水利水电工程建筑中混凝土防渗墙施工技术的运用

水利水电工程建筑中混凝土防渗墙施工技术的运用

摘要：水利建筑工程中混凝土防渗墙具有极高的可靠性，应用越来越广泛，因此应设计更优秀的施工方案，加强防渗墙性能。现综合已有研究成果，研究应用于水利建筑工程中的混凝土防渗墙施工技术，以实现该技术的创新与突破。

关键词：水利水电工程；混凝土防渗墙；施工技术；运用

前言

当前部分堤防工程由于使用年限较长，加之施工 工艺水平较低，很容易诱发渗漏等问题，大幅影响水利堤防的使用功能。所以，为了提升水利堤防工程的使用效果，应采取合理的方式予以加固处理，混凝土防渗墙技术是其中较为良好的一种，可有效提升堤防的防渗性，使堤防能够发挥出更大的作用。

1工程概述

某水库总库容0.96亿m3，控制流域面积102.5km2，兼有灌溉、防洪和水产养殖功能。该水库修建于2003年，由于位于山区农村，长期以来疏于管理，导致水库大坝出现渗漏。考虑到水库周边有大量农田，下游有2座村落，为切实保障群众生命及财产安全，需要采取除险加固措施。

2混凝土防渗墙施工流程与技术要点

2.1 临建工程

2.1.1 搭建施工平台

为确保整个防渗墙施工正常进行，需要搭建良好的施工平台，以此为起重机、抓斗等大型器械设备的移动提供支持。施工平台搭建时，要符合全天施工的要求，其标高超过地下水位的2 m，且整体较为密实，表面较为平整，不可出现凹陷、不均匀沉降、积水等问题[1]。针对某水利堤防加固工程，结合其现场具体情况，将防渗墙抓斗施工平台布置于堤脚轴线的外侧，使得现场施工过程中各类设备能够交错，避免出现设备相撞的现象。在平台高度方面，设定成10.0 m。平台所处位置为原状河滩地，通过换填土的方式对其进行加固，以提升施工平台的稳定性。挖掘层厚度应高于10.0 m，并通过向坑洞内均匀填入砂砾料，之后通过封层碾压的方式，对施工平台进行压实处理，确保施工平台压实度符合要求。

2.1.2 导向槽施工

构建出施工平台后，应开展导向槽施工，以此为钻孔施工进行指导，与此同时，还能起到支撑作用，避免孔壁坍塌。某水利堤防加固工程导向槽制作中采用C20现浇钢筋混凝土，每边厚度设定成30 cm，高度设定成100 cm；防渗墙厚度设定成30 cm，在导向槽的中线设置了40 cm的净空区域。施工时，先以全站仪为主要工具，测量出防渗墙的中心线，之后利用挖掘机进行挖掘，得到宽度为100 cm、深度为100 cm的沟槽，之后通过人工处理的方式，将沟槽整平，并铺设钢筋，最后，固定模板，浇筑C20混凝土浆液。为保证导向槽施工质量，浆液由现场配置。

2.1.3 泥浆系统

在防渗墙有施工沿线上，以400±100 m为间隔，分别构建制浆站，用于混凝土浆液的配比。每个制浆站均处于库区内，主要由以下几部分构成：储浆池，容量为100 m3，用于对制备浆液的存储；搅拌平台，用于水泥、粗骨料、细骨料、砂砾等原材料的搅拌，包括1台高压水泵、2台型号为2PN的泥浆泵，2台型号为ZJ–400的高速泥浆搅拌机；供浆管，用于浆液的输送，其内径为10 cm。

2.2 混凝土加热拌和技术

在拌和站中设计一种混凝土加热拌和系统，使混凝土充分拌和均匀，解决混凝土拌和中的老化问题。系统的构造包括骨料称量设备、强制式搅拌机、滚筒式烘干机，其中滚筒式烘干机用于骨料的加热处理。其中滚筒式烘干机采用燃油式烘干机；强制式搅拌机选用的型号为 LB-1000；骨料称量设备选用磅秤。系统的工作流程具体如下：首先利用磅秤对不同粒径的骨料进行计量，接着将计量后的骨料运送至滚筒式烘干机中，加热 3~5 min，温度控制在 160 ℃~180 ℃内。滚筒式烘干机的入料顺序为先入砂子，待其走过滚筒约三分之一以后再加入粗骨料。通过溜槽对加热后的骨料实施测温，合格后将其倒入强制式搅拌机中。将强制式搅拌机出口温度控制在 150 ℃~160 ℃内，确保拌和均匀后，将其卸入装载机中，完成混凝土的加热拌和。

2.3导墙施工

参考设计图纸，在施工现场确定施工平台的位置，填土压实后修筑混凝土防渗墙的施工平台。推土机将土运输至现场后，配合使用压路机将土料沿着平行坝轴的方向碾压密实。边角部位不适合机械碾压作业的，可进行人工夯实。然后按照水灰比1:1.5制备泥浆，将泥浆均匀浇筑到压实后的平台上，形成一层厚度为20cm的浆砌石。等到泥浆完全固结后，开始进行导墙施工。本次工程中采用蛙式打夯机整平导墙底部，然后浇筑一层砂浆垫层。在砂浆初凝以后，参考设计图纸标记出导墙边线，并布置导墙钢筋。检查钢筋连接牢固后，安装模板，使用水准仪校正模板，使其平直。模板完成固定后开始浇导墙筑混凝土。在导墙施工中，尤其要注意加强误差控制，保证导墙与防渗墙的中心线维持平行状态，两者之间的最大偏差≤10mm。

2.4制备泥浆

在施工现场的一角修建2处泥浆池，分别用于存储新鲜泥浆和回收废弃泥浆。泥浆池内用水泥砂浆抹面，避免泥浆污染和渗漏。本次工程中制备泥浆所用的原材料有五种，分别是膨润土（表面粘度＞10cp、水分≤10%）、水、纯碱、酸甲基纤维素、聚丙烯酰胺。五种材料的配合比为膨润土：纯碱：酸甲基纤维素：聚丙烯酰胺：水=10:0.5:0.1:0.05:100。将原材料按照上述比例加入到搅拌器中，充分搅拌20min后，制得泥浆。在制备泥浆时，要求原材料的加量误差控制在±5%以内。如果条件允许，纯碱、酸甲基纤维素等材料可以提前加水制作成水溶液，然后再进行混合制备，可进一步提高泥浆的性能。现场施工使用泥浆时，可使用立式泥浆泵配合100mm消防水龙带将泥浆输送至作业面。

2.5混凝土防渗墙施工 2.5.1划分槽段

为提高施工效率，将槽段划分成I和II两期，其中I期槽段8.0m，二期槽段7.4m，每个槽段又分成3等份。

2.5.2钻孔成槽施工

槽段划分完毕后，使用“四钻三抓成槽”方法进行成槽施工。具体步骤为：

（1）布置导向孔。现场布置两台冲击钻，一台位于I期槽段，另一台位于II期槽段，同时进行施工。将钻机置于导墙上，使冲击钻头与槽段中心线上的导向孔对齐。正式钻进前，选取制备好的泥浆注入到导墙内，直到泥浆液面距离导墙标高50mm。设定钻机的工作模式为小冲击、间断冲击，开始钻孔。等到钻进深度超过50mm、钻头稳定进入后，再调整为大冲程模式继续钻进。冲击次数为40次/min，在钻进过程中每隔30min测量孔斜率，如果发现钻孔偏斜要立即采取纠偏措施，保证最终成孔质量符合施工要求。

（2）液压抓斗成槽。导向孔施工结束后检查成孔质量，确定不存在问题后开始抓槽施工。本次工程中采用了三抓成槽施工技术。在施工顺序的布置上，I期槽段为“先两侧后中间”，而II期槽段则与之相反，即“先中间后两边”。以I期槽段为例，第一抓长度为2.8m，将液压抓斗置于导墙上方，同时调整设备使抓斗的中心线与导墙的中心线重合，然后向导墙内注入泥浆。等到泥浆液面距离导墙顶部30mm后，开始抓槽。抓出的土渣要使用自卸汽车运输到指定位置。抓槽作业时，现场施工人员密切关注槽内泥浆液面变化，如果泥浆不足要及时补浆。第一抓结束后，将液压抓斗机移动至槽段的另一侧，开始第二抓、第三抓，其操作方法与第一抓相同。

2.5.3清孔验收

在I期和II期抓槽施工完毕后，开始进行终孔验收，应达到孔位中心偏差≤±2.5%，孔斜率≤1.0%的标准。槽孔深度与设计孔深之间的误差≤5%，不得出现超挖和欠挖的情况。顺利通过验收以后，由监理工程师签发合格证书，并开始清孔作业。本次工程中使用泵洗法进行清孔，首先向钻孔内注入比重≤1.1g/cm3、粘度≤25s的泥浆，然后再使用抽吸泵将孔内泥浆完全抽净。清孔完毕后再次检查，确保每个孔都能顺利通过验收。

2.5.4浇筑混凝土

（1）原材料选择

某水利堤防加固防渗墙选择的是C15混凝土防渗 墙，施工之前，通过室内试验的方式确定混合料配 比，之后以此为基础，选择施工材料。具体包括：水

泥，选择普通的P.C32.5水泥；粗骨料，选择的是卵 石，含泥率在1%以内；细骨料，选择的是中粗砂， 粒径控制在0.3～0.35 mm。

（2）混凝土拌和与运输

某水利堤防工程施工时受到周边交通运输道路的 影响，导致材料入场难度较大，因而采用的是现场拌 和混凝土的模式，根据每段施工要求，由施工现场配 置出适量的混凝土，之后立即对混凝土进行应用。 混凝土配置过程中严格遵守前期设计的配比标 准，拌和设备采用的是型号为JS500混凝土搅拌机， 拌和量可以达到20～25 m3 /h。拌和出混凝土浆液后， 立即通过小型运输车将其运输到具体施工地点，在混 凝土使用时，温度控制在90～120℃，防止由于混凝

土温度过低而影响混凝土凝固质量。

（3）混凝土浇筑

本工程选择的是C15W6混凝土施工方案，其中， 在水下混凝土方面，凝胶含量控制在350 kg/m3 以上； 水灰比控制在0.65以内；坍落度控制在20±2

cm范围 内，扩散度控制在36±4范围内，且坍落度超过15 cm 的时间应在1 h以上；初凝时间控制在6 h以内，终凝 时间控制在24 h内；混凝土密度应超过2 100 kg/m3 。 浇筑前，要检查槽孔，确保槽孔质量符合要求。 待槽孔质量达标后，通过前期置入的钢管，缓 慢将混凝土浇筑到槽孔内，管道直径为400 mm。相 邻两导管间距离应在3.5 m以上，一、二期槽端导管 距离接头管1.0～1.5 m，导管底口距离与槽底相距 20±5 cm。与此同时，在导管内放入适当的隔离球， 一方面，保证第一批混凝土浆液在导管内下落至底槽 时与泥浆隔离，防止两种材料混合而影响整体质量，

另一方面，还可帮助泥浆排出。浇筑过程应连续进行 浇筑，且槽孔混凝土面上升速度控制在2 m/h以上。 管道在混凝土中的深度控制在3.5±2.5 m范围内； 槽孔内混凝土面高差在0.500 m以上。此外，浇筑时 还应不定期随机提取适量混凝土作为样品，对混凝土 性质进行检测，以确保混凝土质量符合要求。

浇筑结束后，按照一般操作对防渗墙养护，养护 时间控制在7 d以上。

2.5.5接头处理

防渗墙混凝土浇筑完毕以后进行养护，等到混凝土完成初凝以后，开始混凝土的接头处理。接头套打作业必须要掌握好时间，太早进行接头作业会因为混凝土强度不达标而导致接头坍塌、变形，影响II期槽孔施工；相反，太晚开展接头作业则会增加施工难度和影响施工进度。在II期槽段的接头施工完毕后，还要对接头做刷洗处理。使用钢丝刷一边冲水一边刷洗，直到接头表面没有泥皮即可。

2.6混凝土防渗墙施工特殊情况处理

在混凝土防渗墙施工中遇到一些特殊情况，需要现场施工人员灵活处理。钻孔偏斜是成孔施工中比较常见的一种问题，其原因可能是钻进过程中遇到坚硬孤石导致钻头偏移，或者是钻机本身未校准、调正。在施工过程中，现场人员要保证钻机安装平稳，并且仔细核对钻头是否对准孔位点。在钻进期间，也要随时测量孔斜率，避免偏斜。孔内漏浆也是比较常见的施工情况，其原因可能是遇到破碎岩层导致泥浆向岩层裂隙中渗漏，或者是孔间距太小，出现孔间串浆情况。针对这一问题，要求现场施工人员必须要严格按照施工要求确定孔位，防止孔间距太小。同时，在成孔作业中密切关注孔内泥浆液面的变化情况，如果泥浆突然减少，要向泥浆中加入锯末等物质，使其变得粘稠，然后尽快将浓稠泥浆补充到钻孔内，起到封堵岩层裂隙的效果。