摘要：防滲墻是目前病險水庫除險加固工程中廣泛應用的一種方法。本文根據(jù)作者多年的工程經(jīng)驗，介紹了平原地區(qū)土壩混凝土防滲墻的設計與施工原則，旨在為類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：防滲墻 設計 施工

The design and construction of seepage proof wall in plain area

Abstract Seepage proof wall is the widely used method for the reinforcement of dangerous reservoir. The design and construction of the seepage proof wall in plain area are introduced in the present paper based on the empirical works. It can be a good reference for the similar engineering.

Keywords: seepage wall roof design construction

一、前言

我國平原地區(qū)水庫大多修建于二十世紀五、六十年代，一般為就地取材筑壩，壩型以均質(zhì)土壩居多，壩高較低。由于歷史原因，大壩填筑質(zhì)量普遍較差。有的壩基處理不徹底，甚至未清基，直接在河床上填土筑壩。壩基存在深厚砂礫石層滲水通道。壩體裂縫、沉陷、壩基滲漏現(xiàn)象十分普遍。汛期高水位時，大壩下游地面極易產(chǎn)生滲水、管涌險情，危及水庫安全運行。隨著混凝土防滲墻施工工具和工藝技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，將混凝土防滲墻技術(shù)應用于土壩防滲加固，已成為平原區(qū)水庫大壩防滲加固的一項重要措施[1-2]。本文根據(jù)作者多年的工程經(jīng)驗，介紹了平原地區(qū)土壩混凝土防滲墻的設計與施工原則，旨在為類似工程提供借鑒。

二、混凝土防滲墻設計方案

根據(jù)地質(zhì)勘探資料分析，平原區(qū)均質(zhì)土壩壩體普遍存在上壩土料選擇要求不嚴格、筑壩土料分區(qū)不明顯，碾壓不充分，填筑質(zhì)量差的問題。抽樣檢查結(jié)果表明，干密度小于1.5t/m3的土樣占總數(shù)的60%以上，同時壩基相對不透水層或透水系數(shù)較小的土層一般埋藏深度5m～20m。據(jù)此，防滲墻布置設計方案一般有兩種：第1種方案是在壩頂布孔修筑混凝土防滲墻；第2種方案是在大壩上游壩坡坡腳設混凝土防滲墻，上游壩坡鋪設復合土工膜方案，兩種方案均可達到防滲要求。

第1種方案在壩頂施工，具有施工人員少，不受汛期洪水干擾等優(yōu)點，但存在防滲墻墻體較深，施工時易塌孔等缺點，一旦出現(xiàn)問題，補救困難，同時，上游壩坡裂縫、漏水、沉陷等問題得不到解決。

第2種方案避免了壩體塌孔現(xiàn)象的發(fā)生，墻體較淺，施工方便，可以保證施工質(zhì)量及進度，能有效地解決水庫上游壩坡質(zhì)量問題。缺點是防滲墻在大壩上游坡腳施工，水庫需要放空，影響水庫效益發(fā)揮，且施工易受汛期洪水干擾，渡汛困難，有的部位還需增加施工圍堰等臨時工程量。

故大壩除險加固時，根據(jù)水庫各自的具體情況，選擇合適的防滲加固方案。對無法放空的水庫，且上游壩坡防護質(zhì)量較好的大壩，一般采用第1種方案進行防滲加固處理。對于具有放空條件的水庫，一般采用第2種方案進行加固處理。

三、混凝土防滲墻的設計

3.1混凝土防滲墻的設計深度

混凝土防滲墻底部原則上嵌入相對不透水層1m左右，頂部嵌入壩體防滲體中。目前，平原地區(qū)土壩混凝土防滲墻深度大多在40m以內(nèi)。

3.2混凝土防滲墻墻體厚度的確定

防滲墻的厚度應滿足墻體抗?jié)B性、耐久性、滿足墻體應力和變形的要求，同時還應考慮到地質(zhì)情況及施工設備等因素。

由于國內(nèi)防滲墻設計無規(guī)范，防滲墻的滲透計算和滲透穩(wěn)定分析以及強度、變形計算尚無規(guī)范的計算方法和理論。在設計時，根據(jù)防滲墻破壞時的水力坡降確定墻體厚度(d)，計算公式如下：

式中： ΔHmax——作用在防滲墻上的最大水頭差（m）；

K——抗?jié)B坡降安全系數(shù)，一般取3～5。

Jmax——防滲墻滲透破壞坡降，取300；

根據(jù)已建成的混凝土防滲墻統(tǒng)計，防滲墻允許承受的水力坡降Jp= Jmax/ K，可達到100，當K=5時，Jp為60，假定防滲墻承受的最大水頭差與壩前水深相同。平原區(qū)水庫，由于河流水頭較低，ΔHmax一般在10 m～30 m之間居多。計算得：δ=0.15m～0.5m即可滿足要求。

為節(jié)約材料，降低成本，平原地區(qū)土壩混凝土防滲墻可以做得薄一些，受造孔機具限制，參考國內(nèi)工程經(jīng)驗，平原區(qū)土壩混凝土防滲墻墻體厚度一般確定為0.20m～0.8m之間。

3.3墻體材料

參考國內(nèi)外已建防滲墻的經(jīng)驗，一般采用塑性混凝土作為墻體材料。這種材料有抗?jié)B性能好，變形模量低，極限應變值大，適應變形能力強等特點。

塑性混凝土防滲墻的設計指標為：28d彈性模量800～1000MPa，抗壓強度≥2.5MPa，滲透系數(shù)＜（1～9）×10-8cm/s。，配合比見表1。

表1 塑性混凝土配合比(kg)

水泥

膨潤土

水

砂

石

外加劑

160

80

260

848

848

0.66

四、混凝土防滲墻的施工

防滲墻是在壩體內(nèi)連續(xù)造孔成槽，以泥漿固壁，在泥漿下澆筑混凝土而建成的。對于小型工程，一般采用沖擊式鉆機造孔或兩鉆一抓法。這兩種方法都先施工一期槽孔（主孔），后二期槽孔（副孔）。后一種方法工效高，目前被水利工程廣泛采用。但該法施工平臺要求大于18m，施工時難以布置。成墻厚度受開槽機械限制，防滲墻一般較厚。

目前，平原地區(qū)土壩防滲墻工程施工的另一種方法采用液壓開槽機連續(xù)槽孔法。液壓開槽機是由在同一軌道上行走的開槽機、水下混凝土澆筑機、清槽砂石泵及混凝土攪拌機組成。液壓開槽機沿墻體軸線連續(xù)成槽，槽孔完全連續(xù)。墻體厚度20cm左右，最大深度可達40m。該法適用于砂壤土、粉土、粘土等地質(zhì)條件。每臺班工效可達150m2，造價150元/m2（20m深22cm厚的墻體150元/m2）。其工藝流程如圖1。

圖1 混凝土防滲墻施工工藝流程圖

五、防滲墻施工中應注意的問題

防滲墻施工過程中，造孔質(zhì)量是保證防滲墻質(zhì)量的首要環(huán)節(jié)。同時，在防滲墻施工過程中，造孔時間占總工期的2/3以上，是制約工期的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。施工中應采取預防偏孔措施，有效地防止或減少偏孔，使孔斜控制在允許范圍內(nèi)。

保證混凝土防滲墻施工質(zhì)量和速度的關(guān)鍵在于開槽的連續(xù)性，澆筑的及時性。并且要把泥漿固壁作為一個重要的施工環(huán)節(jié)去對待。否則，一旦出現(xiàn)塌孔，將導致施工中斷，而斷開段的處理相當困難。因此，各工序必須嚴格按規(guī)程進行操作，控制進度和質(zhì)量。同時加強機械設備的維修養(yǎng)護，保證完好率，確�；炷�土防滲墻“連續(xù)作業(yè)”，達到保證混凝土防滲墻施工質(zhì)量的目的。

六、結(jié)語

實踐表明，混凝土防滲墻技術(shù)應用于平原地區(qū)大壩除險加固工程，可有效解決壩體，壩基滲漏問題，且具有施工速度快，工程造價低，防滲效果好，可靠性高等特點，是水庫大壩防滲加固較好的措施。隨著混凝土防滲墻技術(shù)的迅速發(fā)展，施工機具的不斷創(chuàng)新和完善，經(jīng)濟效益的不斷提高，其用途將日益廣泛。

參考文獻：

(1). 水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范. SL174-96

(2). 高鐘璞. 大壩基礎防滲墻. 北京：中國電力出版社2000.

(3). 白永年等. 中國堤壩防滲加固新技術(shù)