关键词：防渗墙；水库大坝；施工要点；加固
1前言
水库作为一项重要的水利基础设施，担负着防洪、灌溉、养殖和发电等重任。随着使用时间的增加，不少水库都在不同程度上出现渗漏问题，这不仅仅影响水库的正常使用，而且直接威胁到下游人民的生命和财产安全。防渗墙对地质条件的适应性强、既可防水、防渗、又可挡土、承重，在水库大坝防渗中得到了广泛应用。但是大坝混凝土防渗墙施工技术复杂，若不重视其施工工程和质量控制，会影响防渗墙的施工和使用。因此，笔者结合实例，就防渗墙在水库除险加固的施工应用进行了探讨。
2工程概况
金钟水库位于广东中山市城区东南面白石涌河上游。离中山城区只有2km，均质土坝，建于1959年。大坝位置处于东经113°22′、北纬22°29′，是一宗以防洪、供水为主的小（I）型水库。水库集雨面积4.24㎞2，总库容320万m3。坝址以上河流长度2.65㎞，平均坡隆0.032，河流由南向北流经白涌汇入歧江河。
水库枢纽包括大坝、输水洞、溢洪道和坝后电站等建筑物组成。坝长317米，坝顶高程29.00米，坝顶宽度5米，最大坝高14.85米，防浪墙高度为0.65米，大坝迎水坡坡度为1：2.00和1：2.25，采用C15素混凝土板护坡，背水坡坡度为1：2.00和1：2.50，采用混凝土预制块护坡。
3存在主要问题
该库大坝由于地形地质条件和建设资金不足等原因制约，又属于“三边”工程。大坝工程施工质量差，设计标准低，水库建成后就带病运行。在五十多年的运行中，水库坝体曾发生5次严重裂缝，大坝发生沉陷，两岸坝肩严重渗漏等安全隐患。2002年11月水利部大坝安全管理中心以坝函［2002］1813号文同意水库安全鉴定为三类坝。
4大坝防渗加固
金钟水库总库容320万m3，工程等别为I等，工程规模为中型。大坝、溢洪道、输水涵管等主要建筑物为3级建筑物。1979年冬起按50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核的防洪标准加固，2013年防渗加固工程是大坝实施灌浆，灌浆孔分2排，排距1.2m，孔距2m，沿坝顶轴线梅花型布置，共布316孔。坝体中间灌浆高程为15.0m-2.0m（珠基）两头坝肩高程为23.0m-20.0m。
防渗加固横剖面如下图所示。
大坝防渗加固平面图如下图所示。
4.1大坝防渗加固方案比选
根据该水库具体地形、地质情况和坝体、坝基的渗漏情况，坝体防渗选取坝前垂直防渗墙结合上游坡面复合土工膜防渗方案、高压旋喷桩防渗墙方案、薄壁抓斗灌注塑性混泥土防渗墙和钻孔灌注桩防渗墙方案进行分析比较。经过分析对比。薄壁抓斗灌注塑性混泥土防渗墙施工简单、适用地层广泛、墙段连接可靠、质量易于控制、检测方便、造价低。根据安全、可靠、经济的角度出发并结合现场实际情况，选取薄壁抓斗灌注塑性混泥土防渗墙作为大坝坝体防渗方案。
4.2薄壁抓斗灌注塑性混泥土防渗墙
主坝段坝体防渗墙总长317.0m，深5-23m。总成墙面积为2920m2。防渗墙中心线布置在距原上游防浪墙边缘线0.9m的位置，墙顶高程29.00m，河床段底高程16.90m；防渗墙墙体材料采用膨润土C15塑性低弹模混泥土，为一级配，弹性模量E=2.8GPa，抗压强度R28=7.5MPa，抗渗等级为W6；根据结构抗压强度、抗渗强度、耐久性防渗墙厚确定为60cm。为防止施工期防渗墙顶部土方崩塌，同时便于机械作业施工，防渗墙施工前在顶部两侧布置C20钢筋混泥土导墙，导墙为倒“L”形结构，高0.7m，顶宽0.5m，墙身宽0.3m。
5大坝防渗墙施工
施工的主要工序为：施工准备→测量、放样→导墙施工→造孔成槽→清孔→验孔→混泥土浇筑→起拔接头管。
5.1测量、放样
复核建设单位提供的测量控制点，根据测量控制点和施工图纸放样坝顶施工平台高程，在施工平台上放出导墙中心线和设计高程，并在地面上埋设稳定牢固的标桩，在导墙沟两侧设置可以复原导墙中心线的标桩，以便随时检查导墙的走向中心线。
5.2导墙施工
为满足大坝薄壁抓斗灌注塑性混泥土防渗墙设备所需的平台，按设计图纸尺寸开挖导墙基础、钢筋制安、模板安装和混泥土浇筑。导墙具有标定防渗墙平面位置、成槽方向、锁定槽口、保持泥浆液面、槽口上部保护、外部荷载支撑作用。导墙的稳定是混泥土防渗墙施工安全的关键。导墙施工时平行于防渗墙中心线，保证垂直度。模板拆除后，导墙沟内每隔2m设一道水平支撑，及时回填土方，在自然养护条件下，达到设计强度50%以上才能进行成槽作业。
5.3造孔成槽
5.3.1槽段划分
造孔成槽是决定施工进度和质量的关键工序，是防渗墙施工中的重要环节。根据地质情况的好坏、周围环境、单位时间内供应混泥土的能力、液槽容积、场地面积、连续作业时间、槽段之间接头位置来确定槽段长度，主坝槽段长度6.0m，副坝槽段长度6.5m，槽宽60cm。
5.3.2槽段开挖
根据工程地质特征和成槽要求，选真砂型液压抓斗成槽机。液压抓斗成槽机挖槽时，采用两孔一抓施工工艺，即在每一挖掘单元两端用潜水钻机钻两个直径60cm的垂直导孔，然后抓斗在吃土阻力均衡的状态下挖除导孔之间的土体，使之形成槽段。待单孔和孔间隔墙都挖到设计深度后，再沿槽长方向套挖几斗，修理整平槽内凹凸面，保证其良好的直线性；在成槽作业中，时刻关注倾斜仪器的动向，及时纠正垂直偏差，保证其良好的垂直度。
5.3.3泥浆固壁
在槽段开挖的全过程都用膨润土制成的泥浆中进行作业。主要起到固壁、携渣、冷却和润滑等作用，成墙后还可以增加墙体的抗渗性能。泥浆按配合比配制到容积为125m3的制浆池中溶胀24h后，用3LM型泥浆泵输送到槽内，槽内泥浆液面保持在不外溢的最高液面；暂停施工时，浆面不低于导墙顶面30～50cm，护壁泥浆配合比见表1所列。
表1护壁泥浆配合比
5.4清孔
在混泥土浇筑前，清除每一单元槽内浆液中悬浮的钻渣和槽底的沉渣。先用液压抓斗直接挖除槽底沉渣，再利用下设潜水排污泵抽浆，并及时置换新鲜浆液，将槽内浮渣和槽底沉渣带出槽外，直至浆中已无明显粒状碎屑。槽段清孔结束前进行接头面清洗，将钢丝刷子安装在抓斗斗体上，紧贴一、二期混泥土结合面，分段上下反复提动，达到刷子上不带泥屑，孔底淤积不再增加时，说明接头面清洗干净。
5.5验孔
成槽施工完成后，申请验孔。主要检验槽段的平面位置、槽宽、槽深、垂直度。用全站仪复测槽段的平面位置；用测锤在槽段左中右3个位置测量槽深，3个位置的平均深度即为该槽段的深度；用探笼法测量槽厚和垂直度。
5.6混泥土浇筑
5.6.1吊装接头管
槽段清孔、验孔后，在槽段两端吊入接头管。吊装接头管使用履带吊，接头管在槽口逐段拼接成设计长度后，下放到槽底岩体一定深度。接头管就位后，安装液压顶管机。
5.6.2导管的埋设
接头管就位后，下设混泥土灌注导管。导管管径200mm、间距3m、距孔端或接头管间距1m、管底部距槽孔底20cm，并将导管置于槽段的最低处。在下设过程中随时检验导管螺丝紧固程度，确保导管间连接的可靠性。
5.6.3混泥土浇筑
防渗墙墙体材料采用掺膨润土C15塑性低弹模混泥土，首先在槽口上设置盖板。在进混泥土前，先进50kg水泥砂浆，以盖住进料斗的口盖及在斗内加进C15混泥土至三角斗，并在拌和机内备好100kg混泥土料，随即瞬间拉开储料斗活门，混泥土料连续进入漏斗并冲开漏斗活板，顺导管冲入孔底。连续进行混泥土浇筑作业，导管下口插入混泥土深度为2m，混泥土上升速度为3m/h。每隔30min采用测锤在同一槽段三个位置测量混泥土上升高度，核对混泥土量与实际上升高度是否吻合。如果导管内混泥土不易流出时，可用起吊机轻微摇晃导管，以利混泥土自流。随着混泥土面的上升，用吊车提升导管，并将顶部的部分导管拆除。槽孔内混泥土面上升到槽口时，采用泥浆泵抽出浓浆，并提升导管，使导管的埋人深度减为1m，直至混泥土顶面超出设计墙顶高0.5m停止浇筑，及时拔出导管，清理并冲洗干净导管、漏斗、储料斗等浇筑设备。
5.7起拔接头管
接头管由液压顶管机顶拔，履带吊协同作业，分段拆卸。为了减少接头管开始顶拔时的阻力，可在混泥土浇筑后4h左右启动液压顶管机顶动接头管少许，以后每隔2h做一次顶升，每次顶升不超过50cm。顶拔接头管拔出后，进行下一期槽段造孔，相邻槽段接头采用钻凿法进行接头连接，将一期混泥土套抓35cm，以保证接头质量。
5.8薄壁抓斗灌注塑性混泥土防渗墙施工中出现的问题及处理
（1）导管堵塞。副坝F10槽段浇筑混泥土高度距导墙顶高程0.85m时，发生混泥土输送导管堵塞，采用捣、顿方法都无法疏通。经现场监理决定将导管全部拔出，用人工清洗表层沉泥，清除后用混泥土输送泵直接输送，用振捣器振捣密实。如果混泥土浇筑高度距设计高程较大时，应将导管全部拔出冲洗，疏通后并重新下设，用泥浆泵抽净导管内泥浆，并核对混泥土高程、导管长度、埋人深度后继续浇筑混泥土。
（2）槽段坍塌。主坝Z8槽段造孔成槽施工中，在抓挖至岩基时测深为29.2m，待全部抓挖结束准备清孔测深时，发现一测深淤至23m，最大埋深6.2m。经多点测深发现槽段坍塌长3.8m，平均埋深2.5m。采用加大护壁泥浆比重、黏稠度进行处理，待坍塌段稳定后再重新成槽。
6原材料及中间产品的检测及检验
工程防渗墙所用水泥、钢材、膨润土都附有出厂检验报告和合格证。中砂、碎石、搅拌用水及上述材料进行抽样送往浦城县建设工程质量监督站检测试验。泥浆配制严格按设计配合比进行用量投放，每次检测泥浆的黏度、比重、含砂量、pH值都符合泥浆设计要求。混泥土质量控制是严格按现场试验配合比进行配制，在机旁悬挂混泥土配合比计量牌，严格称重程序、使用固定称量器、固定称量人员、监理校核。混泥土浇筑过程中每槽段抽检2次混泥土坍落度、扩散度、均匀性。
7结论：
总之，防渗墙的施工一项隐蔽工程，其施工质量对水库大坝的使用性能有重要的影响。因此，在防渗墙的施工中要严格按照施工程序，规范操作，以发挥出防渗墙的防渗效果，确保工程质量。检测结果表明，此技术均满足设计技术要求，可为今后的防渗墙施工技术积累经验。
参考文献：
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