混凝土防渗墙在大通河纳子峡水电站技术应用

摘要：介绍了防渗墙施工技术的主要工艺流程，最后通过现场验收，墙体的抗渗能力完全满足设计要求，具有一定的使用参考价值。

关键字：防渗墙技术应用

中图分类号：TU375 文献标识码：A

1．工程概况

纳子峡水电站位于青海省东北部的门源县燕麦图呼乡和祁连县皇城乡的交界处，地处大通河上游末段。电站是大通河流域年调节的“龙头”电站。坝型为混凝土面板堆石坝，河床平趾板基础置于密实覆盖层上，趾板宽度8.0m，厚度0.8m，砂砾石覆盖层采用防渗墙进行防渗处理，混凝土防渗墙轴线平行于坝轴线布置，墙厚1.2m，墙底嵌入基岩强风化层0.8m，最大深度23m。防渗墙与趾板之间采用混凝土连接板连接。

2防渗墙施工工艺

2.1导墙施工

导墙,也称导向槽，是防渗墙施工之前修建的临时构筑物，它对防渗墙的施工是必不可少的，导墙的作用是为钻孔机具导向、蓄存泥浆和防止槽口坍塌,同时可作为施工时水平与竖直测量的基准,在导墙的施工中重点是防止导墙开裂和位移变形。因此在工程施工中根据施工机械选择不同类型的导墙很重要，导墙拆模后应立即在墙间架设支撑。

2.2造孔方法

本工程防渗墙采用CZ-30型冲击钻机“钻劈法”造孔成槽，先钻进主孔，到设计终孔孔深后，再劈打副孔；采用粘土泥浆或膨润土浆护壁，及时监控泥浆各项性能指标；确保携带岩碴和维护孔壁稳定的能力；“抽筒抽取法”并结合“新鲜泥浆置换法”清孔；“泥浆下直升导管法”浇筑混凝土。

2.3槽段划分及连接

合理划分槽段原则是不影响槽壁的稳定性,槽壁的稳定性尽可能的减少接头数量, 不但可以提高施工效率,还可以提高防渗墙的防水性和整体性，本工程槽段划分为两期，槽段划分采用一种槽长，槽孔长度为7.0m，即3个1.2m的主孔和2个1.7m的副孔，槽段连接采用“套打一钻”法施工，即一期槽段的混凝土达到一定强度（24h）后，用冲击钻将接头孔中的混凝土凿掉，形成一、二期槽段间的接头孔。具体形式见图

2.4固壁泥浆

选用粘土时，粘土含量必须大于50％，塑性指数大于20，含砂量小于5％，SiO2与Al2O3含量的比值为3～4。纯净泥浆一般难以完全达到使用要求，这时要加入泥浆处理剂改善浆液性能。如果泥浆失水量过大，胶体率和稳定性均不合格，一般可考虑加入碳酸钠处理。 碳酸钠的加量一般为土重的0.3%～1.2%，随着加入碳酸钠数量的增加，钙质粘土改性为钠质粘土，土的颗粒在水中更加分散，胶体粒子的数量增加，泥浆失水量降低，并使粘度有某些提高。本工程采用1500l的搅拌槽进行泥浆搅拌。

制备、使用与检验采用表1泥浆配合比进行搅拌，搅拌30分钟后进行检测达到表2固壁泥浆性能指标。

表1 泥浆配合比

项目 粘土 Na2CO3 水

数量(kg) 12.5～20 0.4～0.625 100

表2 固壁泥浆性能指标

项 目 单 位 性能指标 试验用仪器 备注

密 度 g/cm3 1.1～1.2 泥浆密度计

漏斗粘度 s 18～25 500/700ml漏斗

含 砂 量 % ≤5 含砂量测量器

胶 体 率 % ≥96 量筒

稳 定 性 ≤0.03 量筒、泥浆比重称

失 水 量 ml/30min ＜30 失水量仪 又称为滤失量

泥 饼 厚 mm 2～4 失水量仪

1 min静切力 Pa 2.0～5.0 静切力计

pH值 7～9 pH试纸或电子pH计

对新拌制的泥浆每天做一次粘度、比重、含沙量测试，根据造孔需求随时调整泥浆配合比。

2.5孔形控制

孔形控制是验收项目项目包括：深度、厚度和孔斜。防渗墙设计墙厚1.2m通过施工钻具（钻头）达到的；深度在确定基岩弱风化层后0.8m为终孔深度；孔斜指标为不得大于0.4%，含孤石、漂石地层以及基岩面倾斜度较大等特殊情况，孔斜率应控制在0.6%以内，一、二期槽孔接头搭接的两次孔位中心在任一深度的偏差值，不得大于设计墙厚的1/3,并应采取措施保证设计墙厚。

2.6孔深验收和基岩鉴定

防渗墙嵌入基岩弱风化层规定为0.8m，测量前应将抽筒取出的岩样进行妥善保管同时做好相应孔深记录。防渗墙单孔主孔施工进入岩层后，每20cm追踪检查岩样，详细记录基岩顶面的深度并做好相应的岩样保存，根据通过岩样的分析判断孔底到达位置的岩性，最后根据设计和监理要求确定相应的终孔深度。

2.7清孔换浆和接头刷洗

槽段终孔后，即开始组织清孔换浆工作，Ⅱ期槽孔终孔后还要进行接头孔的刷洗。在清孔换浆时，清孔采用抽筒换浆法，用抽筒将孔内的砂、石浆液抽出孔口废弃，同时向槽内补充新鲜泥浆，换浆量约为槽孔内泥浆总量的1/3。

二期槽孔清孔换浆结束前，用钢丝刷子钻头洗刷一期槽孔端头的泥皮和地层残留物。以刷子钻头上基本不带泥屑，孔底淤积不再增加为合格标准。

2.8清孔换浆结束标准

清孔结束一小时后，在槽孔底部0.5m处取泥浆样，进行泥浆试验。如果达到结束标准，即可结束清孔换浆的工作。清孔换浆1h后应达到的标准：孔底淤积厚度≤10cm，槽内泥浆密度≤1.3g/cm3，马氏漏斗粘度≤30s，含砂量≤5%。

3.混凝土浇筑

施工期间根据实验室提供的配合比，墙体混凝土材料物理力学性能指标见表3

表3 混凝土物理力学性能设计指标

项 目 性 能 指 数

强度标号 C15

抗渗标号 W8

渗透系数 ≤10-6cm/s

坍落度 18～22cm

扩散度 34～40cm

初凝时间 ≥6h

终凝时间 ≤24h

3.1原材料技术指标

水泥：32.5普通硅酸盐水泥，品质应满足国标GB175-99要求。

砂：采用河砂，细度模数2.4～2.6，含泥量不大于3%，饱和面干吸水率不大于1.60%。

骨料：采用天然砾石，最大粒径不大于40mm，含泥量不大于1%，饱和面干吸水率不大于1.50%。

外加剂：应符合《DL/T5100－1999》的有关规定。

水：应符合砼拌和标准《JGJ63-89》。

3.2浇筑导管

混凝土浇筑导管采用快速丝扣连接Φ250的钢管，在每套导管的上部和底节管设置长度为0.3～1.0m短管，导管接头要设有悬挂设施，孔口支架承受力要大于混凝土充满导管总重量的2.5倍以上。

3.3导管下设

导管应布置在防渗墙中心线上，按照配管图依次下设，每个槽段部设2套导管间距一般不宜大于3.5m，导管距槽孔两端或接头管的距离宜为1.0～1.5m。

3.4混凝土开仓、入仓

混凝土卸入槽口储料—分料斗由其分流到各个溜槽内流入导管顶部料斗。混凝土开浇时采用压球法开浇。在开浇前必须先在导管内注入砂浆，并准备好足够的混凝土，以便隔离球能够被挤出，同时能将导管底端埋入混凝土1.0m以上。

3.5浇筑过程控制

导管埋入混凝土的深度控制在1～6m之間，以免泥浆进入砼和埋深过大出现筑管。

槽孔内混凝土面要均匀上升，高差控制在0.5m以内，浇筑速度不能小于4m/h。定时测量槽内混凝土面及管内混凝土面，填写浇筑资料，同时指导拆除导管。当槽孔内的深度高低不平时，从低处浇起，浇到与高的齐平时，同时浇筑。

3.6防渗墙工程技术指标与质量要求

表4防渗墙工程技术指标与质量要求

序号 检查项目 检验方法 质量标准

1 造

孔 槽孔中心偏差 现场测量 ±3cm

2 终孔孔深 现场测量 不小于设计孔深

3 孔斜率 现场测量、计算 不大于0.4％，特殊情况不大于0.6％

4 槽孔宽度 剧钻头直径 满足设计要求

5 清

孔 接头刷洗 现场测量 刷子基本不带泥屑，孔底淤积不再增加

6 孔底淤积 现场测量 ≤10cm

7 泥浆密度 比重称 ＜1.3g/cm3

8 泥浆粘度 500/700漏斗 ≤30s

9 泥浆含砂量 含砂量器（杯） ≤5％

10 混凝土浇筑 导管间距埋深 现场测量 符合设计要求

11 砼上升速度 现场测量、速度 ≥2m/h

12 砼塌落度 现场测试 18～22cm

13 砼扩散度 现场测试 34～40cm

14 终浇高程 开挖检查 符合设计要求

15 砼性能指标 室内实验 符合设计要求

16 记录 综合检查 齐全、准确、清晰 符合设计要求

4.防渗墙工程质量评定

4.1工程质量评定依据

《水利水电工程质量评定规程》SL175-1996

《水利水电基本建设工程单元工程质量等级评定标准》水工建筑工程SDJ2497-91

部颁《水利水电工程施工质量评定表》(试行)

混凝土防渗墙施工规范（DL/T5148-2001）及相关标准

4.2墙体质量检查

防渗墙工程质量检查按规范及设计要求进行，包括原材料检测、混凝土现场及机口取样检测、槽孔地质鉴定及孔形验收、成墙后钻检查孔取芯、注水试验、孔内录像监测等诸多项目。检查结果表明，防渗墙施工质量满足设计要求。

总 结：防渗墙墙体的刚度大、防渗性能好、可用作刚性基础、适用于多种地基条件，使其在基础工程中得到广泛的应用，但护壁泥浆、墙段的接头等构造问题还需要进一步优化。

作者简介：段德生，男（1985）甘肃酒泉人，助理工程师。