土石坝混凝土防渗墙质量问题分析与对策

雷亚妮

【摘要】混凝土防渗墙在水库土石坝除险加固中的应用越来越广泛，技术操作也日趋成熟，但是混凝土防渗墙也暴露出了越来越多的问题。本文初步归纳分析了土石坝混凝土防渗墙施工质量存在的问题并提出了相应的解决对策，以期望对水库除险加固中土石坝混凝土防渗墙质量控制提供一定的借鉴。

【关键词】土石坝；混凝土；防渗墙

1、水库工程概况

某水库是Ⅳ等小（1）型水库，设计库容为345万m3。水库枢纽工程由大坝、溢洪道、放水洞三部分组成，大坝为碾压式均质土坝，最大坝高20m，坝顶长180m。溢洪道位于大坝右岸，全长75m；放水涵洞位于大坝左岸，洞长63m。

2、土石坝混凝土防渗墙常见质量问题

2.1 未对透水层深度进行有效控制

要求防渗墙必须要入岩（或深入相对不透水层）且深度要保证在0.5m到1m之间。

2.2 混凝土浇筑控制失当

混凝土浇筑是防渗墙施工关键的一道工序，其浇筑过程是一个多种工序相互配合、相互协调共同完成的系统过程，混凝土浇筑时的泥浆质量、混凝土生产系统、运输系统、浇筑系统，哪一个环节出现问题，都可能发生问题或事故。

3、措施及对策

3.1 防渗加固设计方案

混凝土防渗墙施工适用于均质坝的加固设计，尤其适用于坝体质量不好，存在裂缝、渗漏等问题的土坝。水库除险加固时做了3种方案进行比较，其中：

方案一：砼防渗墙方案

砼防渗墙即采用冲击钻依次造孔，形成完整的孔槽，在槽孔中浇筑砼，最后形成一道连续的砼防渗墙。本设计砼防渗墙沿左坝肩偏上游即桩号防渗0+000～0+156布置，共长156m，防渗墙轴线与坝顶轴线夹角7.96°。砼防渗墙厚度由其抗渗性、耐久性及强度要求确定。依据《水工砼结构设计规范》（SL/T191-2008），选择砼的抗渗标号为W4，其允许水力坡降为25～50。由公式墙厚t=H/[J]计算的砼防渗墙厚为0.19～0.39m，本设计取砼防渗墙厚0.40m。设计墙底高程388.0m，墙顶高程400.0m，防渗墙高12m，面积1680m2，采用C20·W4砼浇注。本方案工程直接费95.76万元。

方案二：垂直铺塑方案

垂直铺塑防渗技术在我省是一项刚刚兴起的新工艺、新技术。其工艺特点即利用水力冲割机械造槽，在坝基或坝体中顺坝轴线方向形成一条连续的塑膜铺置。最后回填松散干净的粉质壤土而形成防渗帷幕。本设计垂直铺塑轴线同上述砼防渗墙轴线，共长140m。塑膜厚度采用前苏联水工科学研究院提出的计算薄膜应力的经验公式，即T=0.135

式中：T——计算薄膜厚度（mm）；

E——薄膜的弹性模量（KPa）；

P——薄膜承受的承压力（KPa）；

d——与薄膜接触的土体最大粒径（mm）；

σ——薄膜的最大拉应力（KPa）。

经计算，塑膜厚度T=0.08mm。考虑土工膜施工中有刺破的可能及在运输时不可避免的人为损坏等因素，为确保安全可靠，本设计采用T=0.3mm。设计土工膜为PE复合土工膜（一布一膜），规格为膜厚0.3mm，基布300g/m2。垂直铺塑顶高程400.0m，底高程388.0m，垂直铺塑面积1680m2，工程直接费36.98万元。

方案三：粘土截渗墙方案

該方案即沿左坝肩0+000～0+140开挖截水槽，并分层回填粘土。截水槽的底宽按水头的0.1倍即确定为1.0m，槽底高程为388.0m，槽深12 m。槽两侧开挖坡比为2：1，每挖深5m留一道0.5m宽的戗台。依据《碾压式土石坝施工规范》（J91-2001）中“10.2.17”规定，防渗体与均质坝的横向接坡不宜陡于1：3.0，故截水槽与坝体接处接坡按1：3.0设计。截渗墙所选土料位于水库右岸上游约140m处，为上更新统风积黄土夹古土壤。据地勘资料，填筑土料粘粒含量24.0%，塑性指数13.3，渗透系数2.44×10-6cm/s，其各项指标均满足要求。本方案共填土1.27万m3，工程直接费76.21万元。

从上述三种方案可看出，方案一投资最大，方案二投资最省。方案一即砼防渗墙技术近年来在我省已经推广，技术经验成熟，施工工艺先进，据已成工程实例，防渗效果可靠，但造价相对较高；方案二即垂直铺塑技术为一项刚兴起的防渗新工艺，其设备、工艺简单易行，施工速度快，造价低，且截渗效果好，适合于平原低水头水库的截渗，但土工膜在施工及运输过程中易被刺破、损坏，且其施工质量鉴定的探测仪器目前是空白，在工程的概算定额方面尚未规范化、标准化，据了解我省内掌握该项施工技术的施工队伍很少，对本项防渗技术尚应探讨；方案三即粘土截渗墙为传统的防渗技术，施工方法简单，施工质量易掌握，且不需用专业的施工队伍及机械，但其开挖工作面较大，几乎占用了整个坝肩，对交通亦造成不便，且砂层开挖中应考虑支护，施工工期较长，其造价仅次于砼防渗墙方案，仍显不经济。

3.2 控制防渗墙实际入岩深度

在对混凝土防渗墙进行施工之前，一般都会进行导孔施工，首先，每隔20m～30m左右的距离开设导孔，对地层的实际情况进行细致分析，有效对基岩的层面位置记录确定，同时还要对岩芯做好记录，结合相应的参数来对水库大坝的地层剖面图进行绘制，进而对开槽孔作业进行有效指导。

3.3 控制混凝土防渗墙浇筑质量

首先，混凝土应在充分试验基础上，做到级配合理。其次，拌制混凝土的水泥一般选用普通的硅酸盐水泥，混凝土配比中各种原材料的偏差控制在1%到2%之间，做好混凝土性能指标的记录以及分析工作。对膨润土质量进行检测，不能使用因为受潮而出现结块的膨润土。

结束语

总的来说，近年来，水库除险加固工程在全国大规模展开，水库土石大坝防渗除险通常采用帷幕灌浆、混凝土防渗墙、垂直铺塑、粘土墙截渗等处理措施。其中混凝土防渗墙具有施工简便、速度快、防渗效果好及耐久等优点应用最为广泛，施工工艺得到了极大的发展，但施工中仍然普遍存在一定问题，有些严重影响防渗质量。因此，及时对施工过程中对发现的问题进行分析并制定切实可行的管控措施是非常必要的。

参考文献：

[1]谢庆明.爆破堆石坝混凝土防渗墙质量无损检测技术应用[J].人民长江，2015，08：79-82+86.