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水利大坝工程混凝土防渗加固措施晋道凤

发表时间：2021/5/17 来源：《基层建设》2021年第2期作者：晋道凤

[导读] 摘要：目前，关于水利大坝工程防渗加固的工程施工中，最广泛应用的就是混凝土防渗加固。

        全椒县土桥水库管理所安徽滁州 239500
        摘要：目前，关于水利大坝工程防渗加固的工程施工中，最广泛应用的就是混凝土防渗加固。文章将对混凝土防渗加固技术进行归纳总结，在此基础上具体研究水利大坝工程混凝土防渗加固措施，阐述该措施在实际工程中的具体应用。
        关键词：水利大坝；混凝土；防渗加固
        引言：大坝渗水一直困扰着水工建筑物的施工及后期工程使用质量，是急需妥善解决的问题。因为水利大坝属于水工建筑的结构体，施工规模庞大且复杂，其防渗性能将会受到多个方面因素影响，特别是几年后运行的水利大坝，一旦发生渗漏将会导致大坝工程运行的安全性与稳定性受到严重影响，因此急需探寻合理有效的防渗措施，这是需要迫切研究的课题，确保相关技术在实际工程建设中起到积极的防渗作用。混凝土防渗墙是借助相应的专用机具钻凿圆孔或直接开挖槽孔，在槽内注满泥浆固壁，再槽孔内浇筑混凝土或安装预制混凝土构件，而形成连续的地下防渗墙体。
        1.水利大坝混凝土防渗墙
        混凝土防渗墙就是沿着大坝坝体进行延伸的防渗加固墙体，是使用相应的专业机械设备在大坝坝体或松散的透水地基中连续凿槽孔，在槽孔内注满泥浆加固孔壁，以免槽孔壁坍塌，最后当泥浆强度满足要求后，再浇筑混凝土将泥浆体从槽孔内置换出来，以形成墙形混凝土的防渗加固建筑物，是实施防渗加固的主要技术处理措施。混凝土防渗墙是依照分段间隔施工，即是在一个（段）圆孔或槽孔内进行混凝土浇筑形成墙体，然后将许多墙段衔接成整体，最终制成一个连续完整的防渗墙体。将混凝土防渗墙的顶部与大坝的防渗体进行衔接、两端与大坝岸边的防渗设施连接，防渗墙体底部嵌入大坝基岩，或者相对渗水较弱的底层深度中，这样的水工结构体便可拦截或减少深入大坝松软地基中的渗透水流，保证大坝地基渗透的稳定和安全性，利于水利大坝防洪、灌溉、供水、水产养殖等综合功能的充分发挥。
        结合相关文献研究及大量工作经验，可知防渗墙按照墙体结构形式分为桩柱型、槽孔板型、混合型防渗墙三类。以大型工程应用效果而言，单一的圆桩柱型与槽孔板型混凝土防渗墙，其两端连接处的难以满足中间墙厚的要求，且工程进度相对慢、接缝较多整体防渗效果略差。因此，在水利大坝防渗工程中采用塑性混凝土材料的槽孔板型防渗墙易常见，以此提升防渗墙的整体防渗效果。
        2.水利大坝混凝土防渗墙防渗加固
        2.1泥浆固壁
        混凝土防渗墙的施工中，为确保孔壁内部结构不易脱落，保持原有形状，需要在钻孔内部填入质量较好的黏土或者膨润土泥浆，即是泥浆固壁工序。固壁防水的原理，就是在墙孔的实施过程中，在槽孔内注入足够的水泥，并保证泥浆的高度高于地下，以产生一定的压力差[1]。泥浆受到压力差的作用向两端泥土中流去，使墙孔缝隙中被填满泥浆，便起到截流作用。流水的通道被全部封死之后，槽壁上的泥浆便会形成渗透系数在10-6至10-7范围内的不透水的厚水泥层，在厚水泥层的支撑下，大幅提升了槽壁的抗水性能。
        2.2确保防渗墙的强度
        想要保证防渗墙的强度，须在施工前进行一系列合理的运算。墙体的周围是围土或围岩，除覆盖层以外，在墙体的顶部以及大坝的上游与下游都是围堰用的岩土，在墙体的底部有基岩。围土与围岩的作用就是承载墙体与墙体上方土堆重量、上下游水压以及地震等地质灾害的震力。防渗墙依照不同的受力状态可分两种主要形式为：其一是高新强土石坝下覆盖层中的防渗墙，需要承载来自于顶部心墙土体巨大重量的压力及巨大水压。其二是斜墙下的防渗墙及石坝墙、施工围堰用的防渗墙，这时的水压力可以代替墙体顶部土体的压重来承受压力[2]。
        防渗墙可承载压力的大小取决于墙体中使用的材质。若使用的墙体材质弹性模量大于围土的模量时，墙体出现沉降将会与围土的沉降产生巨大差异，导致墙体承受的压力过大，压力过大会导致墙体严重超载，进而墙体弯曲变形。
        2.3塑性混凝土防渗
        塑性混凝土防渗是现阶段大坝防渗工程中比较有效措施之一。塑性混凝土防渗技术的产生，可以针对刚性混凝土防渗墙中存在的问题进行妥善处理。塑性混凝土中主要有水泥、黏土（膨润土）、砂石、水及各种外加剂，共同组成抗渗能力良好、具备低弹性模量等性质的新墙体材料。

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这种塑性混凝土的墙体材料主要有以下几项优势：
        ⑴塑性混凝土可以对其的弹性模量进行大幅度的改进。
        ⑵相较于刚性混凝土，塑性混凝土具备较大的应变值，因而具备较强防断裂优势。
        ⑶塑性混凝土不需太多土量就可以完成建造，投入资金较少。
        ⑷在使用年限方面混凝土是最长的，但面对地质灾害时，塑性混凝土墙体抗灾性能更加优良。
        3.混凝土防渗墙中常见的质量问题以及具体的解决方法
        3.1底层漏失、松散以及成槽的方式
        水利大坝工程在施工中，其槽口区域通常是松散的土质，在进行墙体建设时，极易因为自身原因等导致墙体坍塌断裂。在防渗墙挖槽施工中要确保工程满足相关规范要求。因此，想要保证整个防渗墙成槽质量，需使用单个或多个预防措施，土体深入至导墙4-6米时，可使用粉喷桩或者使用深搅方式来加固墙体。明确槽孔实际长度，可用跳挖式，确保墙槽孔间距离保持在1～2个期槽之内。对于已经断裂或裂缝的墙体，可以调节泥浆固壁的高度，在防渗墙槽孔中灌入更多水泥土浆进行加固。
        3.2混凝土墙连接
        3.2.1接头管连接
        使用具备一定厚度内壁、没有缝隙的钢管，接头管做成刚度与强度较大，保持钢管平滑顺直并将管直径整体小于墙体厚度10-20毫米。若防渗墙深度比20米低，起拔时可使用30-50吨起重机拔；若高于20米时就需要联合更大起重机和拔管机并用，以确保最终接头管接头工作可以顺利进行。在整体起拔工作中，想要工作在规定时间内完成，需在确保接头管起拔工作初凝之前竣工。若遇到混凝土接头管断裂时，按照高压喷射所具备的特性可以对断裂及时进行补救。
        3.2.2切屑、桩法平接
        在墙体切屑施工中，若墙体深度不超过20米，且抗压强度小于1MPa时，切割一期槽时须保障二期槽内部做好锯齿连接的相关工作。依照具体的墙体深度与槽孔斜率，来确定合理切削长度。若墙体深度超过40米，考虑设备与精度原因常使用接头管法。在断裂事故发生前，切实做好缝隙之间质量工作。使用冲击钻以回转的方式连接周边槽桩孔，强化其间安全性。
        4.水利大坝混凝土防渗墙技术的施工技术要点
        在混凝土防渗墙施工过程中，需依照施工现场的实际情况，严格控制好钻凿接头时间和机具就位是否及时与精准，是成槽进度关键，也是控制施工质量的重点。若钻凿接头时间过短，那混凝土还没有初凝，其强度达不到工程实际施工质量要求；若时间过长，混凝土强度就会过高，进而导致混凝土综合施工质量水平受到严重影响。结合以往水利大坝防渗工程经验，可知钻凿接头最佳时机为墙体浇筑砼后12小时，最晚不宜超24小时。同时，在实际施工中，抓斗在施工时，其斗体一侧为混凝土而另一侧为土，钻凿机具位置不精准等，可能产生斗体受力不均匀情况，会导致槽孔沿轴线方向发生不同程度偏移，造成接头施工质量难以确保，更会影响到大坝混凝土防渗墙凿孔成槽施工的进展情况。
        同时，在成墙混凝土浇筑施工中，导管下设需要严格检查螺丝紧固程度，保证灌浆连接导管间具备较高的连接安全性与可靠性。混凝土浇筑过程应具备连续性，故施工不可中断超过40分钟，不然须及时采用各项有效措施进行补救，严格执行相关技术规范要求。在浇筑过程中，槽口要设置盖板等防护措施，防止杂物等落入槽内，影响混凝土防渗墙施工质量。
        结语：总结全文，防渗墙体的建设施工过程中各项工作都必须严密、谨慎，确保操作中各个步骤都严格依照规范执行。在进行防渗墙操作有难题时，需要强化制定严格的攻坚工作规划检查，保证防渗墙具备足够防渗效果，以促进水利大坝工程的顺利施工。
        参考文献：
        [1]巴宗鸿.水利工程水库大坝混凝土施工技术探微[J].写真地理,2020,(30):91
        [2]王久峰.水利工程水库大坝混凝土的施工技术分析[J].商品与质量,2020,(16):297