防渗墙施工技术总结

防渗墙施工技术总结

王文杰

王文杰

中国水利水电第一工程局有限公司吉林长春130033

摘要：防渗墙施工技术涉及的方方面面很多，如深层搅拌桩连续造墙施工技术；地下连续薄防渗墙施工技术；防渗墙施工关键性技术；锯槽法成墙工艺与施工技术等，这些技术有其各自的适用条件，可根据工程的实际情况和这些技术的特点，选择适宜的施工技术方能达到预期的效果。

关键词：水利工程；防渗墙；施工技术

1工程概况

1.1工程简介

赞比亚卡夫拉夫塔（Kafulafuta）供水工程位于赞比亚共和国铜带省。供水工程主要包括位于宜本格区（Ibenga）的水库枢纽工程和输水工程。水库枢纽工程包括卡夫拉夫塔大坝及附属设施。输水工程包括取水泵站和中间加压泵站、取水泵站至马赛依提区的Boma水厂、卢安夏市的Makoma水厂和Mikomfwa水厂、恩多拉市的Kafubu水厂的输水管线等。

土石坝坝基防渗采用混凝土防渗墙下接帷幕灌浆方案。混凝土防渗墙深入到强风化层内1.0m，下部岩层采用帷幕灌浆防渗。防渗墙轴线全长1121m，其中坝基段长1006m，左岸岸坡段长65m，右岸岸坡段长50m。混凝土防渗墙厚度60cm，平均墙深19m，最大墙深29m。混凝土防渗墙强度等级C20，抗渗等级W6，渗透系数系数不大于1×10-6cm/s。

1.2工程地质

水库两岸浅表层主要为第四系松散堆积层，在水库岸边部位零星可见早寒武纪基底杂岩及石英岩脉出露。基岩为前寒武系（An∈）片麻岩、角闪片岩，仅在河边有零星的露头；石英岩呈岩脉产出，在水库左岸支流IbengaRiver的下宜本格山一带露头较好，其露头部分的方向性较明确。第四系（Q）主要由残坡积层（Qel+dl）、冲洪积层（Qal+pl）及沼泽堆积层（Qf）组成。在实际施工中发现，左、右岸坝肩部分区域存在铁锰结核不良地质层，硬度较高。

1.3编制依据

1）赞比亚Kafulafuta供水系统工程项目水库枢纽工程施工（I标段）施工合同及招投标文件；

2）赞比亚Kafulafuta供水系统工程项目水库枢纽工程施工（I标段）施工组织设计；

3）施工蓝图‘沿大坝防渗轴线纵剖面图（438E-ED-07-09），枢纽平面布置图（438E-ED-03-01）’；

4）水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范（SL174-2014）；

5）水利水电工程验收规程（SL223）；

6）水工混凝土试验规程（SL352）；

7）与本工程相关的其它行业技术标准及规程规范。

2防渗墙的设计布置

本工程防渗墙轴线布置于大坝坝轴线上游1.5m处，相互平行，总长度1121m，墙体厚度0.6m，墙身采用C20混凝土材料，抗渗等级W6，渗透系数系数不大于1×10-6cm/s，平均墙深19m，最大墙深29m。

3防渗墙墙体材料及配合比的确定

3.1原材料质量情况

防渗墙施工主要原材料有：砂石骨料、水泥、水、膨润土等，砂石骨料、水泥均采用合同内约定并经发包人确认的生产厂家，分别为‘印度A/B骨料场’，‘拉法基水泥恩多拉分厂’，材料性能满足质量要求；施工用水采用卡夫拉夫塔河河水，此河水常年较清澈，且下游居民以此为饮用水使用，满足使用标准；膨润土选择固壁性能好、塑性粘度高的国内生产厂家，满足使用要求。

3.2混凝土配合比

根据设计指标及相关规范要求，开工前进行了防渗墙混凝土配合比的试验，根据试验结果选定施工中混凝土配合比，每方混凝土所需材料质量为：水泥355kg、水195kg、骨料1020kg、砂子827kg、引气剂0.43kg、减水剂3.91kg。最大水灰比为0.55，坍落度为180～220mm。

4防渗墙施工设备、方法

4.1防渗墙施工临时布置

1、施工供电

本工程施工中用电采取现有输电线路，当地电网进行供电，电源接取分别从场内大坝下游两个变压器接入，通过布设380V输电线路，将电送至用电部位，同时配置一台250KVA柴油发电机，做为施工备用电源。施工期间用电主要用电设备为冲击钻机、制浆机、泥浆泵、供水设备等，高峰总功率为604KW，电动机平均功率因数取0.75，设备同时率取0.7，经计算高峰期用电量为563.7kW，施工现场左右岸均布设有一台1000KW变压器，满足施工要求。

2、施工供水

本工程施工中供水采用抽取Kafulafutariver河水的方式供应，经适宜扬程水泵采用φ100mm钢管输送至各工作面，河水为饮用水，满足施工要求。

3、施工供风

施工期间主要用风设备为泥浆净化机，在现场布置1台移动式8m3/min空压机，随工作面变化进行各工作面供风。供风主管选用1寸半管，供风站工棚占地15m²。

4、施工供浆

（1）在防渗墙轴线附近左右岸下游侧各布置了一处泥浆集中制浆站，分别负责左、右岸防渗墙部位供浆施工，各占地面积300m2，制浆站配置2台套1.5m3的ZJ-1500高速制浆机及2台3PNL型泥浆泵。浆池分为1个制浆池，1个回浆池，1个弃浆池。泥浆搅拌机安置在地面上，搅浆平台为脚手架钢管搭设并铺设5cm厚木板，浆池为砖砌砂浆抹面结构，深度为2.0m，底部铺设10cm素混凝土或铺膜而成。

（2）泥浆输送：施工所需泥浆，用3PN泥浆泵泵送，在设备平台侧布设φ150mm铁管作为供浆管路，每20m左右开设一个放浆口，安装截门，采用φ80软管送入槽内。

（3）泥浆循环：施工过程浆液通过排污沟汇集到排污池，经一次沉淀后采用排污泵回收到浆站回浆池，回浆池的浆液经二次沉淀后采用泥浆净化器处理后返回槽内或制浆池内备用。浇筑过程的槽内上部浆液采用排污泵回收到浆站回浆池，下部浆液经净化处理后回收。

5、施工照明

施工中工作区域设置500W的探照灯照明，局部区域为移动式节能灯照明。所有的照明均有带漏电保护装置的开关。

6、导墙

导墙为C20钢筋混凝土，由两个“L”形钢筋混凝土墙组成，墙间距为0.7m，墙高1.3m，墙底宽0.7m，上顶墙宽0.4m。导墙及配筋如图所示。导墙施工采用开挖后立模浇筑。

导墙剖面图

4.2施工设备及施工方法

1、施工设备

本工程防渗墙施工主要设备包括：液压抓斗、冲击钻、拔管机、制浆机、泥浆净化机等。

2、施工方法

1）成槽施工

先由液压抓斗进行上部覆盖层的抓取，抓取到基岩地层由冲击钻机完成直至设计要求的终孔深度。

防渗墙施工分两期进行，先施工Ⅰ期槽孔，后施工Ⅱ期槽孔。上部采用抓斗施工，抓斗一次成槽长度为2.8m。根据工艺的需要，Ⅰ、Ⅱ期槽孔采用三抓成槽，先抓两边主孔，再抓中间副孔，由抓斗直接抓至强风化带，抓斗无法施工时，采用冲击钻机直接钻至设计终孔深度，冲击钻机造孔时，先进行主孔施工，而后进行副孔施工。

导墙施工时已经准确定位，达到可以保证成槽施工时槽口位置的准确。成槽施工前，在导墙上测量放线，进行槽孔位置校核，并留有明显的标记。

液压抓斗开孔时，在值班工程师的监督下，由机组负责人指挥，严格按照设计槽孔偏差控制抓斗下放位置，将抓斗中线对正槽孔中心线，以此确保槽位正确。

2）固壁泥浆

防渗墙槽孔施工时，采用膨润土泥浆进行护壁。

（1）泥浆配比及性能

根据现场实验及监理工程师的批准，施工中用泥浆配比及性能指标如下。

（2）泥浆的拌制

将水加至搅拌筒1/3后，启动制浆机。在定量水箱不断加水的同时，加入膨润土粉、碱粉等外加剂，搅拌2min后，加入CMC液（如需要）继续搅拌1min即可停止搅拌，放入储浆池中，待静置膨化12h后使用。

3）终孔及清孔验收

（1）清孔换浆方法

槽孔终孔后，经现场监理工程师进行孔位、孔深及孔形全面检查验收合格后进行清孔换浆。清孔采用泥浆净化法，回收的泥浆经泥浆净化机净化处理后返回槽孔，同时向槽内补充新鲜泥浆。泥浆的充分净化有利于控制泥浆性能指标，减少卡钻等事故，提高造孔质量，有利于混凝土浇筑质量的保证；对土渣的有效分离有利于减少机械磨损，提高造孔工效；泥浆的重复使用，有利于节约造浆材料，大大降低了施工成本，减少了环境污染，对于被严重污染的泥浆予以废弃。清孔换浆时的换浆量约为槽孔内泥浆总量的1/3。

（2）二期槽孔端头刷洗

二期槽孔清孔换浆结束前，用刷子钻头分段洗刷一期槽孔端头的泥皮和地层残留物，以刷子钻头上基本不带泥屑，孔底淤积不再增加为合格标准。

（3）清孔换浆质量标准

过程控制的主要措施包括：

①严格把控新制泥浆性能，调整配合比，满足槽孔稳定和固壁要求；

②循环泥浆性能检测，质量未达到标准的泥浆应及时改善，措施包括调整材料用量、加入高质量的泥浆混合，被严重污染的泥浆予以废弃。

清孔换浆工作结束后1h，进行检查，合格标准为：

槽底淤积厚度≤10cm，槽内泥浆密度≤1.15g/cm3，粘度32～50s，含砂量≤6%。

当采用粘土泥浆固壁时，槽底淤积厚度≤10cm，槽内泥浆密度≤1.3g/cm3，粘度≤35（500/700ml），含砂量≤10%。

5防渗墙施工平台

5.1防渗墙施工平台布置

根据设计图纸大坝坝基高程及防渗墙顶高程要求，防渗墙平台呈台阶状布置，平台间采用1：1坡度连接，高差为4m。平台宽度为23m，上游侧距轴线15m，下游侧8m，上游侧主要为倒渣平台、浆沟、抓斗工作平台及施工道路，下游侧主要为冲击钻施工平台、电缆、浆管及水管布置平台。

5.2防渗墙施工平台开挖与填筑

1、平台开挖

（1）测量放线

由测量工按平台高程及范围放出开挖边线及开挖深度，核实开挖断面，对原始地形进行测量。

（2）开挖施工

开挖之前修筑施工便道进入平台开挖区内。土方开挖采用1.2m³反铲开挖，装载机装料，20t自卸车运输至指定卸料点，平台间接坡处采用1.2m³反铲削坡。

2、平台填筑

（1）测量放线

由测量工按平台高程及范围放出填筑区域及厚度，并对原始地形进行测量。

（2）填筑施工

根据测量放出的填筑区域及厚度，对填筑区域进行铺料碾压，填筑料合理利用平台开挖料进行填筑，或从土料场运料，填筑料主要为砾石土，装料采用装载机，运料采用20t自卸车，推土机铺料，人工整平，整平后采用20t振动碾进行碾压，压实度大于等于98%。

6防渗墙槽段划分

6.1原则

槽段的划分综合考虑地基的地质水文条件、施工部位、造孔方法、机具性能、浇筑导管的布置等因素。

6.2槽段划分

槽段划分采取分一期、二期两期施工，先施工一期槽段，二期两边的一期槽段施工完毕后即可施工中间的二期槽段，一、二期槽段长度均为7.35m，特别部位及末端根据实际情况进行了适当调整。

7防渗墙的接头方法

本工程防渗墙连接采用“接头管法”。拔管机具采用全液压拔管机。

（1）接头管法墙段连接施工程序

Ⅰ期槽孔清孔换浆结束后，在槽孔端头下设接头管，混凝土浇筑过程中及浇筑完成一定时段之内，根据槽内混凝土初凝情况逐渐起拔接头管，在Ⅰ期槽孔端头形成接头孔。Ⅱ期槽孔浇筑混凝土时，接头孔靠近一期槽孔的侧壁形成圆弧形接头，墙段形成有效连接。

（2）接头管安设

下设前检查接头管底阀开闭是否正常，底管淤积泥沙是否清除，接头管接头的卡块、盖是否齐全，锁块活动是否自如等，并在接头管外表面涂抹润滑油。

采用吊车起拔接头管，先起吊底节接头管，对准端孔中心，垂直徐徐下放，一直下到接头位置，用拔管机锁死，然后起吊第二节接头管，用定位削连接后松开拔管机锁死装置，用吊车下设第二节接头管至孔内，用拔管机锁死，然后起吊第三节接头管直至孔底。

（3）接头管起拔

在Ⅰ期槽段混凝土浇过程中，根据槽内混凝土初凝情况逐渐起拔接头管。

接头管施工关键是要准确掌握起拔时间，起拔时间过早，混凝土尚未达到一定的强度，就会出现接头孔缩孔和垮塌；起拔时间过晚，接头管表面与混凝土的粘结力是摩擦力增大，增加了起拔难度，甚至接头管被铸死拔不出来，造成重大事故。

混凝土正常浇注时，需仔细的分析浇注过程是否有意外，并随时从浇筑柱状图上查看混凝土面上升速度的情况以及接头管的埋深情况。

由于混凝土强度发展越快，与管壁的凝结力增长越快，其起拔力增长的也越快，因此，必须准确的检测并确定出混凝土的初终凝时间，尽量减小人为配料误差。浇筑混凝土时，随着混凝土面的不断上升，分阶段作混凝土试件，从而更精确的掌握混凝土的初、终凝时间。

接头管的垂直度：发生接头管偏斜主要由两方面因素，其一，由于端孔造孔时，孔形不规则，下设接头管时，容易使其偏斜；其二，浇筑混凝土时，受到混凝土的侧向挤压，使其偏斜。一旦发生接头管偏斜，应立即采取纠偏措施，即在混凝土尚未全凝结之前通过垂向的起拔力重塑孔型，使接头管尽可能的垂直或顺直。

参考文献：

[1]刘小龙.水利水电工程建筑中混凝土防渗墙施工技术的运用分析[J].水能经济，2017（9）.

[2]彭锋.水利水电工程建筑中混凝土防渗墙施工技术的运用[J].四川水泥，2017（11）：233.