水利建筑工程施工防渗墙技术研究

阿依努尔.麦麦提

【摘要】在水利工程中，几乎全部建筑物都会与水直接或间接接触，因此提高混凝土防渗墙的施工质量尤其关键，具体可从优选施工材料、优化施工工艺等角度加以控制。在本案，笔者结合混凝土防渗墙的理论知识，举例探究水利建筑工程施工的混凝土防渗墙技术。

【关键词】水利建筑；防渗墙；质量控制

引言

防渗墙是一种连续地下墙体，即：先用专业机械设备钻凿圆孔或开挖槽孔，再将混凝土浇灌在孔中及回填黏土等，最后再安裝预制混凝土构件。目前，常见的混凝土防渗墙类型包括桩柱式、槽板式、板桩灌注及泥浆槽混凝土防渗墙。其中，桩柱式混凝土防渗墙是先用大型冲击钻头等设备钻凿孔洞，再回填入水泥混凝土；槽板式混凝土防渗墙是先用抓斗、大型冲击钻等设备开挖槽孔，再用泥浆加固槽孔，最后再将水泥混凝土回填入孔中，注意槽孔长度取5-9m；板桩灌注混凝土防渗墙是先采用震冲法将钢板桩打入地基中，再将小管焊在钢板桩的边缘，并在小管底部设置活门，以方便用液压器等来取出钢桩，期间可通过小管将防渗材料灌入孔洞中；泥浆槽混凝土防渗墙是先用索铲等在作业面开挖宽约1.5-3.0m的沟槽，再用泥浆等加固沟槽，并在开挖深度达到要求标准后回填砾石、砂石和粘性土的混合材料。目前，上述混凝土防渗墙在水利建筑工程中都有所应用。在本案，笔者主要结合实际案例，探讨防渗墙技术在水利建筑工程施工中的应用。

一、工程概况

XX水利建筑工程由水电站厂房、主坝等组成及大坝整体长7180m、最大高41.5m。其中，主坝的形式主要是沥青混凝土防渗墙土石坝，坝顶长1676m，左、右副坝是粘土防渗墙土石坝。泄洪建筑物采用的是长875.5m、宽166m的开敞岸坡式溢洪道，泄洪孔共计11个及其单孔宽12m。堰顶高程为199.8m，溢洪道泄流量的极大值为2.03万m3/s。在这一工程的防渗墙施工中，应将沥青混凝土防渗墙的中线设在坝轴线上，并保证其到坝轴线的距离<2m，同时在防渗墙的两侧设宽约3m的砂砾石过渡带。碾压式沥青混凝土防渗墙底部的高程分别为187.7m和188.55m，其中高程<200m的防渗墙墙厚取0.7m，反之则取0.5m；防渗墙顶的高程为218.5m。

二、施工准备

在水利建筑工程防渗墙施工的准备阶段，应按要求选择防渗墙的施工材料。对于碾压式沥青混凝土而言，沥青应具有良好的弯曲变形性能及较大的延伸度。通过试验，案例工程选用90#重交通道路沥青。在试验中，总共选取A、B、C、D四种矿料。其中，A、C料具有质地疏松、外观节理发育的特征，其坚固性与压碎指标比设计限值略高，则不宜用在碾压式沥青混凝土施工中；反之，B、D料满足施工要求。在实际施工中，为了降低材料中针片状颗粒的含量，建议选用锤式破碎机或反击式破碎机施工，并采用表1所示的碾压式沥青混凝土配合比。

表1 碾压式沥青混凝土的配合比

骨料类型 外加沥青/% 矿粉/% 细骨料/% 粗骨料/%

25-5mm 5-10mm 10-15mm 15-20mm 0.074-25mm

B 6.5 12.3 31.7 14.4 17.6 14.0 10.0

D 6.5 11.1 24.8 20.1 21.0 13.8 9.2

三、施工工艺流程

在案例工程中，混凝土防渗墙施工的工艺流程如下：钻孔施工→拌制混凝土→浇筑混凝土，具体表现如下：

1、钻孔施工

在钻孔施工阶段，需要完成的工作内容如下：一是从水利工程的客观实际出发，合理设置防渗墙中线和高程；二是根据施工现场的水文地质条件、浇筑导管设置及墙体预留孔等，合理划分槽段；三是在确定孔口高程时，充分考虑施工过程的最高水位等，以保证废渣、废水等的顺利排放。例如，在钻劈法钻孔施工中，先将轴线分成长短不一的槽段，再将相邻槽段分成两期，然后再用冲击式反循环型冲钻机或钢绳冲钻机分层钻孔，并在相邻孔洞深度达标后，反复劈打与主孔相对的副孔，最后再排出泥屑和碎石，注意开孔钻头的直径应大于终孔钻头的直径及合理选择副孔的长度。

2、混凝土拌制

泥浆的主要材料是粘土。在调制泥浆时，可加入泥浆料。但在这一过程，需注意下列事项：一是均匀搅拌泥浆料，并注水施工；二是严控泥浆中的水分，以保持泥浆的均匀状态及优化混凝土的配合比；三是不得一并添加水和膨润土，以免在膨润土施工中出现结块现象。

3、混凝土浇筑

在混凝土防渗墙施工中，混凝土的浇筑方式包括水下导管、直升导管。倘若选择水下导管方式，则工程施工规定注意如下要点：一是导管内径可用Φ200-250mm的钢管，并从工程需求出发，将长度分成0.3、0.5、1、2m四个档次，其中主体选取2m，最后再用法兰盘将导管连接在一起；二是按一段3条的标准，将混凝土浇筑导管布设在防渗墙中心线上，注意两端头的间距应控制在1m；三是在浇筑混凝土时，导管口到孔底的距离可取15-25cm，并保证导管的下埋深度<1m及浇筑速度<2m/h。

四、施工质量控制

鉴于混凝土防渗墙在水利建筑工程中的重要作用，必须严控其施工质量，具体措施如下：

1、优选钻孔机械

对于水利建筑工程混凝土防渗墙施工，最为常用的设备当属钻孔机械。倘若选用钢绳冲钻机，则需先用冲击钻头重复破碎地面至其表层完全粉碎，再用抽砂筒抽出地面表层的全部泥屑和碎石。应用表明，钢绳冲钻机的工作效率较低，且耗费的能源资源量也很大。倘若选用冲击式反循环型冲钻机，则需更改出渣方式及通过泵吸连续出渣，以免钻机作业破坏地面的颗粒。应用表明冲击式反循环型冲钻机的工作效率高，但其对施工设备的要求非常严格。与上述两种钻孔机械相比，倘若在沟槽开挖中运用抓斗挖槽机，则可用斗齿直接切割地面，并在彻底破碎地面的土层厚，抓出泥屑和碎石。因此，建议在案例工程中运用抓斗挖槽机进行钻孔施工。

2、导墙施工质量控制

导墙是建造混凝土防渗墙的重要临时构造物，其承受的是钢筋笼、混凝土浇筑用导管及钻机等的荷载作用，因此必须严格控制其施工质量，具体措施包括：一是严控原材料的质量，比如选用不锈钢成分≥Φ8的圆钢、15≤fcuk（强度）<20MPa的混凝土；二是严控导墙的尺寸，即：按拔管机的承载力来控制导墙的厚度，导墙高度取0.8-2m，墙顶高度高出地面的距离≥50mm。

3、钻孔施工质量控制

钻孔施工是水利工程建筑防渗墙施工的重要步骤，其要求从下列方面来进行质量控制：一是按施工要求控制钻孔的深度，即要求实际钻孔深度不得比规定值小；二是严控孔的倾斜率、孔位的偏差及孔径的宽度等，其中对于孔位的偏差，导墙的轴心与孔的轴线偏差约为±3cm，而孔的倾斜率偏差应控制在0.4%，同时在建槽时，应准确定位抓头的位置，具体可通过保持抓斗与防渗墙轴线的垂直或平行状态来控制孔型的质量。

4、接头管下设的质量控制

为了提高混凝土的浇筑质量，下设位置应与槽孔紧贴在一起，并与接头管保持垂直。同时，导管下设孔径应≥200mm及导管到孔的距离<5m、与一期槽两端相距2m及到二期槽的距离<1m，并与孔底保持30m的距离。

5、混凝土施工质量控制

在混凝土拌制前，首先，应按工程施工要求选购原材料，并做好检验检测工作，比如检测水泥的强度、稠密度和凝结度等；检测膨润土中黏粒的含量、颗粒的组成等；检测石子的含泥量、针片状颗粒含量等。其次，應按表1所示的配合比拌制混凝土，并保持混凝土的如下性能标准：扩散度为34-40cm、坍落度为18-252cm。在这一过程中，需要（不）定期检测料场砂石的含水率，并在含水率<1%时加水，以提高墙体的质量及防止墙体材料塌落。

结语：

综上，防渗墙技术的应用是控制水利建筑工程渗漏等缺陷的重要手段，因此应按要求开展防渗墙施工。但在这一过程中，建议注意如下几点：一是从工程施工的客观实际出现，优化混凝土的配合比和施工工艺；二是在实际施工中，突出对重要施工步骤或施工部位的质量控制；三是提高全体参建人员的整体素质，并密切参建单位的沟通联系。正因施工单位、设计单位等的协同努力，才保证了案例工程如期保质完成，并充分发挥了水利工程在区域发展中的作用。

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