在主孔未终孔时不得劈打副孔。奇数孔为主孔，偶数孔为副孔。施工中当主孔钻至设计深度后再劈打副孔，最后打 “小墙”，形成槽孔。

由于槽孔两端的主孔的垂直度将直接影响与Ⅱ期槽段的连接，影响整个防渗墙施工的连续性，而中部的主孔也将影响到劈打副孔的垂直度，因此钻进主孔时要求孔位必须准确，垂直度必须符合规范要求。槽孔到达设计深度后，由现场工程师进行确认，经批准后终孔。

副孔采用 “劈打法”，由于与副孔相邻的均为已经钻进的主孔，有两个自由面，因此成孔速度较快。副孔全部终孔后，需要 “找”主、副孔间的 “小墙”。最终造出符合要求的规整槽孔。典型槽段布孔划分见图3。

图3 典型槽段内主副孔的划分 （单位:m）

2.5 混凝土防渗墙质量控制措施

（1）混凝土防渗墙接头孔采用套打一钻的钻凿套接法施工，在Ⅰ期槽混凝土浇筑完毕且具有一定强度后 （≥24 h），经现场监理工程师验收后进行。

（2）施工过程中要严格控制孔形，包括孔位、孔宽、孔深和孔斜等。孔形的检查与验收一般采用测量的办法，即先确定设计轴线及主、副孔中心位置，然后根据实际钻孔的中心位置量出其偏差。采用SET2110全站仪进行现场放样定位；采用 “重锤法”监控孔斜率；采用专用测绳测量孔深；通过钻头测量孔宽。

（3）槽孔质量要求及控制措施。①各单孔开孔中心线位置在设计防渗墙中心线上、下游方向的误差不得大于3 cm。②槽孔应平整垂直，防止偏斜。孔位允许偏差不得大于3 cm；槽孔两端主孔孔斜率不得大于0.2%，其余槽孔孔斜率不得大于0.4%，遇含孤石、漂石地层以及基岩面倾斜度较大等特殊情况时，孔斜率控制在0.6%以内，相邻孔不得异向；整个槽孔孔壁要求平整，无梅花孔、探头石和波浪形小墙等。③Ⅰ、Ⅱ期槽孔接头套接孔的两次孔位中心在任一深度的偏差值均不得大于1/3墙厚，并采取措施保证设计墙厚。④Ⅰ期槽孔两端主孔经检查合格后，方可钻劈副孔。经检查槽孔中任意高程水平断面上均无梅花孔、探头石和波浪形小墙等，施工质量符合设计和规范要求。槽孔终孔后，报告现场质检工程师会同监理、业主进行孔位、孔深及孔形的全面检查验收，合格后进行清孔换浆。

（4）基岩鉴定。两岸边防渗墙深入弱风化基岩面以下1 m。为了掌握地层岩性及防渗墙底线高程，沿防渗墙轴线布设先导孔，钻取芯样进行鉴定，并描绘出地质剖面图，以指导施工。

2.6 防渗墙清孔

（1）清孔采用抽筒换浆法，在清孔的同时不断向孔内补充新鲜泥浆，另外，Ⅱ期槽的接头孔采用钢丝刷子钻头上下刷洗孔壁，直至刷子钻头上不带泥屑、孔底淤积不再增加后，经现场监理工程师检查验收达到设计要求时终止。

（2）清孔换浆结束后1 h，如果孔底淤积厚度≤10 cm，泥浆样取自孔底以上0.5 m处，泥浆密度≤1.10 g/cm3，马氏漏斗粘度≤30 s，含砂量≤10%，即各项清孔指标满足规范要求时，则清孔验收合格，此时由监理工程师签发清孔验收合格证，然后方可进行下道工序的施工。

2.7 特殊情况处理

（1）漏浆、塌孔、渗水处理。施工中应储备足够的堵漏材料以备用。在造孔过程中，遇漏浆、塌孔等事故时，采用改善泥浆性能，加大泥浆密度，向孔内加入黏土、锯末及水泥等措施，确保孔壁稳定和槽孔安全。在部分漏浆、塌孔比较严重的槽段，在泥浆中加入少量水泥效果很好；因本工程地层透水性强，部分槽段在造孔施工时沿河流方向渗水特别严重，若处理不好极易引起塌槽事故，为此，在渗水严重的槽段，在防渗墙上游侧采用了固结灌浆措施，既有效阻止了渗水，也防止了槽孔塌孔，确保了防渗墙的施工进度。

（2）掉钻、埋钻处理。在防渗墙施工中经常会发生掉钻、埋钻等孔内事故，施工过程中出现掉钻或埋钻时，立即组织人员分析事故发生的原因，采取 “绳套法”、“打捞法”或 “埋钻移位处理法”等方式进行处理，充分保证工程施工的顺利进行。

（3）砂层处理。钻进中遇砂质地层时，严格控制抽渣次数和时间，加大泥浆密度，向孔内投入大量的黏土和块碎石，反复冲击加固孔壁。

（4）漂、孤石处理。造孔过程中，遇漂石、孤石以及风化岩块等影响钻进工效时，在确保孔壁安全的前提下，采用孔内定向聚能爆破，在漂、孤石比较富集的部位采用钻孔预爆等来提高钻进工效。

2.8 混凝土原材料质量控制

2.8.1 混凝土配合比参数选定

严格按照设计下发的 《混凝土防渗墙施工技术要求》中第6.2条，对混凝土施工配合比进行了设计，在多方论证的同时，采用不同厂家、不同品种的P.O32.5水泥设计了多个配合比，并通过配合比试验确定最终的施工配合比 （见表1）。

在配制前，分批进行了原材料性能检测，并于使用前5 d报经监理人批准。经施工期间的随机取样检验，以及对防渗墙的取芯试验结果表明，色尔古水电站首部枢纽工程防渗墙的混凝土施工配合比的各项指标均满足设计和现行规程规范要求。

2.8.2 混凝土施工物理特性要求

混凝土入孔时的坍落度为18～22 cm；扩散度为34～40 cm；坍落度保持15 cm以上的时间不少于1 h；混凝土的初凝时间不少于6 h，终凝时间不宜大于24 h。

2.9 防渗墙墙体混凝土浇筑施工及质量控制

防渗墙混凝土统一由拌和系统按施工配合比拌制，用6 m3专用罐车运输，混凝土的拌和、运输要保证能连续浇筑，若因故中断，中断时间不得超过30 min。

浇筑混凝土采用泥浆下直升导管法，混凝土浇筑导管的下设间距必须符合设计及DL/T 5199—2004《水电水利工程混凝土防渗墙施工规范》要求。在槽孔清孔验收合格后下设浇筑导管，导管采用法兰盘连接，管径φ220 mm，导管定期进行密闭承压试验检测。Ⅰ期槽孔两端的导管距孔端小于1.5 m，Ⅱ期槽孔两端的导管距孔端1.0 m，导管间距不得大于3.5 m，当孔底高差大于0.25 m时，导管中心放置在该导管控制范围内的最低处。混凝土浇筑前每个导管均下入隔离球塞，开始浇筑时先在导管内注入适量的水泥砂浆，并准备好足够数量的混凝土，以使隔离球塞被挤出后能将导管底端埋入混凝土中一定深度 （1～6 m）。

混凝土浇筑施工工艺及质量控制措施为:

（1）混凝土运输及浇筑强度应不小于最大计划浇筑强度的1.5倍。采用直升导管法浇筑防渗墙水下混凝土，混凝土用搅拌车运至槽孔口分料斗，由分料斗分料入槽浇筑。在浇筑过程中，控制各料斗均匀下料，并根据混凝土上升速度起拔导管。混凝土必须连续浇筑，槽孔内混凝土上升速度宜控制在3～7 m/h，并连续上升至墙顶高程，相应导管埋深为2～6 m，相邻导管底高差不大于4 m。

（2）槽孔内混凝土面应均匀上升，其高差要求控制在0.5 m以内。每30 min测量一次混凝土面高程，每2 h测定一次导管内混凝土深度，并及时填绘混凝土浇筑指示图，以便核对浇筑量；在开始和结尾阶段适当增加测量次数。防渗墙混凝土终浇顶高程应高于设计墙顶50 cm。

表1 混凝土防渗墙施工配合比

（3）浇筑混凝土时，孔口设置盖板，防止混凝土散落在槽孔内。槽孔底部高低不平时，从低处浇起。不符合质量要求的混凝土严禁浇入槽孔内，同时应防止入管的混凝土将空气压入导管内。

（4）在混凝土浇筑时将根据监理人的指示在机口或槽口入口处随机取样，检验混凝土的物理力学性能。

（5）浇筑混凝土时，如发生质量事故应立即停止施工，并及时将事故发生的时间、位置和原因分析报告监理工程师，并按规范要求和监理工程师批准的处理意见进行处理。

3 防渗墙质量控制效果

本工程在一 期和二期混凝土防渗墙成墙28 d后，按四方要求布置了6个质量检查孔，用SGZ－ⅢA型回转式钻机，用φ91 mm金刚石钻头完成了防渗墙质量检查孔钻孔取芯，进行了芯样检查和钻孔压水试验。芯样检测和压水试验结果表明，防渗墙成墙质量较好，混凝土密实，无气泡、夹泥等现象，压水试验成果均满足设计要求 （透水率≤1 Lu），混凝土芯样长度基本上在1 m左右，最长达2.04 m，检查孔封孔采用机械压浆封孔法。由监理抽取6组混凝土芯样送试验室，并在专业监理工程师的监督下进行了强度、抗渗性、轴心强度与静力抗压弹性模量试验，各项指标均满足设计要求。

4 结语

随着国民经济的迅速发展，水利水电工程将越来越多，混凝土防渗墙的应用将越来越广，对其技术、质量要求也越来越高。在混凝土防渗墙施工过程中，只要加强各工序的施工质量控制，尤其是加强槽孔造孔、清孔、混凝土浇筑工序的质量控制，一定能有效保证混凝土防渗墙的施工质量。

［1］DL/T 5199—2004 水电水利工程混凝土防渗墙施工规范［S］.

［2］水利水电施工工程师手册［M］.北京:中科多媒体电子出版社，2003:478－504.