水利工程中土坝混凝土防渗墙的设计讨论

李涛柱 梁圣涛

摘要：我国平原的大部分水库修筑于建国初期，多为均质土坝，坝高较低。由于历史因素，有的水坝基础处理不彻底，即使是普通的水坝，也没有进行完善的坝基处理。在大坝的下端有一个由较深的沙子和砾石层构成的过滤通道。坝体坍塌、坝基下陷和渗漏现象时常发生。如遇汛期发生洪水，大坝下发生漏水的可能性较大。随着施工工具和混凝土防渗墙技术的完善，土坝采用混凝土防渗墙技术已成为建设大坝的主要手段。本文提供了混凝土防渗墙的设计和施工指南，以期能够作为类似项目的参考。

关键词：水利工程;土坝混凝土

1 水利工程应用防渗技术的意义

水利工程是一个复杂而庞大的工程，而水利工程所牵涉的领域同样非常庞大，所以在建设水利工程时要考虑的方面有很多。在水利工程施工项目中，重点是调节和分配水资源以及进一步改进水利项目，以控制水资源能够更好地为当地人民群众服务。只有这样，水资源管理项目才能更好地融入当地群众的生产生活，并为群众创造最好的生存空间。水利工程施工项目的主要挑战是预防水渗透，这是水利工程项目中不可忽视的因素。水资源作为自然资源，其具有明确的双面性。因此，水利工程中的防渗透技术对水利工程的质量控制至关重要。水渗透技术是一门专业性较强的技术，为了确保技术的有效实施，水利工程师需要对技术有深入的了解和掌握。

一般而言，水利工程施工环境的地质条件通常比较复杂，自然环境条件恶劣，工作环节比较复杂，需要的资源和成本投入也非常大。因此，施工人员必须认真、始终如一地工作，以免有任何出现人为差错的可能性，因为一旦出现问题，对水利工程管理项目的影响十分严重。在水利工程施工项目的事故中，渗水问题占所有事故的四成左右，这是水利项目工程师需要重视的统计数据。由于大部分水利工程人员要深入施工现场，在保证水利工程质量、实施经济优化、采用优良的施工技术以达到最佳防渗效果的前提下，必须制定详细的工程计划，根据工程当地的实际情况，明确考虑水利工程的安全性能。

2 混凝土防渗墙施工方法

防渗墙的混凝土浇筑工艺是先挖沟浇泥，再浇混凝土代替泥浆。建造混凝土防渗墙的方法很多，主要是通过挖掘材料和矿渣的堆积。目前最常见的施工方法是使用凿岩机竖立不透水的混凝土防渗墙。这种施工方法本质上包括三个工作过程：钻孔、换浆和浇筑混凝土。钻孔前，需要为挖掘机安装一个辅助结构：导墙，导墙不仅可以为挖掘机提供泥浆，还可以在钻孔时使用。钻井时使用的泥浆必须具有一定的静剪切力和触变性。泥浆中的砂含量应尽可能低，以便从井底输送更多的钻屑，并确保泥浆可以重复使用。钻孔完成并验收后，可以继续下一步：清洁钻孔并更换钻井液。通常新的泥浆通过管道直接从罐口输送，然后用泵将泥浆泵送到罐底，将旧的泥浆更换成新鲜的泥浆。混凝土浇筑是混凝土防渗墙施工中最重要的一步，也是最后一道工序。主要工序为开始浇筑、正常浇筑、最后浇筑。最后浇筑和正常浇筑之间没有明确的区别，因此在终浇前降低混凝土的运输强度以缩短混凝土的停留时间是必要的。在浇筑过程中必须进行严格的质量控制，以及对各种紧急情况的仔细预处理。

3 混凝土防渗墙的类型

3.1 桩柱式防渗墙

用锤钻或其他方法在混凝土挡土墙或管道上形成大直径的孔洞，然后用混凝土回填形成实心墙。此类防渗墙的孔洞连接方式多样，要结合具体情况进行施工，而为了确保土坝混凝土防渗墙的实际功能性，搭接形和连锁形为比较常用的两种方法。

3.2 槽板式防渗墙

用锤钻、抓斗或其他方法进行槽孔挖掘，通过泥浆或其他方法将墙锚固，然后用混凝土回填沟渠，形成连续的、不透水的混凝土防渗墙。凹槽的长度通常为5～9m，这样可以减少墙体的接缝。同时，根据砌块凹槽接缝的形状，也可以分为搭接型和连锁型两种形式。

3.3 板桩灌注墙

钢板桩通过振动或其他方式被打入地基。在桩的边缘焊接一根小管子，管子底部有一个阀门。打入设计深度后，用液压拔桩机等设备将钢板桩缓慢拔出，渗水材料通过桩身倾倒至桩身留下的空间内，一个坚固的不透水薄壁由此形成。

3.4 泥浆槽防渗墙

用绳铲或其他方法挖沟，沟宽通常为1.5～3m。沟渠开挖后，填入黏土砂和砾石的非压实混合物，形成防渗墙。

3.5 混凝土防渗墙在水利工程中的设计

在水利工程项目中，河床是压力条件变得更加严峻的地方，河床最容易受到水力破坏。因为河床的冲积层更坚固、渗透性更强。塑性混凝土对坝基和坝体的过滤可以起到很好的作用，可以全方位阻断地下渗滤，减少对坝基稳定性的影响。对坝基入渗直径的分析表明，塑性混凝土防渗墙是一种理想的密封材料。在开挖混凝土墙体结构时，应考虑实际的结构条件，如墙体的高度和厚度、墙体上边缘的高度、墙体下边缘的高度、墙体之间的距离以及墙的深度，需要结合实际情况计算墙下部与坝基的相对防水层。塑料混凝土防渗墙性能指标主要有抗压强度、渗透系数、弹性模量等，防渗墙两端必须与砂浆幕相连，并在接缝前后钻孔。防渗墙接缝处的孔距是通过实验确定的，如果两端有一定的距离，孔的深度通常是通过1～2层相连的防水层穿透塑性混凝土防渗墙实现的。防渗墙和砂浆立面墙共同构成了一个新的密封系统。

4 防渗墙施工中应注意的问题

在建造防渗墙时，孔的质量是保证防渗墙质量的最重要因素。同时，竖立隔墙时的钻孔时间占总施工时间的2/3以上，是限制施工时间的主要因素。施工过程中必须采取措施有效防止或减少偏孔，偏差必须控制在可接受的范圍内。保证混凝土墙体施工质量的关键是切割的连续性和浇筑的准时性。坚实的泥浆固壁被视为一个重要的组成部分。否则，一旦塌孔问题产生，施工就会中断，裂缝部位的处理将非常困难。因此，每个操作都必须严格按照规则、控制质量和程序的进行。同时，加强对机械设备的维护保养，保证维修速度，确保混凝土防渗墙“连续运行”，确保防渗墙的质量。

5 不同防渗墙工艺方法的应用范围

在水利工程施工项目中，混凝土防渗墙通常穿过松散的覆盖层和较硬的岩石层，有时也穿过较厚的基岩层。因此，在水利工程中架设防渗墙时，需要了解松散覆盖层的厚度、层数、透水性和工程结构等，然后根据技术要求增加防渗墙的厚度。一系列试验得出以下数据：玄武岩和花岗岩的切削深度为36.29m，粉砂岩、白云岩和黏土质粉砂岩的切削深度通常为8～12.5m。板岩、石英岩和砂板岩的深度为4m。

6 结语

综上所述，混凝土防渗墙技术具有不增加成本、施工总工程量较少、气密性更好、防渗性更高等诸多优点，因此，目前混凝土防渗墙技术被大面积应用于水利工程领域。随着时代的发展和技术的进步，混凝土防渗墙变得越来越完善。然而，在水利工程中实际应用混凝土防渗墙设计时仍然存在许多问题和注意事项。因此，相关设计师在总结工程经验的同时，要不断学习提高自身工程技能，设计出更好的混凝土防渗墙，使其在实际的水利工程应用中充分发挥作用。

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