姚中英

（喀什地區(qū)長(zhǎng)河水利水電工程有限責(zé)任公司，新疆 喀什 844000）

在水利水電工程中，基礎(chǔ)防滲措施是多種多樣的，比如有混凝土防滲墻、高壓旋噴樁、水泥攪拌樁和土工膜等。對(duì)于在深厚砂礫石層中修筑大壩，由于砂石層透水性強(qiáng)，所以對(duì)于防水措施要求比較嚴(yán)格，特別是深墻施工中，對(duì)墻體材料性能的要求更加嚴(yán)格。

目前墻體材料的種類主要有：普通混凝土防滲墻、粘土混凝土防滲墻、塑性混凝土防滲墻、自凝灰漿防滲墻、高強(qiáng)低彈混凝土防滲墻和固化灰漿防滲墻?；炷练罎B墻可以是低彈模的、塑性的或者是柔性的連續(xù)墻，并且具有防滲性能可靠、施工效率高、工期短、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，它還能適應(yīng)各種不同的地質(zhì)條件，因此它是砂礫石壩基防滲加固的主要技術(shù)手段，在水利水電工程中應(yīng)用廣泛。

1 混凝土防滲墻材料的選擇

在深厚覆蓋層中建造防滲墻，應(yīng)力條件較為復(fù)雜，對(duì)于墻體的防滲要求高，所以為了使用深厚沙礫石層的地質(zhì)條件，防滲墻材料的選擇與組成需要認(rèn)真對(duì)待。

目前,墻體材料的發(fā)展方向主要有：塑性混凝土防滲墻和高強(qiáng)低彈混凝土防滲墻。塑性混凝土的特點(diǎn)是水泥用量少,具有一定的抗壓強(qiáng)度，抗?jié)B性和變形性能良好。因?yàn)槿嵝圆牧嫌昧看髮?dǎo)致墻體彈性模量較低，與周圍土體的變形模量相近, 對(duì)地層變形的適應(yīng)性好, 可以減小墻體內(nèi)的應(yīng)力, 避免開裂,適宜作防滲墻墻體材料。

黃河上游某水利工程上游的圍堰工程就是采用了塑性混凝土防滲墻,工程完工后圍堰運(yùn)行狀況良好，塑性混凝土齡期與抗壓強(qiáng)度關(guān)系如表1所示。

高強(qiáng)低彈混凝土的28天抗壓強(qiáng)度一般大于C35，但是彈模卻比普通混凝土小幾倍到幾十倍不等，它主要用于承受高水頭、高應(yīng)力條件的高壩深基礎(chǔ)防滲墻工程。高強(qiáng)低彈混凝土具有較小的彈強(qiáng)比、良好的自流擴(kuò)散能力以及耐久性好、收縮性小、粘聚性良好的特點(diǎn)。高強(qiáng)低彈混凝土必須采用高分子材料對(duì)其進(jìn)行改性，這種高分子材料必須是水溶性的，與水泥等材料混合而成的復(fù)合材料。

目前用得比較多的是改性的丙烯酸乳液，使用量大概是水泥質(zhì)量的10%。

表1 塑性混凝土齡期與抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系

2 混凝土防滲墻主要施工工藝

我國(guó)最早運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)追溯到20世紀(jì)50年代末，隨著三峽工程、冶勒工程等大型水電樞紐的建設(shè)，深厚覆蓋層地基防滲技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，作者在此簡(jiǎn)單介紹混凝土防滲墻的施工工藝。

（1）施工前準(zhǔn)備工作：包括平整場(chǎng)地、施工機(jī)械、材料的準(zhǔn)備。按照勘察資料，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定最低施工平臺(tái)高程，進(jìn)行場(chǎng)地平整及建設(shè),為后續(xù)施工提供基礎(chǔ)條件。

（2）測(cè)設(shè)放線：依照設(shè)計(jì)圖的要求，在現(xiàn)場(chǎng)定出防滲墻的施工軸線，確定導(dǎo)向槽的位置。

（3）完成混凝土導(dǎo)向槽的修筑：根據(jù)工程的需要，確定導(dǎo)向槽支護(hù)的結(jié)構(gòu)，再按照施工方案修筑導(dǎo)向槽，要確保混凝土導(dǎo)向槽安全牢固。

（4）劃分合理的施工槽段：槽段過(guò)長(zhǎng)易發(fā)生坍槽事故，過(guò)短則會(huì)導(dǎo)致接頭數(shù)量多,費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因此要根據(jù)工程地質(zhì)情況、水文地質(zhì)情況、墻體深度和厚度，以及混凝土或其他材料的澆筑速度來(lái)綜合考慮，合理安排施工槽段和施工順序。

（5）施工槽段：對(duì)于深厚沙礫石層防滲墻，其槽段之間的連接時(shí)防滲墻防滲效果的關(guān)鍵所在，使用鉆鑿法對(duì)于深墻施工而言，工效低而且成本高，因此在深墻施工中，套接鉆鑿法、置換法、單雙反弧法及接頭管等接頭形式應(yīng)用廣泛。

3 混凝土澆筑的注意事項(xiàng)

要嚴(yán)格控制混凝土的投料、攪拌環(huán)節(jié)，保證用于澆筑的混凝土料質(zhì)量指標(biāo)滿足要求。由于原材料、含水量、攪拌和施工組織等原因，混凝土料的坍落度、和易性二項(xiàng)指標(biāo)難免會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，但二者又是相當(dāng)重要的參數(shù)，所以要特別重視。由于混凝土澆筑的關(guān)鍵性，并且它的質(zhì)量問題不易發(fā)現(xiàn)，所以必須加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工管理。

（1）導(dǎo)管埋入混凝土的深度要設(shè)置在 1～6m之間，要防止導(dǎo)管提出混凝土面導(dǎo)致短墻事故。

（2）混凝土面上升速度應(yīng)大于 2m/h，一般應(yīng)盡可能達(dá)到3m/h以上。

（3） 正常澆筑時(shí)，測(cè)量混凝土面的間隔時(shí)間一般為30min ，便于從澆筑指示圖上觀察混凝土面的上升情況。

（4）夏季施工和澆筑高標(biāo)號(hào)混凝土?xí)r，要盡量少停頓，以防混凝土塌落度損失過(guò)大造成堵管事故。

4 深厚砂礫石層防滲墻槽段接頭新工藝

4.1 單反弧法

單反弧法接頭是在雙反弧接頭法的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的，它們的區(qū)別就在于雙反弧接頭法只有一個(gè)單孔，而單反弧法可以各有多個(gè)主孔和副孔，槽段的中部是按照常規(guī)的施工方法，即完成主孔施工，再采用鉆劈法對(duì)副孔進(jìn)行施工，直至整個(gè)槽段完成連接。

單反弧法的優(yōu)點(diǎn)是減少了接頭數(shù)量、縮短了施工工期。導(dǎo)向孔施工是單反弧發(fā)的關(guān)鍵，它直接影響到單反弧法的整體質(zhì)量。因?yàn)閷?dǎo)向孔一旦出現(xiàn)偏差則將導(dǎo)致接頭質(zhì)量下降，所以必須保證造孔孔斜質(zhì)量，導(dǎo)向孔不合格則不能施工單反弧擴(kuò)孔。當(dāng)使用單反弧擴(kuò)孔時(shí)，要輕打輕放，穩(wěn)扎穩(wěn)打，并且注意觀察鋼絲繩的跳動(dòng)情況，發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)解決。

以某大型水利工程為例，該工程防滲墻的單元槽段長(zhǎng)度是 7～9m，絕大部分采用“三主兩副”方式，其中一期槽長(zhǎng) 7.5m，二期槽長(zhǎng) 9m，副孔長(zhǎng)度在2m左右，這樣的設(shè)置方法可以使用3臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)施工主孔，又可以使用沖擊反循環(huán)鉆機(jī)進(jìn)行副孔的鉆進(jìn)，合理安排機(jī)械施工調(diào)配，大大提高了使用率和施工效率。

4.2 拔管法

拔管成孔施工需要有較高的技術(shù)能力、管理水平來(lái)支持，還需要大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)加以指導(dǎo)。拔管法施工要點(diǎn)如下。

（1）在防滲墻一期槽孔驗(yàn)收合格后，配制好拔管架、液壓站和接頭管，檢查接頭管和拔管機(jī)，接頭管不得出現(xiàn)嚴(yán)重的變形和堵塞的情況。

（2）在槽孔清孔驗(yàn)收合格后，進(jìn)行拔管架、液壓站暗設(shè)和接頭管下設(shè)，拔管架暗設(shè)必須保證其中心與接頭孔中心一致，接頭管下設(shè)時(shí)要保持管面圓整。

（3）固定接頭管，兩接頭管對(duì)接定位時(shí)，接頭插銷插入銷孔要到位，嚴(yán)禁銷頭暴露在外，避免銷頭卡于孔內(nèi)。

（4）澆筑混凝土的速度不能太快，要與拔管施工相配合，控制在 4m/h左右，與此同時(shí)拔管機(jī)微動(dòng)，以破除混凝土與接頭管壁的粘結(jié)力。

（5）拔管要在孔低混凝土達(dá)到預(yù)定脫管齡期后才能正式起拔，拔管時(shí)要主要觀察壓力表和管內(nèi)漿面是否下降，如出現(xiàn)問題要適當(dāng)調(diào)整拔管速度。

拔管法是否成功主要取決于是否正確選擇并控制混凝土的脫管齡期，因?yàn)檫^(guò)早拔管則導(dǎo)致混凝土孔壁坍塌，拔晚了就會(huì)出現(xiàn)鑄管事故。一般來(lái)說(shuō)防滲墻混凝土能成孔的最小脫管齡期為 5～8h，這個(gè)必須通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。

5 墻體施工質(zhì)量檢測(cè)

對(duì)混凝土防滲墻施工質(zhì)量檢測(cè)的普遍方法有鉆孔取芯法、超聲波和地震透層析成像法。但是單一的檢測(cè)方法和模式要么太貴，要么有損害，所以有必要采取無(wú)損檢測(cè)方法和鉆孔取芯、壓水試驗(yàn)等方法相結(jié)合，這樣的檢測(cè)方式是較為合理的。盡管現(xiàn)在的無(wú)損檢測(cè)手段還不是非?？煽?，但它可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)檢測(cè)手段的不足，從而有效減少質(zhì)量檢測(cè)的工作量，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。

5.1 鉆孔取芯法

鉆孔取芯法是通過(guò)有無(wú)夾泥和水平冷縫、混凝土密實(shí)程度、與基巖面接觸情況、墻底沉渣深度等現(xiàn)象來(lái)了解墻體混凝土的施工質(zhì)量。

芯樣需要進(jìn)行試驗(yàn)的3個(gè)項(xiàng)目為抗壓強(qiáng)度、彈性模量及滲透系數(shù)。這種方法直觀明確，但是需要一定的專業(yè)技術(shù)水平，成本較高。另外鉆孔會(huì)對(duì)墻體產(chǎn)生一定的破壞作用。

當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)低于C10或強(qiáng)度雖高但是齡期低的結(jié)構(gòu)，均不宜采用這種方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，鉆孔取芯測(cè)試得到的混凝土強(qiáng)度只能是作為了解混凝土防滲墻整體質(zhì)量的參考，而能作為評(píng)價(jià)墻體強(qiáng)度是否合格的標(biāo)準(zhǔn)。有時(shí)候?yàn)榱颂岣咩@孔取芯的完整性，宜使用反循環(huán)供水方式進(jìn)行鉆孔施工。

5.2 超聲波法

超聲波法是利用墻體各部分的縱波波速來(lái)判斷整個(gè)墻體混凝土的強(qiáng)度和均勻性，測(cè)試首先需要在墻體中埋設(shè)多根垂直測(cè)管，然后在相鄰的管內(nèi)作跨孔聲波測(cè)試，通過(guò)獲得的波速來(lái)反推墻體混凝土的密實(shí)度。

5.3 地震透射層析成像技術(shù)

地震透射層析成像（CT）技術(shù)是一種快速有效、科學(xué)合理的檢測(cè)方法，它是通過(guò)激發(fā)地震波對(duì)被測(cè)剖面進(jìn)行透射，然后利用各個(gè)方向上的投影值來(lái)重構(gòu)剖面物性圖。CT技術(shù)是將測(cè)試對(duì)象劃分為等面積的單元，通過(guò)射線的照射獲得單元波速值，如果有大于2倍單元尺寸或波速大于5%的地方，一般可判定為異常。

例如西藏某水電站防滲墻施工檢測(cè)中，圖像顯示出了波速的低速區(qū)、中速區(qū)和高速區(qū)，得到了墻體中不均勻的分布情況，后于與鉆孔取芯法檢測(cè)結(jié)果相比較，二者情況基本一致，這說(shuō)明CT技術(shù)用于檢驗(yàn)防滲墻的施工質(zhì)量是可行的。

6 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，深厚砂礫石層防滲墻施工技術(shù)復(fù)雜、難度大、工藝要求高，如有疏忽和延誤，就可能造成質(zhì)量事故和重大經(jīng)濟(jì)損失。

目前我們繼續(xù)解決的問題有尋求性能高的造孔成槽設(shè)備和質(zhì)量?jī)?yōu)良的防滲墻接頭方式等等，這其中有很多難題有待我們?nèi)ソ鉀Q，相信隨著工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累和科研投入的增加，這些難題都將迎刃而解。

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