水利水电工程混凝土防渗墙施工技术研究

期刊: 建筑监督检测与造价 2026年第16期 DOI: PDF下载

张旭耀

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摘要

混凝土防渗墙是水利水电工程中用于土石坝坝体、坝基及深厚覆盖层防渗处理的重要技术,通过在地下或坝体内形成连续墙体截断渗流通道,达到防渗减漏、保障工程安全的目的。本文阐述了混凝土防渗墙的类型与作用原理,分析了槽段划分与接头处理、泥浆护壁成槽、清孔、混凝土浇筑及墙体质量检测等施工工艺,并对施工中常见的坍孔、卡钻、混凝土离析等质量事故的预防进行了研究。研究表明,严格控制成槽质量、泥浆性能、混凝土浇筑及墙体连续性是保证防渗墙防渗效果的关键。


关键词

水利水电工程;混凝土防渗墙;成槽;泥浆护壁;槽段连接;质量检测

正文


1 引言

深厚覆盖层、砂砾石地层和坝体土体往往渗透性较强,是水利水电工程渗漏的主要部位。混凝土防渗墙作为一种垂直防渗结构,具有防渗效果好、适应性强、施工速度快等优点,广泛应用于土石坝坝体、坝基防渗以及围堰、堤防等工程的防渗处理中。防渗墙的施工质量直接关系到工程的安全运行。

混凝土防渗墙施工技术涉及成槽、泥浆护壁、混凝土浇筑等多个环节,技术复杂、工序衔接紧密。本文系统研究混凝土防渗墙的施工技术,分析其关键工艺和质量控制要点,以期为同类防渗工程提供技术参考。

2 混凝土防渗墙的类型与作用原理

2.1 类型划分

按施工工艺分,混凝土防渗墙可分为多头小直径搅拌桩防渗墙、薄型抓斗成槽防渗墙和塑性混凝土防渗墙等类型。按墙体材料分,有普通混凝土防渗墙、塑性混凝土防渗墙和钢筋混凝土防渗墙等。塑性混凝土具有弹性模量低、适应变形能力强、抗渗性能好等优点,能适应坝体和坝基的变形,是目前应用广泛的防渗墙类型。

2.2 作用原理

混凝土防渗墙通过在地下或坝体内形成一道连续的、低渗透性的墙体,截断水流渗漏通道,延长渗径、减小渗流坡降,从而降低坝体坝基渗流量和渗透压力,防止渗透变形和渗流破坏。防渗墙顶部与坝体防渗体连接,底部深入相对不透水层或满足一定防渗深度要求,形成完整封闭的防渗体系。

3 混凝土防渗墙施工工艺

3.1 槽段划分与接头处理

防渗墙施工通常将墙体沿轴线方向划分为若干槽段,分段成槽、分段浇筑。槽段长度应根据地层条件、设备能力和施工连续性确定,一般6~8 m。槽段之间的接头是防渗墙的薄弱环节,常用的接头形式有钻凿法接头、接头管法接头和拔管法接头等,接头处理质量直接关系防渗墙的整体连续性和防渗效果。

采用接头管法时,在槽段端部下设接头管,待混凝土初凝后拔出,形成圆滑的接头面,与相邻槽段混凝土紧密结合,接头质量较好、施工速度快,是目前应用较广的接头形式。接头部位应保证结合紧密,防止渗漏通道。

3.2 泥浆护壁成槽

成槽是防渗墙施工的核心工序。在砂砾石、砂土等松散地层中,采用膨润土泥浆护壁,利用泥浆的静水压力平衡地层水土压力,维护孔壁稳定,防止槽壁坍塌。泥浆的性能(密度、黏度、含砂量、失水量等)是成槽质量的关键,应根据地层条件合理配制和调整泥浆参数,并定期检测泥浆性能,及时进行置换和调整。

成槽设备根据地层和槽深选择,常用的有液压抓斗、冲击钻机、回转钻机和铣槽机等。液压抓斗成槽效率高、成槽质量好,适用于砂土、砂砾石等地层;冲击钻机适应性强,适用于含大块石、漂石的复杂地层。成槽过程中应严格控制槽孔垂直度,防止偏斜,保证墙体厚度和连续性。

3.3 清孔与验槽

成槽完成后,应进行清孔处理,清除槽底沉渣,保证混凝土与底部持力层良好结合。清孔可采用泵吸反循环或气举反循环等方法,将槽底沉渣排出。清孔完成后应进行验槽,检测槽孔深度、宽度、垂直度和沉渣厚度,合格后方可进行混凝土浇筑。

3.4 混凝土浇筑

防渗墙混凝土多采用导管法水下浇筑。浇筑前应在槽内下设导管,导管间距和导管底口距槽底距离应满足浇筑要求。浇筑过程中应保证混凝土连续供应,导管埋入混凝土深度一般不小于1 m,不大于6 m,防止导管拔空导致泥浆进入混凝土或断桩。

混凝土应具有良好的和易性和流动性,坍落度一般控制在180~220 mm,初凝时间应满足浇筑要求。浇筑过程中应连续、匀速进行,避免混凝土离析和骨料集中,保证墙体混凝土的密实和连续。槽段浇筑应一次完成,不得中途停顿。浇筑完成后,应对墙顶混凝土进行妥善保护,防止扰动和污染,并为后续施工提供条件。

3.5 特殊情况处理

防渗墙施工中常遇漂石、孤石、漏浆和地下水流速大等特殊地层条件,需采取针对性处理措施。对含大块石或漂石的地层,可采用冲击钻具或采用抓斗与冲击相结合的工艺破除,必要时进行预爆破处理。对漏浆严重的地层,应提高泥浆密度和黏度,掺入堵漏材料,或在槽壁表面做防渗处理,防止槽壁坍塌。

对地下水流速大、成槽困难的部位,可在成槽前进行超前注浆或设井点降水,降低地下水位,改善成槽条件。处理过程中应加强槽壁稳定监测,一旦发现异常应及时采取加固措施,防止发生较大范围坍塌,保障施工安全和墙体质量。

4 施工中常见质量事故及预防

混凝土防渗墙施工中常见的质量事故主要有槽壁坍塌、导管堵管、混凝土离析、接头渗漏和墙体夹泥等。槽壁坍塌多因泥浆性能不良、槽段暴露时间过长或地下水渗流过大所致,应通过改善泥浆性能、缩短成槽浇筑周期和加强槽壁监测预防。

导管堵管和混凝土离析多因混凝土质量不良或浇筑控制不当引起,应严格控制混凝土配合比、坍落度和浇筑速度,保证导管埋深适宜。接头渗漏和墙体夹泥则与接头处理及清孔质量有关,应严格接头施工工艺,加强清孔验槽,防止墙体产生渗漏通道。对施工中出现的质量缺陷,应及时采取补强处理措施,保证防渗墙的整体防渗性能。

5 防渗墙质量检测与效果评价

防渗墙施工完成后,应对墙体质量进行全面检测。常用检测方法有墙体取芯检查、墙体渗透试验、弹性波CT检测及声波透射法等。通过钻芯取样检查墙体混凝土的密实性、强度与连续性,通过渗透试验测定墙体的渗透系数,评价墙体的防渗性能。

同时,应加强防渗墙运行期间的渗流监测,通过测压管、渗流量观测等手段,掌握墙体的实际防渗效果和坝体坝基渗流状态,及时发现异常并采取处理措施,确保防渗墙长期有效运行。

6 结论

(1)混凝土防渗墙是水利水电工程坝体坝基及深厚覆盖层防渗处理的有效措施,科学的槽段划分与可靠的接头处理是保证墙体连续和防渗效果的基础。

(2)严格控制泥浆护壁成槽、清孔验槽和导管法混凝土浇筑等关键工艺,合理选择成槽设备与控制槽孔质量,是保证防渗墙施工质量的核心。

(3)通过墙体取芯、渗透试验和渗流监测等综合检测手段,可客观评价防渗墙质量与防渗效果,及时发现并处理缺陷,确保防渗体系长期有效,保障工程安全。

参考文献

[1] 林宗元. 水利水电工程防渗墙技术[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 2006.

[2] 中华人民共和国水利部. 水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范: SL 174—2014[S]. 北京: 中国水利水电出版社, 2014.

[3] 周文治, 汪明元. 塑性混凝土防渗墙设计与施工[J]. 岩土工程学报, 2009, 31(7): 1025-1030.

[4] 高钟璞. 混凝土防渗墙施工技术[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 2008.


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