水库大坝除险加固混凝土防渗墙施工技术探析

李秋桂

摘要：水库大坝是重要的水利工程，具有灌溉、供水、发电等多重功能，但是由于长期的自然因素和水文压力，水库大坝的安全问题一直备受关注。特别是大坝防渗墙，其质量直接关系到水库大坝的安全稳定。因此，水库大坝除险加固混凝土防渗墙施工技术的研究与探索显得尤为重要。本文将探讨水库大坝除险加固混凝土防渗墙施工技术的关键问题，希望能够为水库大坝的安全稳定提供更加可靠的技术支持，保障水庫工程的长期运行和效益。

关键词：水库大坝；除险加固；混凝土防渗墙；施工技术

水资源是人类生存和发展的基本条件之一，而水库大坝作为水资源调控的重要工程，承担着储存水源、防洪抗旱、发电等重要任务。为了提高水库大坝的安全性，混凝土防渗墙技术被广泛应用于水库大坝的除险加固工程中。混凝土防渗墙具有密实、抗渗、耐久等特点，能够有效防止水库渗漏问题的发生，保障了水库大坝的安全运行，然而混凝土防渗墙的施工技术涉及众多工程学科和专业，其施工过程中需要克服众多复杂因素，因此，需要深入探讨和研究。

1 混凝土防渗墙施工技术概述

水库大坝的渗漏问题一直是工程界关注的焦点，因为渗漏可能导致地基沉降、坝体破裂、决堤等严重事故，因此，除险加固水库大坝成为一项紧迫的任务，而混凝土防渗墙施工技术作为一种高效的防渗手段应运而生。混凝土防渗墙的基本原理是在水库大坝的内部构筑一道密实的混凝土屏障，以阻止水分的渗透，该屏障通常是由高强度混凝土制成，其密实性和抗渗性能能够有效地防止水分渗漏。混凝土防渗墙的施工过程通常包括以下几个关键步骤：（1）工程准备：包括测量、设计、材料采购等前期准备工作。（2）坝体开挖：需要在坝体内部挖掘出一定的空间来容纳混凝土墙。（3）混凝土浇筑：将高强度混凝土浇筑到挖掘出的空间中，形成墙体。（4）施工监测：对施工过程进行监测，确保施工质量。（5）维护保养：定期检查和维护混凝土防渗墙，确保其长期稳定性。

混凝土防渗墙技术已经在全球范围内得到广泛应用，不仅用于水库大坝的渗漏治理，还可以应用于隧道、地下工程、污水处理等领域。综合来看，混凝土防渗墙施工技术是一项重要的工程实践，为维护水库大坝的安全性和稳定性提供了可行的技术手段，其原理简单而有效，施工过程严格，应用广泛，有利于保障国家水资源管理和工程安全[1]。

2 混凝土防渗墙施工技术的优势分析

混凝土防渗墙作为一种有效的除险加固手段，在水库大坝工程中广泛应用。

2.1 高抗渗性

混凝土防渗墙采用高强度混凝土材料，具有极高的抗渗性能，其致密的结构和低渗透率，可以有效阻止水分的渗透，确保水库大坝的安全性，该优势尤其在地下水位较高的区域以及长期暴露于水的环境中表现出色。

2.2 耐久性强

混凝土防渗墙具有长期稳定的性能，能够承受多年的水压和水腐蚀而不失效，意味着一旦施工完成，混凝土防渗墙可以长期维持其防渗功能，减少了维修和更换的频率，节省了维护成本。

2.3 施工灵活性

混凝土防渗墙的施工相对灵活，可以根据具体工程情况进行定制设计和施工，无论是在新建工程中还是在既有水库大坝的加固工程中，都可以根据需要选择合适的混凝土防渗墙类型和尺寸，以满足不同的工程需求[2]。

2.4 生态友好

混凝土防渗墙的材料主要由水泥、砂石和水构成，与周围环境相对友好，且混凝土防渗墙施工过程中产生的废弃物较少，减少了对生态环境的不良影响，所以被认为是一种较为环保的工程措施。

2.5 经济效益

尽管混凝土防渗墙的建设和施工需要一定的投资，但从长期来看，其耐久性和抗渗性能将带来明显的经济效益，减少了维护和修复成本，延长了水库大坝的使用寿命，同时降低了因渗漏问题而可能导致的灾害和经济损失。

2.6 安全性

通过混凝土防渗墙的施工，水库大坝的渗漏问题可以得到根本性解决，提高了工程的安全性和稳定性，不仅有助于保障水资源的安全供应，还减少了水库大坝可能带来的危险和灾害。

3 混凝土防渗墙的常用施工方法

3.1 钻劈法

钻劈法的核心是通过钻机在地下预制一系列孔洞，孔洞在一定深度形成一个孔洞带，为混凝土浆液的注入提供了通道；钻机在孔洞内进行旋转运动，钻头不断进入地下，同时产生的旋转摩擦力和冲击力可劈裂岩石，使孔洞扩大；孔洞带形成后，就可以通过注浆管将混凝土浆液注入其中，填满孔洞和劈裂的空隙，形成一道坚固的混凝土墙体。钻劈法适用于岩性较硬的地质条件，能够有效劈裂坚硬的岩石，形成坚固的混凝土防渗墙，且钻劈法可以适用于较大深度的施工，因为可以根据需要选择不同长度的钻杆。

3.2 抓取法

抓取法是指在混凝土防渗墙施工过程中，采用挖掘机等机械设备，将混凝土墙的主孔和副孔交错分段开挖，以减少孔壁的支撑工作，该方法主要适用于主孔深度小于抓斗最大开度，副孔深度小于主孔范围的情况。使用挖掘机挖掘混凝土防渗墙的主孔，挖掘深度应符合设计要求，确保主孔的质量和稳定性，在挖掘过程中要特别注意孔壁的平整度和垂直度，以确保后续的施工质量；在主孔开挖完成后，开始挖掘副孔，副孔的深度应小于主孔范围，通常为主孔深度的一半或更浅，交错分段挖掘的方法有助于降低孔壁的支撑难度；在主孔和副孔挖掘完成后，对孔壁进行支护，通常使用防渗墙工程中常见的支护材料，如混凝土支撑框架或其他支撑结构，以防止孔壁坍塌。

3.3 钻抓法

钻抓法是一种常用于混凝土防渗墙施工的方法，通过使用冲击钻机和抓斗机，可以高效地完成主孔和副孔的挖掘工作，该方法适用于混凝土防渗墙的施工，特别是在需要控制副孔深度的情况下，可以有效确保施工的质量和进度。使用冲击钻机对混凝土防渗墙的主孔进行挖掘，冲击钻机的选择应根据工程要求和孔径尺寸来确定，在挖掘主孔时要确保孔壁的平整度和垂直度，以保证后续的施工质量；主孔挖掘完成后，使用抓斗机挖掘副孔，副孔的深度应受抓斗机最大开度的控制，确保在掘进过程中能够有效地控制孔的深度，可以减少孔壁的支撑难度。

4 混凝土防渗墙施工技术要点

4.1 导墙施工

在进行导墙施工之前，需要进行充分的准备工作，在确定施工方案之前必须进行详尽的地质勘测，了解地质情况，确定施工的深度和范围，根据勘测结果，进行设计分析，确定防渗墙的尺寸、材料和施工方法；在导墙施工前，需要进行详细的导墙设计和计算，包括确定导墙的高度、宽度、坡度等参数，以及计算所需的混凝土量和钢筋数量，设计和计算应符合相关的工程规范和标准，以确保导墙的稳定性和抗渗性，确定混凝土防渗墙的位置、长度、高度和深度等关键参数，绘制详细的工程图纸；在进行导墙施工前，必须对基础进行充分的准备工作，包括清理基础表面，确保基础平整并达到所需的强度要求，任何基础上的松散物质都应该清除，以确保混凝土的黏结性能；导墙的主要功能之一是防止水渗透，因此，在导墙施工中，需要特别关注防渗措施，包括在混凝土中添加适量的防渗剂，以提高混凝土的抗渗性能，还可以考虑在导墙内部设置防渗层，如防水膜或防渗涂层，以增强导墙的防渗性能。导墙的坡度和形状对其稳定性和排水性能至关重要，通常导墙的坡度应根据具体工程要求进行设计，以确保排水畅通，防止积水，且导墙的顶部应平整，以便后续工程施工和维护；钢筋是导墙的重要构件，用于增强其抗拉强度，在导墙施工中，必须按照设计要求正确布置和固定钢筋[3]。

4.2 成槽施工

在施工现场，需要进行槽位的测量和标志，测量应准确无误，以确保槽位的位置和尺寸符合设计要求；成槽的第一步是土方开挖，必须确保土方开挖的深度和宽度符合设计要求，土方开挖应遵循安全操作规程，以防止坡壁坍塌等意外事件；在水库大坝附近，地下水位可能较高，在成槽施工前必须采取适当的措施来处理地下水，以确保槽底保持干燥，防止渗水对施工的干扰。槽底的处理非常重要，必须平整、坚实，并达到所需的坡度。槽底的坡度应确保排水畅通，防止水在槽内滞留；在槽底处理完成后，需要浇筑基础混凝土，浇筑过程中应采取振捣措施，确保混凝土的均匀分布和充实，同时应检查混凝土的质量，确保其符合设计要求；槽壁的模板搭设是成槽施工的关键步骤，模板必须严格按照设计要求搭设，确保槽壁的尺寸和形状准确无误；在模板搭设完成后，需要进行钢筋的布置和绑扎，钢筋的布置必须符合设计要求，绑扎应牢固可靠，确保钢筋不会移位或变形；混凝土充分凝固后，可以进行模板的拆除，模板拆除应小心进行，以防损坏槽壁的表面。拆模后，还应检查槽壁的表面质量，并进行修补或抛光，以确保表面光滑和均匀[4]。

4.3 泥浆制备

泥浆制备的主要原材料包括水、水泥、粉煤灰、膨胀剂、黏土等，原材料必须具备合适的质量标准，并经过检测和筛选，以确保泥浆的质量；泥浆制备所需的设备包括搅拌机、搅拌桶、计量设备等，设备必须经过检查和维护，以确保其正常运行；在制备泥浆之前，必须设计合适的搅拌工艺，包括原材料的投放顺序、搅拌时间、搅拌速度等参数，参数应根据泥浆的配方和工程要求进行合理设计。水泥和粉煤灰的比例决定了泥浆的强度和抗渗性能，根据工程要求确定合适的水泥与粉煤灰的比例，并确保其在泥浆中均匀分布；膨胀剂的添加可以改善泥浆的流动性和黏度，使其更容易施工，膨胀剂的种类和用量必须根据具体工程要求确定；黏土的掺入可以增加泥浆的黏度，提高其填充性能，必须确定合适的黏土掺入比例，并确保其均匀分散在泥浆中；水质和水温对泥浆的质量和性能有重要影响，需要选择适宜的水质，并控制水温在合适的范围内，以确保泥浆的稳定性。按照预定的配方和搅拌工艺，逐步投放水泥、粉煤灰、膨胀剂、黏土等原材料到搅拌桶中，在搅拌桶中启动搅拌机，按照设计参数进行搅拌，搅拌的时间和速度必须严格控制，以确保泥浆的均匀性和稳定性；在搅拌过程中，必须进行泥浆质量的监测，包括测量泥浆的密度、黏度、流动性等参数，以确保泥浆符合设计要求。根据施工现场的距离和泥浆的用量，选择合适的运输方式，如卡车、泵送等，以确保泥浆能够准时投放到施工现场。

4.4 混凝土浇筑施工

在施工前，应进行混凝土的试验，包括坍落度、抗压强度、密度等，试验结果用于验证混凝土的质量和性能，并清理施工区域，确保没有障碍物、杂物和污物，以保持施工环境的整洁和安全；在混凝土浇筑过程中，必须设置膨胀缝，以防止混凝土龟裂和变形。膨胀缝的位置和间距应符合设计要求。在开始浇筑前，要确保模板表面充分湿润，以防止吸水和黏附问题，混凝土浇筑应从低处到高处进行，以确保混凝土均匀分布和充实。在浇筑过程中，要避免产生冷缝或空隙；在混凝土浇筑后，必须进行振捣作业，以排除混凝土中的气泡并提高密实度。振捣设备的选用和操作要符合相关规定；混凝土浇筑完成后，必须对表面进行适当的处理，以确保表面的光滑和一致，涉及抛光、刷涂剂、喷水等处理方法；混凝土浇筑时，应维持全槽内混凝土面均匀上升，并控制各段高差在50 cm；混凝土需进行连续浇筑，槽孔内混凝土面的上升速度需大于2 m/h，且需连续上升到设计顶高程[5]。此外，混凝土浇筑过程中，若发生导管拔脱、堵塞或漏浆时，应将导管全部拔出，冲洗干净后再次下设，待导管内的泥浆抽净后继续浇筑。

4.5 清孔

清孔工作涉及潜在的危险，必须采取适当的安全措施，包括为工人提供个人防护装备，确保工作区域的安全，以及制定清孔作业的安全计划。根据清孔的深度和岩土情况，选择适当类型的清孔设备，常用的设备包括旋挖钻机、液压钻机、钻探机等，选择应根据工程要求和实际情况进行；清孔设备必须经过调试，确保其运行稳定，包括检查设备的电气系统、液压系统、机械部件等，以排除潜在故障。清孔可以采用旋挖、冲击、液压等不同方式，根据岩土情况和清孔深度选择合适的钻孔方式；在清孔施工中，必须控制钻孔的参数，包括钻头转速、进给速度、冲击力等，参数应根据岩土类型和清孔深度进行调整，以确保高效的清孔作业；在清孔施工过程中，需要监测钻孔的进度，及时记录钻孔深度和位置，以确保清孔的准确性和一致性。

5 结语

综上所述，混凝土防渗墙施工技术在水库大坝除险加固中具有诸多优势，包括高抗渗性、耐久性强、施工灵活性、生态友好、经济效益和安全性提高等方面，使其成为解决水库大坝渗漏问题的有效手段，为水利工程的安全性和稳定性提供了有力保障。

参考文献

[1] 关富娟.水库大坝除险加固混凝土防渗墙施工技术[J].甘肃水利水电技术，2022，58（6）：54-57.

[2] 梁鳳凯，王广才.塑性混凝土防渗墙在石头庄水闸工程上的有限元分析[J].吉林水利，2023（9）：50-53.

[3] 王大勇，教婷婷.文得根水利枢纽混凝土防渗墙骨料碱活性抑制措施[J].黑龙江水利科技，2023，51（8）：114-115，183.

[4] 卢强，蒋伟勤.水库大坝混凝土防渗墙施工技术探讨[J].红水河，2023，42（4）：30-34+38.

[5] 甄雷.水库工程中塑性混凝土防渗墙施工技术[J].价值工程，2023，42（23）：150-152.