前坪水库钢筋混凝土防渗墙施工技术探讨

王新民，周腾飞，张 赛

（1.河南省前坪水库建设管理局，450000，郑州； 2.河南省农田水利水土保持技术推广站，450003，郑州）

一、工程概况

前坪水库大坝防渗墙为钢筋混凝土结构，长486 m，厚1 m。混凝土强度为 C25， 弹性模量为 2.8×104MPa，抗渗等级为W8。 底部深入基岩1 m，槽深 3.9～47.8 m， 总工程量为 7 200 m2，其中黏土层成槽 1 850 m2，卵石层成槽 3 200 m2， 基岩成槽 2 150 m2，混凝土浇筑7 200 m2，钢筋总量547 t。

二、工程地质

开挖到设计高程后，工程地质经勘测单位现场编录：ZB0+000～ZB0+247 段为安山玢岩，ZB0+247～ZB0+714 段为砂卵砾石，ZB0+714～ZB0+818 段为安山玢岩。 ZB0+247～ZB0+714 砂卵砾石段局部有砂透镜体且部分安山玢岩露出砂卵砾石层，经钻探表明砂卵砾石层厚度约 1.5～8.0 m，ZB0+390～ZB0+408 为断层破碎带。

三、施工准备

1.施工部署

为防止防渗墙施工对黏土心墙造成扰动， 及时排除清理防渗墙施工过程中产生的废渣、泥浆和废水，确保安全文明施工，主要采取以下措施：

①防渗墙上游侧， 铺0.5 m 厚砂卵砾石压实，再铺0.2 m 厚石渣压实，成为冲击钻施工平台。

②防渗墙下游侧， 铺0.5 m 厚砂卵砾石压实，再铺0.15 m 厚水泥稳定碎石，坡度为0.01，作为罐车、吊车以及液压抓斗的通行和工作平台。

③导墙使用现浇厚0.8 m、高1 m的矩形结构C15 钢筋混凝土，沿两侧槽口布置，两侧导墙间距为1.1 m。

④应在导墙下游侧浇筑0.8 m高、1 m 宽排浆沟，汇入排浆沟的废浆用排污泵抽至弃浆池。

2.固壁泥浆

①应用膨润土作固壁泥浆，分散剂采用工业碱（NaCO3）。

②根据防渗墙试验成果，拟定泥浆配合比，即水（L）∶膨润土（kg）∶工业碱（kg）=800∶55∶（4～4.5），增黏剂适量。

③检测项目及技术指标见表1，检测合格后使用。

④采用高速搅拌机进行泥浆拌制，在充分水化溶胀后使用；使用过的泥浆在沉淀池去除沉渣净化，再送回储浆池备用。

表1 各阶段膨润土泥浆性能指标

四、钢筋混凝土防渗墙施工主要工艺

1.施工方法及流程

根据生产性试验成果并结合现场地质条件， 坝基防渗墙按二序施工。 槽段长度定为6 m，一序槽成槽7 m，二序槽成槽5 m，先一序再二序进行施工。 防渗墙施工流程见图1。

2.造孔

采用冲击钻钻孔液压抓斗开挖的方式成槽。 用冲击钻在槽段中心及两侧钻引孔，形成一序引孔，浇筑完成后形成二序引孔，再使用冲击钻在槽段中心开挖。

①应保证槽孔壁平整垂直， 孔斜率≤0.4%；墙顶浇筑≥0.5 m 设计墙高。

②施工时泥浆面应在导墙面以下 0.3～0.5 m。

③钻孔液压抓斗每一次开挖，应在孔口上方停留， 使抓斗内泥浆流回，减少泥浆损耗。

3.清孔及换浆

①造孔施工完毕后对造孔孔深、孔斜等质量进行全面检查。 合格后清洗槽孔，置换浆液。

②采用气举法清孔换浆，清除孔内废渣的同时向孔内补充新鲜泥浆。

③二期槽孔清孔换浆时，应清除孔壁上的泥皮，用钢丝刷钻头进行分段洗刷，刷子基本不带泥屑、孔底淤积不再增加后，达到合格标准。

图1 防渗墙施工流程

4.钢筋笼及预埋管制安

（1）钢筋笼及预埋管的制作

①钢筋笼加工应在专用加工平台完成，加工平台设置定位板以保证钢筋位置。 竖向受力钢筋应采用单面焊搭接，分段入槽时竖向搭接1m 单面焊接。

②预埋管按设计要求在钢筋笼内布置埋设。 焊接固定支架，确保牢固可靠。 管口临时封堵，防止施工过程中坠入异物堵塞预埋管。

（2）钢筋笼安装

①钢筋笼运输道路应硬化平整，满足施工调运需求，运输时注意防止钢筋笼产生扭曲变形。

②钢筋笼应缓慢均匀下放。 根据现场情况， 可适当在笼上设置配重端，防止浇筑时钢筋笼上浮。

5.墙体浇筑

①采用泥浆下直升导管法进行混凝土浇筑。 应用两套导管进行混凝土浇筑，保持导管间距不大于5 m。现场导管安装符合下列要求：

a.导管距孔端或接头管间距为不大于1.5 m；b.导管底口位置应在槽孔底部 0.15～0.25 m 以内；c.当槽底高差大于0.25 m 时，将导管置于控制范围的最低处，并从最低处开始浇筑。

②对混凝土坍落度、扩散度进行现场检测合格后， 将混凝土通过溜槽分流至各导管， 由人工控制各导管下料均匀、 混凝土浇筑面上升均匀， 混凝土面高差应控制在0.5 m以内。

③混凝土浇筑过程中每间隔 30 min 检测槽孔内混凝土深度，每间隔2 h 检测导管内混凝土深度并记录。

④已开槽孔口设置盖板， 避免其他槽孔浇筑混凝土时， 混凝土散落其中。

6.防渗墙槽段连接

槽段连接采用接头管法施工，一序槽清孔置换浆液后， 在两端孔位设接头管，固定孔口。混凝土浇筑后形成二序槽端孔，二序槽成槽后连接成墙。

（1）接头管下设

采用起重机起吊接头管，先吊底节，对准端孔中心垂直下放到销孔位置， 用钢管对孔插入后继续下放，使钢管担在导墙上后吊起第二节对准接头插入，在吊环与上部接头管完全重合后对孔插入销子吊起接头管，抽出钢管，下到第二节销孔处，插入钢管，下放使其担在导墙上后再按上述方法进行第三节的安装。 后续管节安装重复上述步骤，直至全部下放。

（2）拔管

采用起重机配合液压拔管器同时均匀起拔，避免出现缩孔和垮塌现象。

五、特殊情况处理

1.架空层漏浆处理

主孔造孔架空层漏浆时，用当地黏土加片石回填，并采用钻头冲击使其挤压密实。 副孔漏浆时，用回填膨润土粉、石灰、稻壳、草末或灌注水泥浆到孔底加速凝剂等堵塞架空层。

2.塌孔处理

出现塌孔后采用黏土混合料、渣土回填至塌孔位置l.5 m 以上， 使用冲击钻机夯实，挤压密实孔壁。 若塌孔严重，用直升导管法回填混凝土填平，重新造孔。

3.地下孤石、漂石处理

该工程地层含有漂石和大孤石，给钻进带来很大困难，即使采用冲击式钻进，有时也无能为力。 根据试验宜采用重锤冲凿法处理。 用自落式起重机或专用钻机，将重锤提起3～5 m，自由落体， 一般锤重 8～10 t 为宜，击穿漂石、大块石后成孔。

六、质量检测

检测内容为墙体的物理力学指标抗压强度、抗渗等级、弹性模量等。在成墙28 天后采用弹性波CT 法进行混凝土防渗墙完整性检测。 经检测，实测所检部位均达到设计值。 在防渗墙两侧钻孔， 在一孔激发弹性波，另一孔接收弹性波，由仪器记录激发点和接收点之间射线路径形成数据文件。 经计算机计算形成波速等值线图和色谱图，根据断面弹性波速度及分布来评价混凝土质量，判断其缺陷及位置。 经观测和对现场21 组断面采用弹性波CT 法检测数据进行分析，认为墙体完整性较好。 墙体波速大多在2 500 m/s 以上，未发现异常低速区域。

七、结 论

前坪水库钢筋混凝土防渗墙在施工后根据安全监测仪器观测数据分析，下游水位稳定，防渗效果良好。经第三方检测达到设计要求且防渗效果明显达到预期效果。 防渗墙工程分部工程在验收中被评定为优良等级，满足设计及相关规范要求。