塑性混凝土防渗墙施工技术探究——石板沟水库为例

马小龙 甘肃省水利水电工程局有限责任公司助理工程师

在石板沟水库实现塑性混凝土防渗墙施工技术广泛应用，需技术人员在把握好防渗墙工程基本状况（地理、水文、土壤等）的基础上做好施工准备，并在遵循《水工混凝土施工规范》（DL/T 5144—2001）、《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》（DL/T 5200—2019）等标准与规范的基础上推进施工动作。

1 工程概况

以甘肃省武威市天祝县石板沟水库为例，探究其塑形混凝土防渗墙施工技术。该水库属河谷型带状水库，地势总体北高南低。山体海拔一般在2 900 ～3 100 m，相对高差100 ～300 m，山势挺拔、陡峻。石板沟向由北向南穿行，河道顺直，呈基本对称的“U”字形，河谷底宽约150 ～350 m 不等，河床自然比降4%～6%。库区地层岩性为三叠系上统延长群（T3yn）灰白色、灰绿色砂岩及灰黑色、黑褐色页岩，第四系堆积物主要为砂砾石层（glpQ3）、含漂石砂砾卵石（alpQ4）、洪积碎石土（plQ34）及坡积碎石土（dlQ34）。

2 石板沟水库塑性混凝土防渗墙施工技术应用流程

2.1 施工准备

①施工用电准备。在搭设完用电设备与线路等设施后，计算其用电系统，确保其满足防渗墙整体施工要求。②施工用水准备。实地勘测，确保河道水质满足各个阶段的施工所求，施工用水能从河道直接抽取。③施工道路准备。在进行槽孔式防渗墙施工时，确保已修好进场与施工道路，使槽孔式防渗墙施工所需的机械设备能够直接到达工作面。④试验准备。先进行泥浆与混凝土配合比与性能试验，并呈递给监理单位进行审批。在防渗墙中心完成一系列的施工现场试验，获取造孔→成槽→泥浆固壁→墙体混凝土浇筑资料与检验，在审批之后，进行正式的防渗墙施工[1]。

2.2 搭建施工平台

混凝土防渗墙施工平台由以下数个部分组成：混凝土运输浇筑设备、倒浆沟设备和冲击钻平台。

①在钻机施工侧布置动力线路、水管、泥浆管道，另一侧沿施工轴线布置砼浇筑设备。②按照项目整体施工特征以及各阶段实际施工要求假设长宽分别为118 m、12 m 的施工平台，便于后续施工，在建设平台时需高出始河道1.5 m。③综合建筑单位提供的基本数据与资料、水准点、基准线、测量基准点，按照固定流程测放施工控制网，得出测放结果之后呈送给监理单位。④在开挖导墙前放出防渗墙中心线，在中心线两侧洒出填筑平台线轮廓线，用挖掘机、装载机整平、压实建筑基础。⑤在建设单位与监理单位指定的黏土料场用自卸汽车取料修筑施工平台，用履带式挖掘机或者装载机分层压实[2]。

2.3 导墙施工

2.3.1 导墙施工原则

导墙是地下连续墙槽段冲击钻前沿墙面两侧构筑的临时性结构物，但其在成槽作业时有着重要作用，比如承重、避免槽口坍塌、槽段定位、控制标高和成槽导向等。除了需严格按照导墙设计图纸推进施工流程之外，还需关注施工经济型、安全性与质量等，保障工程的顺利实时。此外需贯彻“三检制”，对土方工程重难点环节实施全面检查与控制，在该道工序合格后开始下一道工序，而就抽测点来说，应保持其整体施工进度的适宜性，避免压实面风干时工期延误[3]。

2.3.2 导墙施工要点

在进行导墙施工时，按照该位置实际情况建设为“г”型，选择C20 钢筋砼进行浇筑，其顶宽与高度为1.6 m、1.5 m；在进行导墙施工时，禁止汽车吊、混凝土搅拌车等大型设备在导墙附近活动。

2.3.3 开挖导墙基槽

借助RTK 放出防渗墙中心线，两侧位置洒出导槽边线，在边线位置开挖基槽，高于设计底面30 cm 时，选择水准仪抄平，设水平桩，以此为基础控制挖槽深度。在结束基槽开挖工程之后，检查基槽宽度与深度，确保其满足设计规范要求，呈报相应结果进行审批，审批通过后进入下一道工序[4]。

2.3.4 导墙浇筑

综合整体要求，导槽位置绑扎钢筋、浇筑混凝土。导墙浇筑时满足以下技术指标：平行于防渗墙中心线允许偏差为±1 cm，导墙顶面高程允许偏差为±1 cm，导墙顶面高程允许偏差为±0.5 cm，导墙间净距各自允许偏差为±0.5 cm。

2.3.5 平台修筑

平台修筑包括混凝土运输平台、倒浆沟、冲击钻施工平台。在结束导墙施工后，综合总体布置，铺设13 ～22 cm 的碎石路面在钻机施工侧，以此来铺设冲击钻轨道。另外一侧浇筑倒浆沟与混凝土路面。

2.4 制备泥浆

2.4.1 泥浆选择

防渗墙造孔施工时泥浆的主要用处时稳定地层、支撑孔壁，冷却钻具、携带钻渣、悬浮的作用，且泥浆具备较好的抗水泥污染能力、稳定性、流变性能、物理性能。需综合施工条件、经济技术指标、造孔工艺等因素选择适宜的泥浆土料。通常防渗墙施工选择3 级膨润土制浆，而一些重要工程或者地质复杂工程多会选择二级膨润土制浆。泥浆配合比与性能指标则需综合泥浆用途、造孔方法、地层特性加以试验并选定[5]。

2.4.2 明确膨润土浆液性能

膨润土浆液性能按照《钻井液用膨润土》标准，需满足表1 所示指标。按照施工现场整体状况明确泥浆池数量与位置，单个泥浆池储存浆量在150 m3左右。再进行制备池、沉淀池分割，泥浆利用率虽然提高，但不会影响防渗墙整体性能。

表1 膨润土泥浆性能指标表

2.5 划分槽段

按照设计方案与图纸提供的槽段长度要求与槽段号对槽段实施槽段划分，在导墙两侧用油漆在顶部标记槽段号以及各个阶段的槽段槽孔号，还需控制好槽段长度，缩减槽段间接头数目以提升整体性，且受限于墙基地质条件、成槽深度等，槽段不会太长。综合槽壁稳定性验算与以往槽段划分经验，本工程选择将砼防渗墙划分为一期槽与二期槽，长度皆为6 m。

2.6 防渗墙施工

2.6.1 成槽施工

①成槽选择冲击钻施工，首先钻出5 个主孔，再实施小墙劈裂，先一期槽、后二期槽；②为明确基岩面高程，可首先鉴定分析一期槽段样品土壤，确保其满足施工要求。槽段入岩深度、槽孔宽度分别为0.5 m 与80 cm，孔位中心与孔斜率偏差应分别控制在±3%、0.4%；在造孔时，选择膨润土泥浆护壁，泥浆黏粒含量、塑性指数控制在55%、60%以内，其他指标满足实验所需。定时搅动泥浆池内泥浆，避免沉淀与结块。孔内泥浆面低于导墙顶面30 ～50 cm[6]。

2.6.2 终孔验收与清孔换浆

结束槽段施工后，报与监理工程师对槽段宽度与长度、孔斜、孔深、孔位等全面验收，合格之后清孔换浆，并在结束换浆1 h 达到如下标准 ：①孔底淤积厚度控制在100 mm 以内；②槽内泥浆密度在1.15 g/cm3以内，马氏漏斗黏度控制在32 ～50 s，含砂量应控制在6%。在结束二期槽孔清孔换浆前，刷洗接头砼孔壁泥皮，清孔换浆4 h 后内浇筑砼。

2.6.3 墙体连接

墙体连接选择钻凿接头孔法，在浇筑过一期槽孔，在混凝土初凝时，以冲击钻冲凿槽孔两端砼，且保持钻凿直径能够配搭槽宽，形成接头孔，工艺简单，利于施工安排。

2.6.4 墙体砼浇筑

（1）砼拌和与配比材料选择。选择砼强制式搅拌机进行混凝土拌制，材料配比应达到以下标准：①水泥标号超过32.5 R，中粗砂，含泥量、黏粒含量控制在3%、1.0%以内；②粗骨料选择砾石、天然卵石，最大骨料粒径小于40 mm，含泥量小于1%，泥块含量不大于0.5%；③浇注混凝土入孔扩散度、坍落度分别在340 ～400 mm 与180 ～220 mm；坍落度保持150 mm 以上超过1 h，且初凝时间超过6 h，终凝时间控制在24 h 之内，混凝土密度超过2 100 kg/m3；④混凝土胶凝材料用量超过350 kg/m3，控制水胶比在0.6 之内；塑性混凝土水泥用量、胶凝材料总量应不低于80 kg/m3、240 kg/m3，砂率超过45%；塑性混凝土选择一级配骨料，如选择二级配骨料，中石用量：小石用量不大于1；⑤弹性模量、渗透系数、抗压强度等指标满足设计文件标准要求[7]。

（2）导管下设。控制导管内径在200 ～250 mm，选择丝扣连接，并以橡胶密封圈对相连丝扣密封。槽孔浇筑选择3 组导管，具体情况需满足距孔端距、导管中心距要求。在槽底高差超过250 mm 时，置导管在控制范围最低处，槽底、导管底口距离控制在150 ～250 mm。

（3）砼运输。综合施工现场选择适宜砼运输方式，一般会选择砼搅拌运输车、砼输送泵完成输送工作，且在砼浇注时应保持一定连续性，若是因其他不可抗因素而中断，中断时间不应大于40 min。

（4）砼浇筑。选择直升导管法实施泥浆下砼浇筑，浇筑前于导管内部放入能够漂浮的隔离塞球，注入些许水泥砂浆，控制注浆速度，不间断地完成混凝土浇筑，挤出隔离塞球的同时埋住导管底端。浇筑时满足如下标准：①导管埋入砼深度控制在1 m ≥h ≥6 m；②混凝土面上升速度超过2 m/h；③保持砼面均匀上升，每隔30 min 测一次面深度，保证砼面高差不超过500 mm；④浇筑砼时，设盖板，避免混凝土散落槽孔内；⑤避免混凝土将空气压入导管内。

3 结语

通过对上述石板沟水库项目防渗墙的施工技术分析探究可以看出，采取针对性的工艺技术以及优良的作业方案，可以确保水库防渗质量的可靠性。