射水法混凝土防渗墙在坝基防渗中的应用

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(1.江苏省水利工程科技咨询有限公司, 南京 210029； 2.溧阳市水利局， 江苏 溧阳 213300)

1 工程概况

沙河水库位于江苏省溧阳市，担负着太湖流域西南部南河水系上游的截流和调蓄任务，是太湖流域7座大型水库之一。沙河水库建于1958年，集水面积148.5km2，总库容1.09亿m3，是一座以防洪、灌溉、供水为主，结合旅游的大(Ⅱ)型水库。水库枢纽工程主要包括主副坝5座，泄洪建筑物3座，输水涵洞3座。经复核，水库西副坝坝坡抗滑稳定及坝基出逸比降不满足要求，渗漏量大(正常蓄水位21.0m时单位坝长渗透量达2.76×10-5m3/s)，坝基中分布的中粗砂层不满足抗震要求。

2 防渗加固方案

2.1 地质条件

渗漏严重的西副坝左、右坝肩为低山，下游为平地，场地为低山丘陵地貌，地震设防烈度为7度。坝身以粉质黏土为主，弱透水性。坝基上部分别为淤泥质粉质黏土和粉质黏土，淤泥质粉质黏土强度低，工程力学性质差，微透水性；粉质黏土工程力学性质一般，均匀性差，弱～中等透水性。坝基下部为中粗砂，平均厚约8.0m，中等透水性。中粗砂层下部为全风化安山岩，弱透水性。中粗砂层为地震液化土层，勘察时单孔出水量2.1m3/h。

2.2 防渗加固方案

西副坝坝顶长360m，最大坝高约20.6m。经综合比选确定在坝后设压戗以满足抗震要求，在坝体内设混凝土防渗墙进行截渗处理。防渗墙布置于坝顶中轴线上游1.0m处，底部进不透水层0.5m，墙体厚度为0.3m，墙底高程最低处为-3.5m，墙顶24.5m，最大墙高28.0m。加固后坝体断面如图1所示，图中阴影为坝后压戗。

图1 坝身加固剖面高程单位为m，其余为cm

3 防渗墙施工

3.1 工艺原理

射水成槽法防渗墙施工时,首先将配制好的泥浆经灰渣泵加压，在成槽器中通过射水装置形成高速泥浆射流冲切破坏地层土体结构，同时利用卷扬机操纵成槽器(见图2)不断上下冲动，通过成槽器底部的刀刃切削修整孔壁，在一定比重泥浆固壁下，形成规则的齿槽式矩形断面槽孔。采用导管法进行水下混凝土浇筑，形成单块混凝土防渗墙。

图2 射水法混凝土防渗墙施工机械

3.2 工艺流程

射水法混凝土防渗墙施工主要设备包括：成槽机组、浇筑机组、泥浆配制与供应系统、混凝土供应系统等。工艺流程如图3所示。

图3 射水法混凝土防渗墙施工工艺流程

3.3 施工技术控制

3.3.1 成槽

3.3.1.1 槽孔划分

本工程由东向西依次为1、2、3……单元墙体，采用分段间隔法施工，先进行第一段内的1、3、5等一序槽孔的建造和混凝土浇筑，待其墙体混凝土终凝且强度不高(一般为3～5MPa)时，再进行2、4等二序槽孔的建造和混凝土浇筑。

3.3.1.2 配制泥浆

护壁泥浆比重在1.15～1.30g/cm3之间,黏度18～25s,含砂量小于12%,槽内泥浆不超过地面向下0.7m，以防止槽壁坍孔。

3.3.2 混凝土浇筑

3.3.2.1 混凝土配合比

采用商品混凝土浇筑单元墙体，要求混凝土强度等级不小于C15，抗渗等级W8，混凝土入槽坍落度18～22cm，扩散度为34～40cm。

3.3.2.2 混凝土浇筑

采用导管法进行槽孔内混凝土浇筑。首次浇筑时，采用“满管法”开浇，浇筑前导管上口设置封闭阀，供料连续、均匀、迅速，使混凝土能及时充满漏斗，拉出塞封后混凝土满管下落，排挤出管内泥浆，冲击悬浮槽底沉渣，并迅速淹埋浇筑导管下口，使后续浇筑的混凝土与泥浆隔离；正常浇筑时，保持混凝土面均匀连续上升，控制混凝土面高差不大于0.3m，混凝土面上升速度不小于2m/h，保持导管埋入混凝土深度在1.0～6.0m间。当浇筑混凝土面超过墙体设计高程0.3m即终浇时,拨出导管,清洗机具，转入下一槽孔浇筑。

3.3.2.3 一、二序槽孔的连接

成槽分两序进行，相邻一、二序槽孔的连接采用齿槽嵌入式套接。施工一序槽孔时，封住成槽器侧向喷嘴；当施工两相邻一序单元墙体中间的二序槽孔时，打开成槽器侧向喷嘴，利用高速射流对两一序单元墙体的端面进行清洗；保证相邻一、二单元墙体连接紧密，形成连接的混凝土地下防渗墙。

4 防渗效果检测与评价

防渗墙从2008年9月29日开始施工，因成槽器钻进黏性土时进展较慢，施工机械由1台套陆续增加为3台套，于当年12月22日全部完成。共完成成槽面积6170m2，成墙体积1851m3。

4.1 质量检测

委托水利部南京水利科学研究院，采用地质雷达(表面和跨孔层析成像)、钻芯取样和现场注水试验，对防渗墙墙体质量进行检测。检测表明：雷达波形总体变化不大，墙体没有发现空洞异常，混凝土强度达到设计要求，现场注水试验平均渗透系数3.72×10-7cm/s。同时地质雷达显示有8处异常区域，经挖坑验证，接缝处混凝土存在不密实现象，采用旋喷对异常区域墙体接缝进行加固处理。

4.2 渗流观测

为观测防渗墙的防渗效果，在坝体上布置了3个渗流观测断面，采用钻孔埋设孔隙水压力计的方式进行监测，库水位18.47m时，防渗墙墙前、墙后水位差2.43m(见图4)，防渗效果明显。

图4 渗流观测断面浸润线单位:m

5 结 语

沙河水库西副坝坝基混凝土防渗墙采用射水成槽施工，施工机械简单，工艺成熟，墙体建成后防渗效果明显，是进行坝基防渗处理的一种有效方法。施工经验表明，射水法施工工艺较适合于砂性土，穿超较厚黏性土时工效较低，类似工程使用时需加以注意。

1 邝柏昌.水利水电工程混凝土防渗墙施工技术的应用[J].建材与装饰,2008(5):197-198.

2 刘民学,豆志强,程磊,等.射水法超薄混凝土防渗墙施工浅议[J].河南水利与南水北调,2008(6):51.

3 严孝彩.浅析射水法建造混凝土连续防渗墙在泉州防洪堤中的应用[J].福建建材,2012(2):38-39.