水利水电防渗墙工程存在的问题与对策

谢为江，李林骅

（江西省水利科学研究院，江西 南昌 330029）

0 引 言

近年来，水利水电工程建设项目中，因防渗墙工程问题，导致水库不能按设计水位运行，从而使整个建设项目无法发挥正常效益，更有甚者，产生倒堤溃坝、房毁田淹的后果，此类教训屡见不鲜。由于防渗墙工程普遍存在一定的问题，这让建设参与者们望“墙”生畏，各级水行政主管部门也希望能在现有法规和规程规范[1-4]基础上，有针对性地补充出台一些政策和技术条款，以规范防渗墙工程的建设和管理。

多年来，科研工作者针对防渗墙工程质量问题开展了大量的研究，宗敦峰[5]等回顾了防渗墙发展技术，重点围绕防渗墙修筑、除险加固、特殊围堰防渗墙施工工艺展开研究；梅良敏[6]等结合防渗墙所在地地质条件，提出复合土工膜心墙普通混凝土防渗墙施工方法；邵连方[7]，张才夫[8]等对采用检测技术来进行防渗墙质量控制的方法进行了研究。这些学者的研究，多集中在单方面对施工技术或检测技术进行研究，而从勘察、设计、施工、检测和验收等多环节多方面系统地梳理防渗墙工程存在的问题并开展系统研究的却甚少。为此，本文基于大量工程施工实践，全面分析了防渗墙工程在勘察、设计、施工、检测和验收等过程中存在的诸多问题，提出相应的对策，以保障防渗墙工程的质量和安全，为防渗墙工程建设参与者提供借鉴与引用。

1 防渗墙工程存在的主要问题及原因分析

在水利水电工程项目中，防渗墙工程是重要的隐蔽工程，它的质量问题将直接影响整个工程的正常运行及安全生产，事关广大人民群众的生命财产安全。纵观近年来我国水利水电防渗墙工程建设现状，导致防渗墙工程出现问题的原因几乎贯穿整个建设过程，现分别从勘察、设计、施工、检测和验收等环节来进行梳理。

1.1 勘察环节

勘察是工程建设的“开路先锋”，其成果的准确性将影响整个工程的建设质量。防渗墙工程在勘察环节存在的问题主要有：

（1）钻探孔位未布置在防渗墙轴线上。在水利水电工程建设中，勘察人员通常将钻探孔位布置在堤（或坝）的中轴线上，而设计人员则根据“前堵后排”的理念，往往把防渗墙布设在迎水面一侧甚至迎水坡坡脚或二级平台，而这两条轴线位置的地质条件往往差异很大。如：赣东大堤南昌段某除险加固工程（如图1），勘察提供的地质剖面图在大堤中轴线位置，而设计防渗墙轴线位于上游侧，与勘察中轴线相距约5m。实际施工时发现，防渗墙设计轴线上约8m深处遇成片块石（古代堤防所设块石护坡），原定设计方案无法钻进成槽，加上施工期堤顶公路交通繁忙，防渗墙设计轴线也无法更改，不得不更换施工工艺，增加大量投资。

（2）钻探布孔密度偏稀。根据现行的GB 50487-2008《水利水电工程地质勘察规范》要求，在初设阶段，土石坝工程布孔间距为50～100m，堤防工程为100～500m，勘察单位往往取最大值，即大坝工程布孔间距为100m，堤防工程布孔间距为500m，这种布孔方案密度偏稀。在防渗墙工程施工时，经常发现地质条件与勘察报告出入较大，给施工带来困难。为应对地勘成果粗略的现状，在修订的防渗墙施工规范[1]中，增补先导孔要求，即要求施工单位在防渗墙施工前进行补充勘察，但由于施工单位往往缺少地勘的专业力量（无装备和技术），且费用无着落（投标报价中不含复勘费用），因而很多施工单位在实际施工中并未按照规范要求实施先导孔，给防渗墙施工埋下质量隐患。

（3）勘察成果针对性不强。防渗墙工程需要重点查清的是透水层的厚度与分布、相对不透水层的性状（嵌岩难度）和埋深、卵石层的厚度和级配（特别是最大卵石粒径）、地下水位、地层空隙率、地层防塌性等。而当前，大多数勘察成果仍侧重描述地层承载力、岩土力学试验，忽略了与防渗墙施工相关的专门性工程地质问题，勘察成果没有针对性，参考意义不大，不能有效地服务于设计人员。

1.2 设计环节

因设计不合理导致防渗墙施工无法实施或防渗墙工程防渗效果失效的案例比例很高。防渗墙工程设计阶段所存在的问题主要有：

（1）设计方案不合理。案例1：内蒙古某城市防洪工程，设计方案为液压抓斗成槽造墙工艺，防渗墙轴线位于迎水面堤脚处，由于堤脚滩地表层即为砂卵石层（且含砂量低、孔隙率大），地下水位高（地面以下0.8m），实际施工时发现，在这种地质条件下，因泥浆护壁失效，槽孔严重坍塌，无法成槽施工。案例2：东北某省一大堤加固工程，防渗墙设计方案为深层搅拌成墙工艺，实际施工时发现，地层中含大量卵石，无法搅拌成墙。此外，设计方案未充分考虑交通条件或场地条件，导致无法施工的案例也很多。

（2）必要性、可行性论证不充分。很多防渗墙工程，设计没有进行渗透稳定性计算和复核，对防渗范围、墙体材料、墙体厚度的确定与选择比较随意。如：某些均质土坝，仅存在基岩渗水现象，却盲目地选择混凝土防渗墙方案，浪费投资；某些堤防，强透水层主要集中在底部，却设计成悬挂式防渗墙方案，导致防渗失效。

（3）缺少防渗墙工程的设计规范。由于没有针对防渗墙工程的专项设计规范，设计人员无据可依；

（4）防渗墙施工预算定额更新不及时。防渗墙施工预算定额多年不更新或更新不及时，导致防渗墙施工预算单价低得离谱。如：江西省某工程射水造墙招标限价明显低于施工成本价,由此的后果是施工质量得不到保证。

图1 赣东大堤南昌段某除险加固工程防渗墙勘探轴线与施工轴线位置示意图

（5）部分防渗墙设计人员不专业或不熟悉业务。当前，部分水利设计院，技术人员配置不齐，设计项目中，往往是水工专业挑大梁，集水工、水文、结构、机电、岩土等专业于一身，造成不少工程设计提出的施工工艺随意且施工方案粗糙。

（6）设计标准偏低。如：近年来很多库区防护工程中的堤防，普遍出现渗漏问题，分析发现，由于库区防护工程中的堤防往往长期处于高水位运行状态，其工况与土石坝基本相同，但设计工作往往仍将其作为堤防工程对待，依然按照堤防的质量标准进行设计。实际上，库区防护工程中的堤防，应执行大坝的设计标准。

（7）设计审查把关不严。防渗墙工程在房屋建筑行业属“危大工程”，其设计方案须履行较为严格的审查程序，而水利水电行业并没有把防渗墙工程作为一个专项来对待，设计审查重视程度不高，把关不严。

1.3 施工环节

防渗墙施工的工序繁多，专业性强，要确保工程质量，必须精心施工，然而，当前防渗墙施工领域存在很多问题，难以做到精心施工。主要问题有：

（1）资质管理存在盲区。根据《建筑业企业资质管理规定》（中华人民共和国建设部令159号），所有施工企业，必须取得建筑业企业资质证书后，方可在资质许可的范围内从事建筑施工活动。防渗墙施工所对应的资质是“水工建筑物地基与基础处理专业承包资质”，但由于水利水电施工总承包资质可承担各种专业工程施工，因此，当前水利水电建设市场中，承担防渗墙施工的主体大多是总承包施工企业，而总承包施工企业实际上大多不具备防渗墙施工的专业人员和专业设备，往往把防渗墙施工任务分包给不具备资质的“专业”施工队伍。由此普遍存在以下现象：具有防渗墙施工资质的单位，并没有专业的人员和设备，而拥有防渗墙施工设备和人员的单位，却没有施工资质。

（2）施工装备及施工工艺落后，智能化程度低。目前，我国防渗墙施工工艺大多沿用20个世纪80年代从国外引进的技术，设备笨拙，消耗大量劳力，质量保证度不高。

（3）施工人员普遍素质不高。由于防渗墙施工属野外作业，条件艰苦，收入较低，从业人员大多文化水平不高，而防渗墙施工工艺繁杂，工作精度要求高，需要操作者具备较高的技能和素养，普通工人难以胜任。

1.4 检测和验收环节

检测和验收是工程投入使用前的最后一道关，按照规定，工程须经检测合格后方可验收。当前防渗墙工程检测和验收环节存在的问题主要有：

（1）缺少精准可靠的检测技术。防渗墙施工质量不易控制，易出现断裂、不连续、接头分叉等质量缺陷，并且具有隐蔽性等特点，因此对防渗墙的连续完整性、墙体强度和渗透系数等质量检测就显得非常必要且重要。由于防渗墙工程属地下隐蔽性工程，对其进行实体质量检测存在一定的技术难度。一是水利水电防渗墙墙体厚度小，实施钻芯检测时，钻孔容易偏出墙外；二是水利水电工程防渗墙是以防渗为主要目的，设计强度较低，且墙体强度往往不均匀，难以钻取完整的芯样；三是防渗墙无损检测技术滞后，缺少能准确探测并辨识防渗墙缺陷的物探技术。正是源于以上因素，当前尚无成熟可靠的检测技术对防渗墙工程进行精准的质量评价。

（2）水利水电行业实施的防渗墙工程大多都属于隐蔽工程，当前，确定防渗墙施工质量合格的数据很多都是间接获得，这就导致支撑防渗墙工程验收合格的数据与资料可靠度不高，因此很多防渗墙工程验收后，仍有渗漏甚至严重渗漏现象。

2 对策和措施

防渗墙技术20世纪50年代初期源于西欧、意、法等国，于1959年引进我国。60年来，我国水利水电工程防渗墙技术，从无到有逐渐发展至今，已在各种地层中修建各种用途的防渗墙。特别是近年来在病险水库及堤防除险加固工程中得到了广泛的应用，实践证明防渗墙的防渗效果明显。然而，随着我国水利水电工程的蓬勃发展，对防渗墙技术的要求也越来越高，因此有必要多措并举，以提高防渗墙工程质量。现结合防渗墙工程建设过程中梳理出的突出问题，提出如下对策措施：

2.1 出台完善政策法规

（1）修订勘察规范，补充防渗墙工程相关内容。建议下一次修订《水利水电工程地质勘察规范》时，在初步设计阶段增列防渗墙专项工程，明确要求钻探孔位应布置在防渗墙轴线上（而非堤坝中轴线上），缩小钻孔孔距（建议不超过25m）,要求查清针对防渗墙的专门性工程地质问题（如：地层透水性、砂卵石级配、孔隙率、地下水位、孔壁稳定性等），除常规的测试项目外，建议增列钻孔注浆试验和护壁试验。由于地层失浆性和孔壁稳定性是防渗墙工程中主要的工程地质问题，设计人员在选择合适的防渗墙施工工艺时，须充分考虑以上地质条件。

（2）补充出台防渗墙工程设计规范。设计规范应重点明确以下事项：防渗墙工程的可行性必要性论证（须进行渗透稳定性计算与复核）；明确防渗墙的墙体材料（主要物理力学指标）、厚度、深度、轴线范围以及施工工艺，且施工工艺的确定，应作技术性、经济性比选；规范中应明确，库区防护堤防防渗，应按大坝的标准进行设计。

（3）借鉴住房建筑行业的做法，推行类似于“危大工程”的专项管理制度，对水利水电防渗墙工程实行更严格的设计审查和质量控制。

（4）建议下一次修订《水利水电建设工程验收规程》时，要求防渗墙工程的验收，必须经历一次汛期（或与设计洪水位相当的高水位）考验后，方可验收。

2.2 推行资质与人员管理

（1）防渗墙施工工艺复杂，专业性强，要确保工程质量，必须由专业的施工队伍来实施。对于承担防渗墙施工业务的单位，建议有关部门对其施工装备、施工人员、组织机构、管理体系、施工业绩等进行考核、评审，按施工工艺分类推行专项资质的认定和管理，杜绝无资质从业或超资质从业的现象。

（2）对防渗墙设计人员实施培训、考核，推行防渗墙工程设计人员执业许可制度，要求执业人员取得相应资格后方可从事防渗墙设计工作，设计图纸须加盖执业印章。

2.3 鼓励技术创新和研发

（1）针对防渗墙施工工艺落后的问题，建议出台政策，鼓励防渗墙施工技术的创新和研发，并尽快形成相关的技术规范。特别须注重理论创新，力争在工艺原理方面取得重大创新和突破，以大幅度提高防渗效果，降低施工成本。与此同时，兼顾引进国外或其他行业先进的地下连续墙技术（例如TRD工法、水平切槽技术等，但不能照搬，须根据水利水电防渗墙工程的特点进行技术优化和改进）。

（2）针对施工作业智能化水平低的问题，建议运用物联网技术，安装自动化控制设备，在防渗墙施工方面探索“人工智能+”的理念，以提高防渗墙工程施工效率和施工质量。

（3）针对防渗墙检测难的问题，须创新检测方法，建议采用连通试验的方法进行检测，即墙前墙后分别钻孔，进行连通试验（连通介质选用水流掺示踪剂，或电流携示踪波），以实现防渗效果的精准检测和客观评价。

3 结语

水利水电防渗墙工程的质量管理，事关水利建设安全生产大局，当前水利水电防渗墙工程所存在的问题，正是工程建设中的“短板”，须全方位加强“监管”。须重视建设管理工作的顶层设计，力争在勘察、设计、施工、检测和验收等各环节，多措并举，综合治理，同时修正相应的管理制度和技术准则，及时打上“补丁”，消除“系统漏洞”。唯有如此，才能彻底解决水利水电防渗墙工程所存在的问题，有效地消除工程中的安全隐患。