高坝水库混凝土防渗心墙施工关键技术探讨

张雄华

（湖南省水利水电科学研究所　　长沙市　410007）

高坝水库混凝土防渗心墙施工关键技术探讨

张雄华

（湖南省水利水电科学研究所长沙市410007）

针对六都寨水库大坝混凝土防渗心墙施工当中出现的几个主要问题，通过施工现场试验以及其它工程施工中的应用和反馈，在高坝水库防渗墙造孔成槽施工技术、混凝土浇筑技术、墙段连接施工技术和帷幕灌浆施工技术等方面进行了总结与探讨，提出了一些创新性的施工关键技术。

六都寨水库高坝混凝土防渗心墙施工

1 工程概况

六都寨水库位于资水支流辰水中上游，隶属隆回县六都寨镇。水库坝址控制集雨面积338km2，水库总库容1.237亿m3，是一座以灌溉为主，兼有发电、防洪、供水等综合效益的大（Ⅱ）型水库。水库大坝为粘土心墙坝，最大坝高72.5m。大坝除险加固坝体防渗方案采用垂直混凝土防渗心墙，设计最大孔深72.5m。在施工当中深孔成槽碰到了两大难题：第一是成槽时间长，上部垮塌严重；第二是碰到漏失地层，护壁泥浆快速跑漏，有时形成集中漏水通道，极易造成大坝失事。

2 关键施工技术方案

针对高坝水库混凝土防渗心墙施工当中出现的几个主要问题，在湖南省六都寨水库大坝混凝土防渗心墙施工现场进行试验，在高坝水库防渗墙造孔成槽施工技术、混凝土浇筑技术、墙段连接施工技术方面开展了有益的探讨。

（1）采用“洛阳铲+冲击钻”造孔成槽工艺。

针对六都寨水库高坝混凝土防渗墙成墙施工冲击钻钻孔进度极其缓慢的问题，成墙施工中决定采用“洛阳铲+冲击钻”造孔工艺，其原理就是利用铲头自由落体运动把土体抓上来，最后在槽段内形成4～5个间距相等直径同墙厚的深井，槽内各深井之间的土体再用冲击钻配合清除，经核算，采用洛阳铲工艺施工的槽段，平均施工进度约为（20～24）m/台·天，洛阳铲施工工程量分别只占工作量的10%（80 cm墙体）、16%（60cm墙体），但因为其解决了上部30m范围内密实度大的粘土层，直接减少了冲击钻的冲孔工作量、抽浆时间，减少了后续施工的难度，解决了冲击钻头施工上部土层糊钻的困扰，从而大大加快了进度。

洛阳铲的功效是冲击钻的2～4倍，施工时以冲击钻为主、洛阳铲为辅，洛阳铲作为一种自由落体运动，利用铲头的动能插入土层后，在铲头提升过程中再利用铲头与土体接触面积上的粘结力和摩擦力强行把土体取出。这种工艺只适合在粘土层，在砂砾层、或土体内含水量过高的情况下，由于目标土体与铲头壁的粘聚力、摩擦力小于土体的自重，目标土体不能取出。同时洛阳铲施工时应考虑与冲击钻机在时间上和空间上的协调配合，因为洛阳铲施工时要占用有限的施工场地，会对相邻槽段施工造成一定的影响；洛阳铲成孔的深井长时间暴露会有垮孔的危险，因此在一个槽段内洛阳铲施工完毕后须注入泥浆进行固壁，并尽快组织冲击钻对此槽段进行施工，根据现场实践：从洛阳铲孔注入泥浆后到冲击钻进行施工的间隔时间不应超过2天，所以应注意控制洛阳铲的配置数量和施工进度，以冲击钻为主、洛阳铲为辅，尽量减少深孔的施工等待时间。在此时间段深孔应进行覆盖防护，防止安全事故的发生。

（2）采用泥浆下直升导管法浇筑混凝土工艺。

防渗心墙混凝土浇筑采用“直升导管法”，导管内径为230mm，壁厚4mm，提升导管采用16t汽车吊车作业。每槽段内下入二导管，两导管间距不大于3.0m，每根导管距离槽头不大于1.5m。导管的选用与混凝土浇筑强度和混凝土面上升速度要相匹配，导管安装竖直，接头连接紧密不漏水。每根导管均置于槽宽的1/2处，下端高出槽底0.4m。漏斗容量须满足开浇混凝土封底并达到埋管1m以上的要求，按以往的惯例，导管中应设隔水球，但是现场试验，在不加隔水球的条件下，更能保证混凝土开浇顺利，施工中采用漏斗底部加装活板的方法，此法在实践中多次运用，从未出现过开浇不能顺利下料的情况。

混凝土从搅拌站出料后，用1台HBT60A拖式混凝土泵（备用1台），直接输送到施工平台的储料斗里，通过储料斗的卸料槽流入导管漏斗。混凝土浇筑强度以槽段内混凝土面上升速度不小于2m/h为宜，混凝土面高差不大于50cm，混凝土终浇面高程控制在200m，高于设计高程100cm。开浇后，立即测量槽内混凝土顶面高程，核对计算混凝土量与实际上升高度是否吻合。随着槽内混凝土面的上升，以后每隔30min测量一次混凝土面的标高并计算、核对深度不小于1.5m亦不大于6.0m。严防将导管底口提出混凝土面。混凝土浇筑过程中，做好导管拆卸及混凝土浇筑记录。浇筑过程中要严格控制混凝土坍落度并按规范及时抽取试样。

（3）采用“钻凿法”进行墙段连接，并可以最大限度地保证接缝质量。

防渗墙接头施工工艺的问题，设计提供了拔管法、双反弧法、钻凿法三种工艺。双反弧法经现场试验后，效果不够理想，钻头的扭转、卡钻、接头的垂直度方面控制难度大，尤其是槽段太深时，接头质量难以保证；拔管法所需的机具对现场要求比较高，且不能施工40m以下部位；钻凿法是国内外常规普遍采用的施工方法，具有对设备、场地要求低、孔斜、泥皮洗刷易控制等优点，是目前防渗墙接头施工中最成熟、适应面最广、接头质量最有保证的一种工艺。

六都寨水库高坝防渗墙最终采用钻凿法施工，80 cm防渗墙接头工作量：1660.04m，占80cm防渗墙工作量的9.7%，60cm防渗墙接头工作量：950.98m，占60cm防渗墙工作量的8.9%。钻凿法相对双反弧法、拔管法在现场实施具有很高的可操作性，其不足之处在于要增加10%～11%左右的工程造价，但在六都寨水库除险加固工程这样技术难度大的高坝施工中，接头施工采用钻凿法对于工程质量而言是有可靠保证的。

接头施工过程中应注意Ⅰ序槽施工完后原混凝土的凿除，即在浇筑好的Ⅰ序槽段的两端重新钻孔，把已浇筑的混凝土凿除掉。接头开始施工的时间，应根据混凝土的强度等级与浇筑时的气温结合现场情况综合进行考虑，六都寨水库高坝防渗墙接头钻凿法施工为混凝土浇筑后12h实施。同时，钻凿法接头施工时应控制好垂直度，Ⅱ序槽浇筑前须进行泥皮的洗刷，使接触面混凝土清理达到规范技术要求，这些是防渗墙接头施工时控制的关键。

3 结语

（1）对于高坝水库混凝土防渗墙工程的造孔成槽施工工艺，采用“冲击钻”成槽施工方案比抓斗成槽好。对于深孔成槽容易塌孔的问题采用分层进行施工，对密实粘土层钻进慢和糊钻问题可采用落阳铲施工的方法。

（2）对于高坝水库防渗墙浇筑，从保障孔壁稳定安全考虑，宜取消预埋钢筋笼的常规方法，施工中运用两根导管同时浇筑，可有效控制浇筑时间保证施工质量。

（3）经综合比较钻凿法、拔管法、双反弧法三种施工工艺，结论是对于高坝水库混凝土防渗墙墙段连接的施工，采用钻凿法具有最优的可操作性和可靠的工程质量保障。

（4）高坝水库防渗墙钻凿成槽施工过程中由于地层等多方面原因偶尔会出现卡钻情况，在防渗墙混凝土浇筑过程中也会遇到因槽内漏浆导致导管被埋情况。这两种情况都会使防渗墙存在质量安全隐患，本工程施工中提出了对于出现上述情况的防渗墙特殊槽段的加固处理技术方案：在要进行处理部位的上游侧布置二排灌浆孔对有缺陷部位进行灌浆处理，且防渗效果明显。

张雄华（1972-），男，学士学位，工程师，长期从事水利工程施工及相关工作。

（2016-08-22）