振动沉模技术在均质土坝防渗加固工程中的应用

穆创国

摘 要：本文通过水库均质土坝除险加固防渗帷幕的工程实例，对振动沉模防渗板墙施工原理和施工质量控制要点进行探讨，并对坝体加固后防渗墙体的综合防渗性能进行相应的试验分析。检测结果表明，振动沉模防渗板墙结构具有较好的完整性、连续性、均匀度和密实度，具有良好的防渗效果。

关键词：均质土坝；振动沉模；渗透系数

中图分类号：TV54；TV223 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）19-0091-02

Application of Vibratory Sink Mold Wall Technology in

Anti-seepage Engineering of Homogeneous Earth Dam

MU Chuangguo

（Yangling Vocational and Technical College，Yangling Shaanxi 712100）

Abstract： In this paper， the construction principle and quality control points of the diaphragm wall with vibration sinking and seepage prevention were discussed through the engineering example of the seepage prevention and reinforcement curtain of the reservoir equal earth dam， and the comprehensive seepage proof performance of the anti seepage wall after the reinforcement of the dam was tested and analyzed. The test results showed that the diaphragm wall structure with vibration sinking mould had good integrity， continuity， evenness and density， and had good impervious effect.

Keywords： homogeneous earth dam；vibration sink mold wall；permeability coefficient

土石坝以当地土料、石料或土石混合料为主要大坝填筑材料，具有就地取材、地形地质条件适应性强、施工技术简单和施工工效高等优点，已成为我国水库大坝的主要坝型之一。本文以一小型水库均质土坝坝体除险加固工程为例，介绍振动沉模技术在水库防渗工程中的应用。

1 振动沉模防渗板墙施工原理

土石坝垂直防渗加固修复技术的工程措施主要包括灌浆（如静力充填灌浆、劈裂灌浆、高压喷射灌浆等）、防渗墙（如深层搅拌防渗板墙、冲抓套井回填防渗墙、倒挂井防渗墙和振动沉模防渗板墙等）和土工合成材料（如土工模垂直防渗）等防渗技术。振动沉模防渗板墙施工技术属于防渗墙防渗技术中的一种，具备墙体厚度均匀、防渗墙体完整连续、施工工效高和综合造价低等优势，相比高压喷射灌浆，其工效可以提高1倍以上，综合造价可以节约20%左右。振动沉模防渗板墙施工技术，利用振动体系竖向往返激振将模板沉入地层中，一方面，可以挤压、振密模板周围2～3.5倍模板厚度的土层，实现对大坝局部土体的夯实加固；另一方面，采用两套模板边振动边起拔模板完成连续灌注，最终形成连续完整的防渗板墙。振动沉模的核心在于A、B两板连续灌注拔模，其主要施工工序为模板就位→A板下沉→B板下沉→A板灌浆并提拔模→A板再下沉→B板灌浆并提拔模→B板再下沉→……A板和B板往返灌注拔模交替灌注施工，最终形成一道竖直、连续且密实度均匀的单板防渗墙体，如图1所示。

振动沉模防渗板墙施工技术虽然有施工质量好、工效高、施工成本低等优点，但由于其模板造孔等材料因素的制约，其工程适用范围也受到了较大限制。例如，①对于存在较大卵石、块石的地层，其沉模难度较大，难以达到设计要求的不透水层；②由于模板厚度制约，其防渗板墙厚度只能达到8～30cm，造墙厚度通常只能适用于薄壁防渗工程；③造墙深度受激振设备功率等因素的制约，通常只能达到20m地层，最大施工深度也仅为25m[1]。但由于振动沉模防渗技术较高的施工工效、好的成墙质量和优越的经济性，在解决江河堤防、小型水库土坝、土质基础工程等防渗问题方面，相比其他防渗施工技术具有较强优势，得到广泛推广应用。

2 振动沉模防渗板墙应用实例

2.1 工程概况

某小型平原水库，是一座以灌溉供水为主，兼顾引水发电的小型水利工况。库区流域面积20.56km2，设计总库容为820万m3，年供水量1 660万m3。水库于1973年开始修建，人工就地取土，筑坝材料为均质沙壤土。大坝坝顶高程178.45m，最大坝高22.76m，坝顶长85m，坝顶宽5m。1978年6月竣工，蓄水投运。

2.2 大坝渗漏问题及除险加固方案

2.2.1 大坝病险问题。1999年水库大坝培厚加高后，水库大坝运行状况良好。2012年汛期后，坝体下游面第一坡面和第二坡面接触带出现大面积湿坡，局部还存在平行于轴线的裂缝，管涌、射流等大流量渗漏问题严重，且随着水库蓄水位增高，渗流量增加。经地质勘测和探孔注水试验，测得大坝填筑土体的渗透系数K的最大值为7.60×10-4cm/s，最小值为8.45×10-5cm/s，属于中等透水性，大坝坝体局部渗漏问题较严重。2013年5月，组织专家对大坝进行全面安全复核，結果表明，大坝坝体渗漏问题已严重影响大坝的安全稳定运行，鉴定为“三类坝”，必须及时采取相应工程措施进行除险加固，确保大坝运行安全。

2.2.2 防渗加固修复方案。经坝体结构应力和抗滑稳定性分析，虽然坝体存在严重渗漏问题，但大坝结构应力和整体抗滑稳定安全系数均能满足设计要求，即本次除险加固主要考虑大坝渗漏问题。针对大坝坝体一、二坡面接触带和坝体渗漏破坏问题，考虑到大坝整体高度不高，最大坝高只有22.76m，且渗漏部位主要集中在坝体中部和上部右岸局部。同时，考虑到大坝除险加固施工工期紧张，经技术、经济等方面的综合对比分析，优选振动沉模技术施工防渗板墙，形成一道连续的防渗帷幕墙，以处理大坝坝体渗漏问题。

施工时，首先采用桩机自校正装置对桩机垂直度进行调整，然后采用经纬仪对调整结果进行复核，待其完全满足施工垂直度要求后再进行第一块模板的沉模施工。沉第一块模板（A板）时，严格将沉模速度降到最低，即在激振作用下利用模板自重慢慢下沉模板，确保第一块模板（A板）具有较高垂直度控制水平，为后期模板循环灌注拔模施工奠定质量監控基础。第二块模板（B板）紧贴插入A板外侧的导向槽内，确保A板和B板具有较好的耦合作用，控制好模板垂直度直至模板施工沉入设计深度。灌注拔模过程中，当模板即将拔出地面时，要放缓拔模速度，同时保持较好的拔模垂直度，防止左右碰撞导致孔口处泥土掉入孔内，影响整个防渗墙体的成墙质量及防渗效果。施工过程中，由于固结作用导致浆液面下降时，应及时进行补灌，确保防渗墙施工具有较高质量。

2.3 坝体振动沉模防渗效果分析

振动沉模施工从2014年4月2日开工，至2014年6月1日完工，总工期60d。防渗材料采用PO42.5普通硅酸盐水泥，设计配合比为1.21∶1.0∶2.82（水∶水泥∶土）。大坝坝体振动沉模防渗墙成墙面积960.50m2，施工完成后经探坑开挖表明，防渗墙整体成墙质量好，防渗墙整体连续，无开叉、无断层和无裂缝，外观检查满足设计要求。2014年6月5日，墙体取样送室内检测，测得振动沉模防渗墙的特征指标，如表1所示。

表1表明，振动沉模防渗墙送检样品中，其抗压强度为4.36～4.58MPa，均大于设计要求的4.2MPa；渗透系数检测值也符合≤9×10-6的设计要求，满足设计及规范要求。

3 结论

振动沉模防渗板墙技术是对中小型水库均质土坝坝体防渗加固的一种技术上可行、经济上优越的施工新技术。此施工技术以其施工便捷、工效高、施工成本低等优点，完全能够满足25m以下低坝薄防渗体的大坝整体防渗加固。后期工程实践应用中，应结合工程实际，不断优化设备配套性和智能自动化水平，优选合适防渗材料和浆液配合比，进一步降低施工成本，使该项施工技术应用到更厚、更深的防渗工程领域。

参考文献：

[1]王亚莉，李保红，李保英.振动沉模技术在风化岩防渗处理中的应用[J].水利水电施工，2014（2）：64-65.