水库电站坝基防渗墙施工技术的应用

李庆文

（中宁县水利规划建设管理中心，宁夏中宁 755100）

坝基渗漏是水库电站在运行期间常见的一类质量问题，除了地震等客观因素的破坏作用外，工程材料不合格、施工质量不过关等主观因素，也是造成坝基渗漏的常见原因。因此，在坝基防渗墙施工中，必须要加强现场施工管理，确保各项技术要点都能够把控到位，从源头上消除质量隐患。根据以往的施工经验，坝基防渗墙施工中需要重点关注的技术要点有成孔施工、护壁泥浆制作、接头管下设等。只有落实精细化的施工质量管理，才能让坝基防渗墙发挥理想的抗渗效果，在保障水库电站稳定运行的基础上，切实发挥防洪、发电等功能。

1 工程概况

某水库电站工程控制流域面积344.7 km2，正常蓄水位2 815.00 m。该工程兼有防洪和发电功能，其中发电机有2 台，单机容量150 MW，总装机容量300 MW[1]。该水库电站采用的是“混凝土防渗墙+复合土工膜”结合防渗堆石坝，坝顶高程2 821.07 m。经地质勘察，工程所在地区为高山峡谷区，坡度27°，变质砂岩分布面积广，局部有弱风化现象，整体施工条件良好。工程基本参数见表1。

表1 水库电站工程基本参数

2 坝基防渗墙施工方案设计

2.1 主要设备的选型

本次坝基防渗墙施工中，使用到的主要设备有CBC25 型液压铣（1 台）、HSB843 型机械抓斗（2 台）、ZZ-8 型冲击钻机（40 台）、CZF-50 型冲击反循环钻机（20 台）、PC200 型挖掘机（1 台），以及装载机、起重机等若干。根据施工方案，于正式施工前1 天安排所有设备进场，现场施工管理人员清点设备、核对型号，并检查设备运行工况，确保能够正常投入使用。

2.2 造孔工艺设计

成槽施工是坝基防渗墙施工中的首要步骤，常用的成槽技术有钻抓法、钻铣法等几种。结合各成槽技术的特点、适用条件，以及现场地质勘测结果，本次工程中选择钻抓法进行成槽施工。具体方法如下：使用CZF-50 型冲击反循环钻机在标记的孔位点上进行钻孔施工，从地表开始钻进，直到基岩[2]。达到既定的钻孔深度后，反旋钻头退出，并检查成孔效果。如果遇到孔斜率太大、孔壁开裂严重的，一律视为废孔。经检查成孔效果良好的，再清理钻孔内的残渣，为下一步进行泥浆护壁施工和钢筋笼安装提供良好的条件。

3 坝基防渗墙施工流程与技术要点

3.1 防渗墙造孔施工

由于本次工程中坝基防渗墙较长，为保证防渗墙的施工质量决定采用分段作业模式，将整个槽段分成两期，其中I 期槽孔长度设计为5.1 m，II 期槽孔长度设计为5.5 m，每个槽段内各有3 个主孔、2 个副孔。

3.1.2 制作护壁泥浆

为避免防渗墙施工过程中出现孔壁坍缩的情况，以及钻孔中发生钻头过热的情况，在坝基防渗墙施工中还必须使用护壁泥浆。泥浆采用现用现配的制作方式，主要成分有粘类羧甲基纤维素钠（CMC）、碳酸钠等，各物料的配合比见表2。

表2 护壁泥浆配合比（Kg）

按照表2 配合比现场制作护壁泥浆，要求各物料的添加量误差控制在±2%以内。将所有物料按照配合比加入到搅拌机的料仓后，使用搅拌机充分搅拌3～5 min。护壁泥浆制作完毕后，现场检查浆液质量，要求浓度＞4.5%、密度≤1.2 g/cm3，10 min 静切力在2.0～10.0 N/m2之间[3]。经检验符合要求后，将泥浆暂存于泥浆池备用。泥浆池应准备好遮雨棚布，在施工期间如果遇到降雨要及时遮盖，避免护壁泥浆被污染。

3.1.3 泥浆的回收利用

基于绿色施工理念，坝基防渗墙施工中所用的护壁泥浆应做到循环利用。例如，清洗槽孔时抽出的浆渣，可通过排水沟收集到集浆池中，自然沉淀一段时间后抽取上层比较干净的浆液可重新使用。对于二次或多次重复使用的泥浆，要求每次使用前都要进行质量检查，例如含沙量不得超过5%、密度不得超过1.3 g/cm3，只有经检查各项指标均符合要求后方可循环利用，否则一律视为废浆。对于废浆，应集中导入施工现场的废浆坑，等到施工结束后按照环保要求对所有废浆、废渣进行集中处理。

3.2 造孔控制与成孔验收

在钻孔过程中，为保证成孔效果良好，必须要加强施工技术控制。该坝基防渗墙的厚度为1.2 m，要求孔位偏差必须控制在20 mm 以内，孔斜率不得超过0.3%。成孔作业中，要及时灌注护壁泥浆，起到润滑、冷却钻头的效果。同时现场施工人员还要观察返出泥浆的情况，如果返浆量突然增多或减少，则需要暂停钻进，检查问题并处理之后再继续施工。钻孔过程中还应定期测量孔斜率，当孔斜率接近允许限度后，及时采取纠偏措施。注意钻孔深度，避免出现超挖或欠挖的情况。钻孔结束后，进行成孔质量检查，保证深度、孔斜率符合设计要求，孔壁无开裂，相邻两个钻孔之间的深度差不超过50 cm[4]。

北运河流域全境共划分为346条小流域，其中山区37条，平原286条，山区—平原21条。按照北京市水土保持类型区划分，北运河流域地跨北京市全部4个类型区，其中城市径流控制区 2 434km2，含224个小流域；地下水源涵养区757km2，含72个小流域；地表水源涵养区735km2，含34个小流域；土壤侵蚀控制区320km2，含 16 个小流域（见图1）。

3.3 接头管下设与起拔

本次防渗墙施工中创新性的采用了“接头管法”，该技术具有孔壁光滑、不留死角、效率较高、节约材料等特点，在防渗墙施工中有着良好的应用表现。在接头管施工中，核心装置是一台YBJ0-1200 型液压拔管机，其结构组成见图1。

图1 拔管机结构组成示意图

3.3.1 接头管的下设

下放接头管之前，现场施工人员要提前检查底部阀门是否可以正常打开，并观察有无淤泥。如果有杂质需要清理，如果不能正常打开要及时更换。经检查确定不存在问题后，利用推土机与人工配合的方式，进行场地平整，提供有利于放置接头管的条件。按照施工方案部署。使施工所需的拔管机、吊车等进场、就位，利用吊车绑定接头管后吊起，移动到钻孔的上方，然后缓慢下放接头管，到达钻孔底部后进行锁定，并检查固定效果。首节接头管固定良好后，再进行次节接头管的吊装，操作方式同上。利用定位销将上下两节接头管两节起来，重复上述步骤直到末节接头管也安装就位，这个流程见图2。

图2 接头管安设流程图

3.3.2 接头管的起拔

使用接头管法进行防渗墙的接头处理，可以显著提高防渗墙整体的防渗性能，尤其是避免了接头处、拐角处出现裂缝进而渗漏的情况。完成防渗墙的接头施工后，拔出接头管。为保证防渗墙的接头施工质量，必须要科学确定最佳起拔时间。如果起拔过早，则混凝土强度达不到要求，可能会发生接头孔缩孔的情况；相反，如果起拔过晚，则混凝土与接头管之间的粘结力、摩擦力太大，甚至会出现无法拔出的情况。因此，现场施工人员要根据混凝土的初凝、终凝时间，灵活确定拔管时机。另外要注意，在起拔过程中要安排专人观察接头管是否有偏斜的情况，如果有偏斜现象要暂停拔管，并采取纠偏措施，保证接头管完全拔出以后，防渗墙接头垂直或顺直。接头管拔出以后，还要立即采取保护措施，避免防渗墙接头在后续的施工中遭受碰撞和损伤。

3.4 制作与安装钢筋笼

3.4.1 钢筋笼的加工制作

本次工程中所用钢筋笼为现场加工。根据槽孔的深度确定钢筋笼的长度，要求首节钢筋笼的长度在10～15 m 之间，并且钢筋笼底部焊接挂钩，方便固定。钢筋笼设有双层主筋，并且主筋上均包覆保护层，其中外侧主筋保护层厚度为80 mm，内侧主筋保护层厚度为60 mm。钢筋连接点均采用焊接方式固定，对加工误差有严格要求，主筋间距最大误差≤±10 mm，钢筋笼长度误差≤±30 mm，钢筋笼弯曲度≤0.8%[5]。

3.4.2 钢筋笼的吊装

对于制作完毕的钢筋笼进行质量检查，经确认符合施工要求后，开始钢筋笼的吊装和下放。考虑到本工程中所用钢筋笼的数量较多、重量较大，为提升施工效率使用吊车进行吊装作业。现场布置一台30 t 汽车起重机作为主吊；另外在一侧安排一台25 t 汽车起重机作为副吊，吊点布置见图3。

图3 钢筋笼起吊示意图

吊装钢筋笼时应遵循“先慢速，后匀速”的原则，避免提升速度太快导致钢筋笼大幅度晃动。将钢筋笼平移到槽段上方后，在地面工作人员的配合下完成对齐，保证钢筋笼与槽段的中心轴线重合，然后缓慢放下。注意避免钢筋笼与槽孔内壁发生碰撞或划擦。首节钢筋笼放置到槽孔底部后，利用槽孔底部的挂钩固定钢筋笼，然后重复上述操作继续完成第二节钢筋笼的吊装。上下两节钢筋笼采用焊接方式固定，直到所有钢筋笼均放置完毕。

3.5 混凝土的浇筑

本次工程中浇筑坝基防渗墙所用混凝土的强度等级为C25 级，各物料的要求如下：

水泥使用标号为P.042.5 普通硅酸盐水泥；

石的粒径在10～40 mm 之间，含泥量≤1.5%；

砂的粒径在0.5～3.0 mm 之间，含泥量≤1.0%，细度模数2.5～2.8；

水使用净化后的水库水；

外加剂主要有2 种，分别是高效减水剂和引气剂。

物料配合比见表3。

表3 防渗墙C25 混凝土的配合比

考虑到水库电站现场施工空间有限，因此坝基防渗墙施工所用混凝土由就近的拌合站制备完成后，由砼车运输至现场。砼车将混凝土运送到现场后，首先检查温度，并判断有无离析情况，经检查确定符合施工要求后，将混凝土倒入储料罐中，再通过储料罐的溜槽或导管注入到仓内。现场浇筑混凝土要求必须连续进行，直到混凝土上液面与墙顶距离不足80 mm时停止[6]。浇筑作业时应保证槽内各处混凝土面的高度一致，最大高差不得超过5 cm。每10 min 测量一次，如果发现混凝土面高差＞5 cm，需要暂停浇筑，等到高差回落后再继续浇筑。所有槽孔混凝土均浇筑完毕后，开始不低于28 d 的养护。

4 结论

坝基渗漏是许多水库电站常见的问题，如果处理不及时，渗漏问题将会愈发严重，进而对整个水库大坝的稳定性和可靠性构成威胁。坝基防渗墙施工可以显著提高水库电站的抗渗能力，预防渗漏问题的发生。在实际施工中，应提前开展地质勘察，了解水库电站所在地区的水文地质，在此基础上确定防渗墙的施工方案，并提前做好施工机械、物料的准备。在现场施工中，槽孔的开挖、钢筋笼的安装以及混凝土的浇筑等，是施工管理的重点内容。只有加强施工技术控制，才能从源头上消除质量隐患，进而保障水库电站坝基防渗墙发挥良好的抗渗效果，让水库电站得以安全运行。