土石坝防渗墙施工工艺之探索

摘 要：防渗墙是目前治理水库土石坝的加固工程中的设计与施工问题最为有效的方法之一，其应用相当广泛。伴随着防渗墙施工工艺技术的成熟和施工工具的不断改进完善，将防渗墙用于水库土石坝的加固设计，已经成为土石坝加固工程的重要方法，而且以往的经验数据告诉我们，防渗墙在土石坝加固的应用中取得了丰硕的成果。

关键词：土石坝加固；防渗墙；施工工艺

在我国，随着水利建设的迅速发展，对水库土石坝的工程质量越来越重视。但目前国内修建的很多土石坝仍存在质量普遍差等问题，如坝基存在渗水通道的工程败笔，坝体存在裂缝、沉陷、渗漏等现象。

一、防渗墙的涵义

防渗墙是使用专用机具钻凿圆孔或直接开挖槽孔，孔内浇灌混凝土、回填黏土或其他防渗材料等或安装预制混凝土构件形成连续的地下墙体。也可用板桩、灌注桩、旋喷桩、定喷桩等各类桩体连续形成防渗墙。较浅的透水地基用黏土截水槽，下游设反滤层；较深的透水地基用槽孔型和桩柱体防渗墙，槽孔型防渗墙由一段段槽孔套接而成，桩柱体防渗墙由一个个桩柱套接而成。

设置防渗墙是为了防止墙外的水渗入墙内，所以要求防渗墙是用不能透水的材料构成，如钢筋混凝土墙等。

二、混凝土防渗墙墙体材料

在土石坝混凝土防渗墙工程中，需要根据实际工程所需要的抗压强度及弹性模量来选择混凝土防渗墙墙体材料。防渗墙墙体材料可以分为柔性材料与刚性材料两种。柔性材料一般所具备的抗压强度在5MPa以内，弹性模量在1000MPa以内，如塑性混凝土、固化灰浆等；刚性材料一般具备的抗压强度在5MPa以上，弹性模量超过1000MPa，如粉煤灰混凝土及普通混凝土等。其中塑性混凝土材料是由水、水泥、石子、砂子、膨润土、粘土等原材料在一定配比的组合下，经过搅拌、浆体浇筑凝结而成的混合材料，属于土与普通混凝土之间的柔性材料。塑性混凝土原材料选择使用膨润土及粘土代替了普通混凝土中的水泥，最终获得的塑性混凝土比普通混凝土更具备优势，如塑性混凝土与普通混凝土相比，塑性混凝土更加节约水泥，具备降低成本、施工便捷等优势，且塑性混凝土可以适应较大变形，具有极限应变大、弹性模量低、抗渗性较好等。在土石坝混凝土防渗墙工程中，塑性混凝土属于最为主要的防渗墙墙体材料之一。

三、土石坝防渗墙施工工艺

在进行土石坝混凝土防渗墙工程施工时，需要根据实际地质条件、水文条件，选择合适的机械设备，合理安排施工工序。

（一）修建施工平台与导向槽

在进行造孔作业之前，设置导向槽，可以有效防止槽孔的废水、泥浆在孔口处漫流的现象，防止钻具撞击孔口，维护孔口土体稳定，避免孔洞坍塌；导向槽的设置需要注意其轴线要与防渗墙轴线保持平行，导墙宽为0.8m，深度为15m，槽口处宽度设置为1.0m；施工平台需要严格按照施工设计进行修建，土石坝混凝土防渗墙工程施工平台一般宽为11m，铺设15cm厚度的碎石以保证安装钻机轨道的稳定性。

（二）槽段划分与施工成槽

为提高防渗墙的整体性，需要尽量减少槽段接头数量，尽量加长槽段长度；成槽方式可以采用液压抓斗和冲击钻组合的“两钻三抓”方式快速成槽，这种成槽方式可以充分发挥抓斗的效用，提高端孔造孔的精确度，增加槽长，加快施工速度，提高成槽质量。采用液压抓斗在控制槽孔垂直度、提高成槽效率上有着较大帮助；采用冲击钻可以有效控制槽孔垂直度，加上冲击钻在槽内存在较大的挤压、冲击作用，可以有效增加基础密实度，防止槽壁漏浆、坍塌现象的发生。在不同的地质环境下，需要采取不同的钻头进行钻进，如在粘土层之中，选择空心钻头较为合适，而在砂砾层或基岩层地质环境中，采用“十”字形铸钢钻头较为合适，根据实际需要，合理安排钻头的使用，可以保证成槽质量及效益。

（三）泥浆固壁

在土石坝混凝土防渗墙工程施工过程中，需要采用泥浆固壁，泥浆本身存在着一定的抗剪强度，可以支撑槽壁，加强槽壁稳定性。固壁泥浆的使用，还具备润滑钻具、冷却钻头、防止塌孔的作用。在进行泥浆固壁施工时，需要保证泥浆配比符合施工设计的标准。

（四）清孔换浆

使用抓斗在挖掘槽底的过程中，会遗留少量的岩渣与细砂，在抓斗抓孔过程中，也会有少量的岩渣与细砂混在泥浆之中，最终沉淀在孔底，这些淤积物对墙体的质量有着极大的负面影响，所以要在混凝土浇筑之前，将所有的淤积物进行清理。一般清理造孔选择清孔换浆的方式。清孔换浆法可以采取气举法与反循环泵吸法，先使用抓斗将槽内淤积物进行清理，后使用泥浆槽底正循环置换法进行清理作业，最终清除槽底孔底淤积物。

（五）混凝土浇筑

土石坝混凝土防渗墙工程混凝土浇筑，可以采用直升导法进行水下混凝土浇筑作业，以2.5m的间距在每个槽段设置2组导管，导管型号以250mm直径为准；将槽口、导管与储料斗进行连接，使用混凝土输送泵对集料斗进行送料；在混凝土浇筑之前，需要使用带钢绳钢板封闭料斗口，并在导管内安置隔离塞球，在初次浇筑混凝土时，先往料斗内倒入砂浆然后注满混凝土，同时将封底钢板（下转第95页）（上接第93页）拉开，料斗内混凝土推挤隔离塞球，通过隔离塞球将泥浆从导管中排出；当混凝土到达孔底之后，让隔离塞球从导管底部浮出；混凝土进行初次导管填埋并保证填埋深度在50cm以上，导管最终埋深在1.0m6.0m之间；在混凝土浇筑过程中，要保证料斗均匀瞎下料；浇筑过程中不可以出现混凝土浇筑中断现象。

（六）槽段连接

在土石坝混凝土防渗墙工程中，可以采用接头管法进行墙段连接，在一期槽孔浇筑之前便在其槽孔两端设置钢管，当浇筑混凝土初凝之后，将钢管按照一定速度拔起，形成接头孔，从而降低槽段连接的难度，节省混凝土浇筑量，且为二期槽孔表面泥皮的清除作业带来方便；但这种方法也存在着一定的不足之处，如将钢管拔出的阻力较大，混凝土初凝时拔起钢管容易造成混凝土坍落现象等。 四、提高土石坝渗墙施工质量的建议

综合以往土石坝的防渗墙施工所暴露出来的质量问题，经验告诉我们，技术问题的总结需要认真考虑，前面的土石坝防渗墙的修建经验对今后类似大量的中小型工程的设计、施工都有着重要的指导或借鉴作用。以往的施工质量问题，为防渗墙的设计与施工提供技术参考，一定程度上避免发生类似的施工败笔。笔者根据多年的防渗墙的应用经验和体会，提出几点提高土石坝的加固修建防渗墙的施工质量的建议：

（一）采用混凝土防渗墙处理水库的坝基渗漏问题，可有效控制土石坝的整体质量，比较彻底的消除坝体或坝基的施工隐患，是一种较为积极稳妥和直观可靠的根治土石坝整体质量处理方法，值得借鉴。

（二）注重防渗墙的施工过程的质量控制，这样才能有效保证防渗墙的修建质量，确保水库土石坝的安全。在施工过程，应根据坝体填筑料的质量、土石坝的设计深度、坝体高度、渗透性以及基岩的特性进行充分研究探讨，选择合适的墙体材料和最佳的施工工艺。同时在施工过程应认真考虑坝体的密实度和坝体自身的稳定性，做到从临建工程、防渗墙造孔、孔形及清孔、混凝土浇筑过程等方面进行质量的全面控制。

（三）认真对待作为临时工程的临建工程，因为其在防渗墙造孔过程中起到非常重要的作用，可以说是防渗墙施工中不可缺少的一部分。

（四）在施工过程，应尽量缩短各槽段的施工时间。因为防渗墙造孔过程是防渗墙施工中的事故多发环节，加上槽段的不稳定因素，只有尽量缩短各槽段的施工时间，才能保证槽段正常施工。特别指出的事，土石坝中建造防渗墙常用的施工工艺有纯抓法、钻抓法和钻劈法，应根据实际施工情况，择优选用。

（五）混凝土浇筑质量好坏决定了防渗墙质量好坏的最为重要的因素。因此在混凝土浇筑过程，首先要严格按设计的防渗墙物理力学指标配制合格的混凝土；并按规定要求严格控制浇筑导管间距及导管距孔端的距离；在浇筑过程中，要控制混凝土面的高差在0.5m内，并控制混凝土浇筑强度。对防渗墙与临近建筑物的结合部，如开挖困难，止水难以施工，可考虑采取局部充填灌浆措施，保证防渗的可靠性与整体性。

五、结束语

我国在加固修建防渗墙方面的技术尚未成熟，很多设计方面的计算不够规范，但以往的土石坝加固修建防渗墙的建造经验为今后的类似工作提供很好的技术交流参考。土石坝的加固修建防渗墙的质量问题是多方面的，例如勘测数据不足，设计不周，施工质量控制不好或管理运行欠妥等，均可造成防渗墙出现致命的质量问题。所以在土石坝的加固修建防渗墙时，应结合多方面的影响因素，根据具体的实际施工情况，分析其承载的受力问题，设计最合适的施工工艺和最佳的施工方法。