混凝土防渗墙在某水电站地基防渗中的应用

孙宏莉 张文涛 李文龙

（黄河勘测规划设计有限公司地质勘探院， 河南 洛阳 471002）

混凝土防渗墙在某水电站地基防渗中的应用

孙宏莉 张文涛 李文龙

（黄河勘测规划设计有限公司地质勘探院， 河南 洛阳 471002）

本文结合混凝土防渗墙施工技术在某电站地基防渗施工中成功应用的实例，介绍了防渗施工的施工方案、防渗墙的施工原则、技术原理及所取得的显著效果。

混凝土防渗墙技术；分析

1 概述

某水电站工程位于河南省洛宁县境内的洛河干流上，基础采用0.6m厚混凝土防渗墙垂直防渗，防渗墙嵌入基岩1.0m。

本工程基础防渗主要采用C20W 8混凝土防渗墙。墙厚0．6 m，总面积1357 m2，最深处13.5 m，墙底部贯穿砂砾石层嵌入基岩层1.0m，墙顶高程424.8m。钻机造孔灌注式防渗墙，泥浆护壁，浇筑混凝土时用导管在泥浆下浇筑，防渗墙抗渗标号W8。

2 项目特点

施工工期紧。防渗墙施工要在 6月底汛期前完成，因上下游围堰没有做防渗处理，水位的高程在432m，基坑内的水位较高，防渗墙施工平台427m无法露出来，基坑的水位靠水泵排水，水泵维修或工区内停电时，基坑内水位淹没施工平台影响施工进度。

施工难度大。河床的地层为砂卵石，成槽过程中，泥浆漏失量比较大，极易塌槽。因施工平台下游开挖高程比上游高程低 4 m～5m，上游的水通过槽内向下游流，把槽内的泥浆带走，造成塌槽。

交叉施工影响大。施工队伍多，去往上游必须经过防渗墙施工工作面，干扰防渗墙影响施工。下游进行消力池开挖和浇筑，反复修改场道路对防渗墙施工造成很大影响。

3 施工准备

3.1 现场布置

现场生产用水就近由施工供水总管路引水至作业面；供电系统结合施工设备安排情况，直接从项目供电系统取用；施工仓库和修理车间建在右堰肩上游的位置，占地面积约150m2。

3.2 设备配置

关键成槽作业设备主要采用 CZ-50型冲击钻，最大冲击行程 1000mm，冲击次数40次/rain。结构简单，运转可靠，易于操作维修，钻进效率高，可根据地质条件选用钻头重量和形状，主要设备见表1。

表1 成槽施工投入的主要设备

4 防渗墙施工方法

4.1 施工工艺流程

综合该项目地质情况和施工条件条件，结合国内外相关工程经验，防渗墙施工工艺流程设计为：施工平台修筑→导向槽施工→槽段钻孔开挖→槽段泥浆固壁→清孔→下放混凝土导管→水下浇筑混凝土。

根据施工工艺流程制定如下施工方案：“钻劈法”钻孔成槽，“水下直升导管法”浇筑混凝土，“套打一钻法”进行一、二期槽孔连接成墙。见图1。

图1 施工工艺流程图

4.2 槽段的设计和划分

从理论上讲，槽段越长越好，可以减少槽段接头数，增加防渗墙的防水性和整体性。根据该水电站坝基地层条件，考虑到成槽施工中卵石层的孔壁稳定性较差，在施工中单槽成槽时间不宜太长。要缩短成槽时间，一方面可以提高钻进效率，另一方面可以缩短槽长增加槽壁的抗剪强度。根据相关公式计算，槽长控制在5.0m～7.0m。槽段划分如图2。

图2 槽段划分示意图

4.3 导向槽施工

通过对地层和导墙荷载承载力的计算，决定按照“L”型进行导墙施工，导墙底宽为1.3m，高1.2m，厚30cm。

4.4 钻劈法成槽施工

（1）“钻劈法”成槽

工艺流程：冲击钻钻主孔→确定基岩面→主孔继续钻进满足入岩深度、验孔→副孔钻进→钻劈成槽、验收单元槽→清孔换浆。副孔布置在主孔之间，主、副孔相连成槽孔。

（2）主、副孔钻进

主孔：开孔前调整好钻机，使钻头中心与孔位中心同线。钻头直径大于设计墙厚1 cm～3cm，开孔钻头直径大于终孔钻头直径，磨损及时补焊，保证终孔达到设计墙厚。钻进过程中应注意钢丝绳位置与槽中心位置是否偏移。钻进0.5m～1.5m进行清孔换浆，提高钻头下落加速度，减少动能损耗。主孔钻入基岩面，用冲击钻钻取基岩至终孔深度，应保证槽段的垂直度，槽孔孔斜率≤0.4%，端孔孔斜率≤0.2%。

主孔完成后，冲击钻在副孔内进行单孔钻孔，注意控制好孔斜，防止墙底开叉，劈打小墙时要对钻头钢丝绳进行固定，悬空劈打。

（3）接头孔钻进

一期槽砼浇筑完成达到一定强度后，按照套打一钻法要求进行接头孔的施工，即在一期槽两端主孔位置重钻一孔，施工中严格控制接头孔孔斜率≤0.2% ，保证接头质量。

（4）异常情况处理

①泥浆漏失量大

泥浆对槽壁产生静压力，在槽壁形成泥皮，悬浮和携裹钻渣，可以有效地防止槽、孔壁坍塌。泥浆漏失量大会影响钻进效率，造成槽孔坍塌。施工中，采取以下措施：回填大量粘土增加泥浆稠度；加入锯末防止泥浆漏失；加入一定量水泥增加泥浆的黏度和动切力，并增加泥皮厚度，防止漏失和塌槽。

②塌槽处理

后期槽段水压增大导致槽孔坍塌。严重时，钻机和导墙下面都是空的。这时，用粘土回填至坍塌位置以下1m～2m，用废旧钢筋或钢丝绳绕过方木投入到坍塌范围，用混凝土把坍塌部位浇筑起来，待混凝土凝固后重新开钻。

4.5 槽段的验收与浇注

混凝土防渗墙工程是隐蔽的永久性建筑物，其质量的优劣显得尤为重要，我们不仅在防渗墙施工过程中严格控制质量，而且在成槽后全面地进行检查。

（1）槽段的验收

槽孔终孔后进行单元槽段验收，主要包括槽段长度、宽度、深度、孔斜率、套接厚度(Ⅱ期槽)等，其中前3项可直接测量，后2项可通过测量计算求出。

槽孔孔斜率采用重锤法测量如图3：

图3 重锤法测斜示意图

利用钻机钢丝绳悬吊钻头，在自重作用下，沿钻孔中心线每 2m(或随意)测定钻头偏离中心的距离，钻头直径等于预测深度处的墙厚80cm，按相似三角形原理，计算得出某段底部或全孔底部的孔斜值，B=[(H'+h)/h]A，换算成孔斜率，K=B/H',(H=H')设计要求孔斜率：槽孔孔斜率≤0.4%，端孔孔斜率≤0.2%；槽段的接头处槽孔中心在任一深度的偏差值不得大于墙厚的1/3。

（2）槽段的浇注

混凝土浇注采用泥浆下直升导管法。当孔槽内使用两套以上导管时，间距不得大于3.5m，一期槽段的导管距孔端宜为1.0 m～1.5m，二期槽段的导管孔端宜为1.0m。当槽底高差大于25cm时，导管应布置在其控制范围内的最低处，槽段砼浇筑见图4。

混凝土浇注注意事项：

a.导管的连接和密封必须可靠，接头处和管壁严禁漏浆。导管底口距槽底应控制在15cm～25cm；

b.开浇前，导管内应置入可浮起的隔离塞球，开浇时要有足够的混凝土，以保证导管埋深在1.0m以上；

图4 槽段砼浇筑

c.浇筑过程中，导管底口要求始终埋入混凝土内，导管埋入混凝土深度不得小于1.0m，且不宜大于6m；

d.混凝土浇筑要求连续，不间断一次完成；

e.混凝土面上升速度不应小于2m/h；

f.混凝土面应均匀上升，各处高差应控制在0.5m以内；

g.每隔30min测量一次槽孔内混凝土面深度，每隔2h测量一次导管内混凝土面深度，在开浇和终浇阶段应适当控制浇筑速度，并相应增加测量次数；

h.槽孔口应设置盖板，避免混凝土散落槽孔内；

i.不符合质量要求的混凝土严禁浇筑；

j.应防止入管的混凝土将空气压入导管内；

k.防渗墙墙顶浇筑高程要高于设计防渗墙顶高程50cm。

5 施工完成情况

5.1 砼试样检测

防渗墙质量检测主要是进行混凝土试块检测，每个槽段混凝土浇筑都要取样，以检测混凝土质量是否满足设计要求。根据规范要求每个槽段取抗压试块一组，每组3块，每3个槽段取一组抗渗试块，每组6块。

5.2 检查孔成果分析

墙体质量检查应在成墙后 28d进行，检查内容为墙体的物理力学性能指标、墙段接缝和可能存在的缺陷。布置检查孔 1个，位于一期防渗墙和二期防渗墙槽段接缝处，采用钻孔取芯、注水试验和岩芯室内检测方法进行墙体质量检查。通过检查孔取岩芯的表观情况及钻孔注水试验来检查防渗墙墙体浇筑质量、均匀性、可能存在的缺陷，确定各试验段的渗透系数。

[1]水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范（J）. SL174-96[2]高钟璞. 大坝基础防渗墙(M). 北京：中国电力出版社2000.

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1007-6344（2017）09-0270-02