地下防滲墻在貴州土壩除險加固工程上的應用

 摘要：貴州是全國唯一無平原支撐的省份，開門見山，山高水低，年平均降水量1191毫米，水資源豐富，利用率較低。解放后，為從根本上改變農業(yè)生產基礎設施薄弱的現狀，黨和政府領導人民大力興修水利。五、六十年代共修建小（一）型以上水庫500多座，其中土壩占有相當大的比例。幾十年來，為我省工農業(yè)生產的發(fā)展提供了豐富的水資源。

關鍵詞：地下防滲墻 土壩 除險加固 貴州是全國唯一無平原支撐的省份，開門見山，山高水低，年平均降水量1191毫米，水資源豐富，利用率較低。解放后，為從根本上改變農業(yè)生產基礎設施薄弱的現狀，黨和政府領導人民大力興修水利。五、六十年代共修建小（一）型以上水庫500多座，其中土壩占有相當大的比例。幾十年來，為我省工農業(yè)生產的發(fā)展提供了豐富的水資源。

 

　　五、六十年代，我省土壩建造時受到自然條件和當時施工技術條件的限制，不可避免的留下諸多薄弱環(huán)節(jié)。隨著時間的推移，土壩設計運行壽命的接近，多數土壩出現不同程度的險情，土壩除險加固工程日趨繁重，其中壩體及壩基滲漏，是眾多土壩成為病險水庫的主要原因之一。

 

　　進入九十年代，省內土壩除險加固采用帷幕灌漿、劈裂灌漿等方法處理，收到一定效果，但由于情況復雜，部份工程滲漏問題沒有得到徹底解決，同時土壩灌漿，在壩體內形成的有效防滲體厚度較薄，耐久性差，易擊穿。地下砼防滲墻作為防滲處理的一種行之有效的截流防滲建筑，其墻體強度高，性能非常穩(wěn)定，使用年限長，同時塑性混凝土防滲墻在運行過程中允許一定的變形，逐漸被工程界所重視。地下防滲墻在我國開始于1958年，進入九十年代，經過眾多的工程實踐，其施工工藝、墻體材料、檢測方法、機械設備等已非常成熟，在土壩除險加固中得到廣泛應用。據統計，截至2002年底，我國建造的各類防滲墻已超過150座，成墻技術和成墻規(guī)模均居于世界前列。

 

　　貴州特有的地層—喀斯特地層，對地下防滲墻在貴州土壩除險加固中的應用提出了新的要求。為滿足壩體及壩基的整體截流防滲效果，在進行防滲墻的設計時，不但要考慮壩體自身的各種因素，還要充分考慮壩基巖層的透水性。

 

　 貴州的地層以碳酸鹽類巖層為主、碎屑巖地層其次、火成巖地層僅在西部有少量出露，其中碳酸鹽類巖層為透水性巖層；碎隙巖和火成巖地層多為不透水性巖層。在覆蓋層厚度不大的情況下，壩基基巖為不透水性巖層時，可采用接地式防滲墻直接嵌入強風化巖層達到防滲效果；而對于透水性基巖，防滲墻嵌入基巖后，對壩基及壩肩仍要輔以帷幕灌漿才能達到整體防滲效果。少數覆蓋層厚度較大的地層，在進行防滲墻設計過程中，對防滲墻是否嵌入基巖應進行經濟技術和防滲指標比較。防滲墻深入覆蓋層一定深度，使?jié)B徑達到一定的長度，滲流量減小，能夠滿足設計要求的情況下，可采用懸掛式防滲墻(墻體不嵌入基巖)。我國大多數防滲墻采用接地式，如三峽一、二期圍堰、小浪底上游圍堰防滲墻、福建省水口電站一期圍堰防滲墻等工程；只有少數防滲墻采用懸掛式，如長江堤防工程、四川銅鐘電站大壩防滲墻、四川冶勒電站大壩基礎防滲墻等。

 

　　2002年底，我省都勻市綠茵湖水庫首次引入地下防滲墻施工，并在2003年初再次采用地下防滲墻對興義市興西湖水庫土壩進行除險加固，為防滲墻在貴州的首次應用打開了局面。目前地下防滲墻在貴州境內作為一種新興的土壩除險加固施工工藝，受到人們的關注。地下防滲墻作為一項隱蔽工程，其質量好壞只能在施工過程中進行控制，在最終運行中才能夠完全體現。為保證地下防滲墻在土壩除險加固工程中的質量，我們要注重以施工過程控制為主，在施工過程中充分考慮壩體的密實度和壩體的自身穩(wěn)定，從臨建工程、防滲墻造孔、孔形及清孔、砼澆筑過程等方面進行質量控制。筆者以幾年的防滲墻施工經歷并結合興西湖水庫除險加固工程施工監(jiān)理的實踐，淺談防滲墻在我省土壩除險加固工程中的實施。

 

　　臨建工程作為臨時工程，但它在防滲墻造孔過程中起到重要的作用，是施工中不可缺少的一部分，在實施過程中要認真對待。臨建工程包括：導向槽、施工平臺、砼拌和站、制漿站及漿水管路等。

 

導向槽在施工中起到墻體定位，穩(wěn)定孔口土體，穩(wěn)定鉆機，避免塌孔、縮孔等重要作用。采用地下防滲墻對土壩進行除險加固處理，壩體必然存在許多質量缺陷，主要表現為壩體填筑密實度差，存在滲漏現象，這對我們保證導向槽在施工過程中的穩(wěn)定提出了較高的要求。

 

　　常用的導向槽斷面形式主要有：矩型、梯型、“L”型。由于壩體密實度較差，土體比較松散；施工機械設備重達幾十噸，使導向槽底部的土體承受較大壓力；孔口附近槽壁所受的泥漿壓力較小，孔口土體穩(wěn)定性差；造孔過程中產生的震動，加之槽孔壁土體受泥漿的長期浸泡，易產生滑動。為減小導向槽底部土體承受的壓強，避免槽孔壁土體的滑動，保證導向槽的穩(wěn)定。在進行導向槽設計過程中，要盡量采用“L”型斷面，增加底部寬度，同時導向槽的深度不宜小于1.5m，保證槽段施工的順利進行。必要時，還應對該層土體進行加密處理。

 

　　防滲墻施工過程中，由于壩體填筑質量差，易發(fā)生漏漿、滲漿現象，對漿池的建造要充分考慮漿池的容量，保證泥漿池的容量滿足施工要求。其它臨時工程要保證在施工過程中正常運行。

 

防滲墻造孔過程是防滲墻施工中的事故多發(fā)環(huán)節(jié)，由于槽段的不穩(wěn)定因素，應盡量縮短各槽段的施工時間，保證槽段正常施工，對可能發(fā)生的事故防范于未然。在土壩內建造防滲墻常用的施工工藝主要有純抓法、鉆抓法和鉆劈法三種。在進行槽段劃分過程中，要結合施工工藝、施工機械，充分考慮到各槽段從開始施工至砼澆筑的施工時段不能太長，以保證砼澆筑前槽段的整體穩(wěn)定。對于壩體填筑質量差的部位，盡量采用小槽段、單向推進、鉆劈法施工。

 

　　施工中，要加強設備的保養(yǎng)，保證設備的完備性，減少施工中的機械事故，做到每個槽孔開始施工后盡快澆筑完畢。由于施工過程中不可避免會發(fā)生漏漿、滲漿現象，因此制漿站要隨時備足漿液，保證泥液的供給。當發(fā)生漏漿、滲漿時及時補充漿液，并采取措施進行堵漏，保證槽孔內漿面高于導向槽底部。具體堵漏措施有，采用粘土、木屑、水泥等混合物進行堵漏，必要時可采用粘土進行全部回填后再行造孔，如果出現塌孔事故可采用低標號砼進行回填，待達到一定強度后再進行造孔作業(yè)。施工過程中不得向槽孔內直接注入清水，以防止?jié){液比重過低，漿液對孔壁的壓力偏小而發(fā)生塌孔、縮孔現象。

 

　　孔形和清孔是保證防滲墻體的整體性和混凝土澆筑質量的關鍵。土壩防滲墻主要起防滲作用，一般沒有承重和抗沖等要求。施工中對防滲墻的孔斜率要求不高，但必須保證墻體的整體性，不得有梅花孔、小墻。對一、二期槽，保證接頭孔的兩次孔位中心在任意深度的偏差，不得大于設計墻厚的1/3，并采取措施保證設計墻厚。在孔形合格后，才能進行清孔換漿。清孔換漿使孔內的泥漿比重、粘度、含砂量等指標降低，使砼澆筑過程順利進行，保證砼的澆筑質量。清孔換漿質量的具體檢查指標為孔底淤積和泥漿的三項性（比重、粘度、含砂量），合格標準要嚴格按規(guī)范要求執(zhí)行。　　二期槽段清孔換漿結束前，宜用鋼絲刷子鉆頭進行刷洗，清除接頭混凝土表面附著的泥皮，保證一、二期砼很好地連接成一個整體。刷洗的合格標準是：刷子鉆頭上基本不帶泥屑，孔底淤積不再增加。

 

　　砼澆筑過程是保證防滲墻質量的最后一關，也是最重要的一關。澆筑導管內徑以200~250mm為宜，并按規(guī)范要求嚴格控制澆筑導管間距及導管距孔端的距離，同時導管應布置在其控制范圍的最低處。開澆前，澆筑導管內必須置入可浮起的隔離球。開澆時，應先注入水泥砂漿，隨即注入足夠的混凝土，擠出隔離球并埋住導管底部，使后注入的混凝土與漿液隔離開，保證混凝土不產生混漿現象。在澆筑過程中，要勤測砼面的深度，控制砼面的高差在0.5米內，如砼面高差過大，易發(fā)生砼包裹泥漿形成質量缺陷，特別是深槽段，泥漿上浮，比重不斷增加，更易發(fā)生砼包裹泥漿的現象。施工中要及時繪制混凝土澆筑圖，如發(fā)現實際澆筑方量與計算方量相差較大時，要及時分析原因，是否因塌孔、壩內空洞等原因造成，避免混凝土的澆筑造成壩體破壞。在實施中要控制砼澆筑強度，澆筑速度過快，砼對壩體劈裂作用可能破壞壩體，過慢會使砼表面泥漿沉淀較厚，同時表層砼初凝，影響砼質量。

 

　　整體性是防滲墻發(fā)揮截流防滲的前提，施工中必須采取措施，保證墻體的完整性，如有帷幕灌漿，要保證灌漿帷幕與墻體的整體性。砼澆筑完成后，不得在500米的范圍內進行爆破作業(yè)或其它對墻體有損壞的活動。

 

興西湖水庫塑性砼防滲墻采用“鉆抓法”、“鉆劈法”成槽，泥漿護壁，“接頭管法”連接，“泥漿下直升導管法”澆筑，成墻4427m2，結合帷幕灌漿1840m，從施工后的蓄水情況來看，壩體滲漏量明顯減少，防滲指標滿足設計要求，對增加穩(wěn)定、減少水資源流失起到重要的作用，為興西湖水庫更好地發(fā)揮作用提供了可靠的保證。