水利大坝基础防渗墙施工技术探析

万品三

（江西精诺检测有限公司，江西南昌 330000）

水利大坝基础防渗墙施工是一项非常复杂的工作，在施工中需要考虑的因素比较多，比如孔口导墙施工、供电系统建设、混凝土配制和浇筑等，任何一道工序控制不当，都会影响总体施工质量。需要在施工中进行全系统地处理和分析，才能提升防渗效果，保证施工质量。而且水利大坝基础防渗墙属于典型的隐蔽性工程，一旦建成之后后期就很难再进行调整和处理，需要在保证低污染的情况下，保证各道工序能够高效、有序地开展，才能更好地达到预期要求的防渗效果。基于此，开展水利大坝基础防渗墙施工技术探析就显得尤为必要。

1 工程概述

江西贵溪市新田联圩防洪工程堤基防渗总长3.866 km，防渗范围：k3+200.00～k3+750.00；k8+245.00～k8+850.00；k11+553.00～k14+263.64。堤基防渗采用射水造C20 混凝土防渗墙防渗方案，防渗墙底部深入基岩0.50 m，顶部为现状迎水侧堤脚高程，墙厚0.22 m，防渗控制指标以防渗等级W6 控制。防渗墙轴线布置：k13+469.00～k14+263.64 内防渗墙布置在堤顶轴线上游0.50 m。设计防渗墙以2.00 m 一个槽段（实际施工时孔距为2.71 m），分二序施工，槽孔分缝为4.00～6.00 cm。防渗墙材料要求：普通混凝土防渗墙强度等级为C20，抗压强度R28 ≥10 MPa，最小厚度不小于0.22 m，允许防渗比降J ＞50；抗渗等级W6，渗透系数Kr ≤1×10-6cm/s；坍落度为18.00～22.00 cm。

2 准备工作

水利大坝基础防渗墙施工具有很强的复杂性和技术性，对施工连续性的要求非常高，为保证施工质量，促使各道施工工序能够高效有序地开展，就必须切实做好施工前的准备工作，主要包括以下内容。

1）先导孔施工、施工轴线和高程测量放样。用GPRS 测量仪测定射水造墙施工轴线，每隔50.00 m 间距做先导孔用于地质复勘，以确定堤防基岩面（相对不透水层），对防渗墙堤段地质条件进行分析，明确堤段是否存在木头、孤石等，以制定孔位轴线剖面图。

2）合理布置防渗墙施工平台。在布置施工平台时，需要先保证钻机布置的合理性，按照占地少、施工干扰程度低的原则合理布置。同时充分考虑混凝土浇筑道路、注浆管布置情况、供水管道及设备电缆的架设布置情况等，决定每个槽段上布置2 台钻机，并将钻机面向下游布置。

混凝土防渗墙施工平台的宽度不小于20.00 m，在轴线上游侧平台上设置了枕木、轨道等，为钻机钻孔施工提供良好的施工平台；下游侧作为混凝土浇筑、钻机倒渣及钢筋笼加工制作的平台，有效保证了混凝土防渗墙施工的连续性。

3）导墙与倒渣平台布置。导墙采用了C20 混凝土浇筑，布置成矩形截面。为保证施工质量、提升防渗效果，导墙选择了先开挖后浇筑的方式。导墙的高度为1.30 m，宽度为0.80 m，并和混凝土倒渣平台相互连接，形成“L”型结构。倒渣平台建设时，坡度控制在3%左右，保证废弃的浆液能够顺利排出[1]。

4）施工设备选型。由于工程防渗墙施工地质条件比较复杂，成槽施工是防渗墙施工的重难点，需要结合工程特性，选择与之相适的成槽设备。案例工程防渗墙的厚度为0.22 m，且嵌入基岩的深度达到0.50 m，存在卵石层结构，为保证施工质量和施工效率，选择CZ-6型冲击钻机来完成成槽操作。

3 施工技术应用要点

3.1 射水造墙施工工艺流程

在案例工程基础防渗墙施工中采取了射水造墙施工技术，具体的工艺流程图如图1 所示。

图1 射水造墙施工工艺流程图

3.2 补孔和建槽

施工场地采用挖掘机开挖，场地平整要求为纵向坡度小于3°，横向高差小于10.00 cm。在确定槽段建筑方案时，需要综合考虑现场混凝土浇筑能力、注浆管布置情况、施工位置、造孔方法等,科学合理地划分槽段的长度，并保证槽段孔壁的稳定性和注浆效果。在工程施工中，为提升施工效率，将槽段分为每段6.00 m，并分段、分序成孔，分为Ⅰ序和Ⅱ序联合成槽施工。

3.3 成孔施工要点

无论是钻机钻主孔，还是劈打副孔，都需保证泥浆的质量及性能符合要求，以提升槽段施工质量。同时严格控制槽孔的垂直度、深度、孔径等，严防塌孔问题。在施工中发生了2 起塌槽现象，要先用混凝土进行回填加固，然后再进行第二次造孔。针对下部未塌孔的部分，可采用粘土回填，上部则要用扩散度较高的C25 混凝土通过专用的导管进行水下回填。通过此种处理方法，保证了钻机平台的稳定性，而且进行第二次钻孔中，并没有再次发生塌孔现象。

当钻孔完成之后，要及时报告给现场工程师，对钻孔的孔位、深度、槽孔宽度、倾斜度等指标进行全面检验验收，确认达到施工要求和相关标准之后才能进行清孔换浆操作。清孔换浆完成的标志：孔底淤泥厚度小于10.00 cm，孔内泥浆比重小于1.3，泥浆粘度小于30 s，含沙量小于10%。在二次清孔换浆完成前，采用刷子钻头对混凝土孔壁上的泥皮进行清除，以刷子钻头上不带泥屑，且孔底淤泥不再增加为准[2]。清孔结束并且达到要求之后，需要在4 h 内完成混凝土灌注。如果受到现场条件的限制，必须延长混凝土灌注时间，在灌注之前要重新检查：如果不达标，要再次进行清孔，直到合格之后才能进行注浆。

进行射水造孔施工前，先排气，接着启动射流清水泵，打开DN200 闸阀，调节射流水压，进行地面试喷射水，并检查所有喷嘴射流是否正常。喷嘴射流经检查正常后，根据地层情况，调节射流压力在0.2～0.5 MPa 内，启动卷扬机，操纵成型器，上下均匀反复运动进行造孔施工。

3.4 施工要点

3.4.1 严控混凝土材料质量

混凝土材料质量对混凝土防渗墙施工质量的影响非常大，因此，在防渗墙施工中，水泥选择了等级不低于P.O42.5的水泥；粗骨料选择了天然砾石，保证骨料最大粒径小于40 mm，含泥量小于1%；细骨料选择了细度模数在2.4～3.0 之间的中细砂，含泥量不超过3%；外加剂选择了高效减水剂、防水剂、加气剂等。通过多次配比试验，确定最大的混凝土配合比，保证配制好的混凝土28 d抗压强度不小于15 MPa，弹性模量小于1 000 MPa，渗透系数小于10-7cm/s。砂、骨料质量控制如表1所示。

3.4.2 混凝土拌和及运输

为保证混凝土拌和能力及运输能力，能够满足混凝土连续浇筑的要求，工程选择了HZS-75 混凝土拌合站进行集中拌和[3]。采用PO42.5水泥C20混凝土配合比设计，混凝土配合比用量每立方米为水泥352 kg、骨料1 168 kg、砂657 kg、水170 kg，拌和好后，通过专业混凝土运输罐车运输到施工现场进行灌注，有效保证了混凝土防渗墙施工对混凝土供应量的要求。

表1 砂骨料质量控制表

3.4.3 混凝土灌注

在混凝土灌注之前，需要先结合混凝土防渗墙的规模、施工方式等确定灌注方案，安装好混凝土灌注导管，放入球塞，安装漏斗，可先注入水泥砂浆。在混凝土灌注之前，要对混凝土的质量、坍落度等进行检测，按照施工要求来灌注混凝土，边灌注边填绘灌注指示图，记录相关数据。在混凝土灌注中，要时刻检查混凝土防渗墙顶部高程，达到要求之后要及时停止注浆。在混凝土灌注过程中，要严格控制以下几点。

1）按照设计文件中使用的混凝土由拌合站集中拌和好之后，通过混凝土罐车运输到施工现场后泵送到槽口。

2）在混凝土灌注时，可选择直升导管法进行灌注，保证导管内径不小于25.00 cm。在导管布置前，需要对导管的形状、接口、焊缝等进行详细检查，以保证各段导管连接可靠紧密。保证每根的上部和底节管以上设置0.30～1.00 m的短管。在混凝土灌注时，导管底口和孔底之间的距离需要控制在0.15～0.25 m之间，尽量选择橡胶式隔水塞[4]。

3）在混凝土灌注时，要保证槽段内的混凝土能够均匀上升，高差可控制在0.50 m 之内，并且每隔30 min 测1 次混凝土面，每隔2 h 测1 次导管中的混凝土面。在灌注初始阶段和结束时，要增加测量次数。

4）在混凝土灌注之前，需要对混凝土质量进行详细检查，质量不达标的混凝土严禁灌入到槽段中。灌注时，在孔口上要设置好盖板，避免散落的混凝土进入槽段内。如果槽孔底部高低不平，要从最低处开始灌注。

5）在混凝土灌注中，每个槽孔入口位置都要进行随机取样，取样数量不小于1 组，并进行合理养护，作为检验混凝土性能指标的试样[5]。

3.5 相邻槽段混凝土接头处理

在进行Ⅰ序和Ⅱ序槽段混凝土套接时，工程选择了钻凿法。具体做法为在上一槽段中已经完成浇筑混凝土终凝之后进行钻凿接头孔，保证接头套接孔2次孔位中心的偏差在允许范围中。在进行二期槽孔塑性混凝土浇筑之前，为提升新旧混凝土之间的粘结能力，要提前清除接头槽壁上的泥皮，并用钢丝刷对钻头进行刷洗，以保证施工质量。

3.6 完工质量检查

按每10个孔为一单元，每单元在拌和机出口取样，成型1 组（3 块）150 mm×150 mm×150 mm 的混凝土抗压强度试模，该堤段在拌合机出口取样，成型1 组（6 块）上口直径175 mm、下口直径185 mm、高150 mm的混凝土抗渗试模。每20个槽孔设1个检查孔，孔深应不小于防渗墙深度的1/2。经检测，防渗墙物理力学强度值和抗渗标准值合格率达95%以上，混凝土防渗墙抗渗等级不小于W6，其渗透系数Kr ≤1×10-6cm/s，墙体厚度不小于设计值，墙体连续可靠，钻孔芯样获得率大于80%，强度均匀。

4 结语

水利大坝基础施工时地质条件复杂，对防渗墙施工质量的要求比较高。为保证防渗墙的防渗效果能够达到预期要求，需要提前做好施工准备工作，保证混凝土防渗墙施工的连续性。案例工程通过采取射水造墙施工技术，并严格把控每道工序施工质量和施工技术要点。经验证，各项指标均满足要求，不仅保证了施工质量，可为类似工程提供借鉴。