高寒地区水库主坝混凝土防渗墙施工技术初探

赵静

中国水电建设集团十五工程局有限公司，陕西 西安 710065

摘要：采用混凝土防渗墙进行大坝坝基覆盖层防渗，一方面使得在深厚覆盖层河谷修建大坝成为可能，另一方面覆盖层免开挖使得工程造价降低，其在筑坝历史上意义深远，发展前景广阔。作为大坝主体永久工程的混凝土防渗墙，一般都在枯水期进行施工，施工强度高，气候条件恶劣，施工组织管理及质量管控要求好。本文以实际施工为例，对工程相关情况及施工技术、工艺进行简述，特别在冬季施工措施方面进行初步的探讨，以便其他类似工程借鉴。

关键词：高寒地区；防渗墙；施工技术；初探

1 工程概述

奴尔水利枢纽工程位于新疆和田地区策勒县境内，坝址区位于奴尔河中下游河段，是奴尔河上唯一的控制性工程。水库正常蓄水位2497.00m，坝顶高程2500.00m，坝顶宽度10.0m，最大坝高80m，坝长746m，总库容0.69亿m³。

水库主坝基础混凝土防渗墙布置在河床覆盖层内，总长413m；向下深入基岩1.0m，向上通过1.8m厚的混凝土基座与沥青混凝土心墙相连；混凝土采用C20W10，墙厚0.8m，最大墙深37m，成槽面积约1.15万m²。冬季混凝土防渗墙施工过程周期较长，实测最低温度达到-23℃。

2 施工方案及工艺

防渗墙造孔成槽经过对比分析后采用“钻劈法”，即采用CZ-6A型钢绳冲击钻机先钻进主孔，到设计终孔孔深后，再劈打副孔。造孔采用粘土和膨润土泥浆护壁，及时监控泥浆各项性能指标，确保其携带岩碴和维护孔壁稳定的能力；清孔采用“抽筒抽取法”；混凝土采用强制式拌和机拌制，混凝土罐车运输至孔口，“泥浆下直升导管法”浇筑混凝土；采用“钻凿法”套接接头处理墙段连接。

防渗墙分两期槽孔施工，先施工Ⅰ期槽，再施工Ⅱ期槽。每期槽孔先钻进主孔，然后再劈打副孔。终孔后清孔验收，Ⅰ期槽混凝土浇筑并待终凝且达到一定强度后开始钻凿接头孔。Ⅱ期槽孔端部主孔即为Ⅰ期槽孔混凝土接头孔，Ⅱ期槽清孔换浆结束之前需洗刷接头孔壁。

3 施工方法

3.1造孔成槽

本工程划分槽孔69个，每期槽孔长度6m，由3个主孔和4个副孔组成。主要采用“钻劈法”进行成槽施工：Ⅰ期槽段先使用冲击钻机钻进主孔至设计孔深，然后劈打副孔。造孔分槽段进行，先进行Ⅰ期、后进行Ⅱ期施工。同一槽段先进行主孔施工，后进行副孔施工。

钻孔开始前，调整好钻机，使钻头的中心对准防渗墙轴线。钻孔刚开始，钻头的冲击高度应低，以减少钻机的振动，确保钻孔的准确度。

成槽质量标准不低于：孔位偏差不大于3cm；钻劈法施工时孔斜率不大于4‰，遇有含孤石、漂石的地层及倾斜度较大等特殊情况时，应在6‰以内。

3.2槽孔深度控制

成槽深度原则按设计标准确定。由于防渗墙下部深入基岩1.0m，施工中根据设计深度，将分别在接近砂卵石层面和接近基岩面1m时开始留取钻碴样品，并在Ⅰ期槽端孔位置采用地质钻机配合双管单动钻具取芯。并由地质工程师进行岩样鉴定，以确定设计顶高程及最终成槽深度。

Ⅰ期槽主孔钻进接近至预计砂卵石层面和基岩面1m时每隔50cm取一次岩样，取样根据不同深度按顺序保存好，待该槽段主孔完成后进行岩样鉴定确定所需高程，Ⅱ期槽根据相邻Ⅰ期槽高程，必要时辅以主孔取样以确定所需高程。

3.3槽孔质量检查及验收

槽孔终孔后，报告现场监理工程师进行孔位、孔口高程、孔深及孔形全面检查和验收。孔斜、孔深及孔形采用重锤法进行验收。孔位、孔口高程验收将采用全站仪、水准仪进行。

3.4清孔验收

槽孔质量验收合格后进行清孔换浆。清孔采用抽取法，净化装置处理后返回槽，对于被严重污染的泥浆予以废弃。换浆量约为槽孔内泥浆总量的1/3。

Ⅱ期槽清孔换浆结束前，用钢刷钻头分段洗刷Ⅰ期槽端头的泥皮和地层残留物，以基本不带泥屑、孔底淤积不再增加为合格标准。清孔换浆1h后应达到如下标准：槽底淤积厚度≤10cm，槽内泥浆密度≤1.3g/cm³，马氏漏斗粘度≤35s，含砂量≤8%。在清孔验收合格后4h内浇筑混凝土，若因需要下设灌浆管或埋设件而不能按时浇筑时，重新按规定进行检验，必要时可再次进行清孔换浆。

3.5预埋灌浆管

预埋灌浆管为钢管，直径100mm，采用定位架固定。定位架在垂直方向的间距为6m，底部距槽底2m，灌浆管在槽口固定在导墙上。灌浆管下设时采用丝扣连接并焊接固定，底口缠过滤网，防止混凝土进入管内。

4冬季施工相关措施

4.1组织措施

冬季混凝土防渗墙施工过程中，采取合理、有效的组织措施能较好、较快的完成施工任务。项目工作流程组织决定施工任务分工，形成技术、机械、泥浆制备、成槽、混凝土搅拌、混凝土运输浇筑等主要工作部门。建立项目控制目标，明确现场管理机构中控制部门、人员及其职责，并明确协作和配合部门。具体施工时，建立协调会议制度，推行全面质量管理，组织QC小组活动，按照PDCA循环程序，在动态中进行质量、进度管理。

4.2技术措施

4.2.1施工方案管理

结合工程实际特点，开工前组织专人编写冬季施工方案并进行论证，依据方案合理配置工、机、料。方案编制原则确保混凝土防渗墙墙体质量满足设计要求；所需费用经济合理，额外增加费用最少；并能保证连续施工、缩短工期。方案确定后及时组织有关人员学习。

4.2.2施工现场准备

提前组织有关人员、设备、材料进驻现场，尽快展开平整场地，接通电源，搭建砂石骨料、拌合站、泥浆站保温棚，管道敷设等一系列前期准备工作，并检查其安全可靠性。操作中输送泥浆的管路合理布置，有效预防了固壁泥浆冻结堵塞管路。

4.2.3施工配合比确定

施工配合比试验提前与试验室取得联系，以免延误工期。冬季施工的混凝土，优先采用硅酸盐水泥，水灰比不宜大于0.60，洁净天然水可满足拌合要求。为减少冻害，用水量在满足要求的条件下应尽量减少，采用减水剂措施，施工操作过程计量准确。所用骨料清洁，不含有冰、雪等冻结物和易冻裂矿物质。

4.2.4温度控制

在整个施工过程中，组织专人进行测温工作，负责测温人员及时接收天气预报，防止寒流袭击。将每天测温情况留作记录，出现异常情况立即采取措施，测温记录最后由技术员归入技术档案。施工时制订合理的投料顺序，使混凝土具有良好的和易性，投料顺序一般先投骨料和粉状外加剂，干拌均匀后再投加热的水，等搅拌一定时间后，拌和料降至40℃左右时再投入水泥，拌和均匀，搅拌时派专人经常进行检查，可以手测试导管温度，以防止混凝土假凝。

5 施工完成后质量检查与评定

5.1钻孔注水检查

检查孔孔位由监理、设计等根据施工过程实际情况结合资料布置。在墙体中心线上自上而下分段钻孔、取芯和进行静水注水试验。钻孔检查均在该部位防渗墙施工完成结束28d后进行。根据注水过程记录数据求解得出的渗透系数进行评价分析防渗墙的防渗效果，防渗墙混凝土设计防渗等级为W10级，对应的渗透系数为10^-8cm/s。根据4个检查试验孔试验结果来看，均满足设计要求，充分证明防渗墙混凝土防渗效果良好。

5.2 防渗墙的连续性

防渗墙的连续性采用声波检测仪在已经埋设的灌浆套管内进行相邻对穿声波检测，检测防渗墙体方向和垂直深度的连续性，共进行12组检测，声波检测实测值均大于3800m/s,检测结果满足设计要求。

5.3 防渗墙体结石体的强度

防渗墙体结石体的强度分别在检查段之间防渗墙交叉接触位置布置检查孔，在检查孔的上、中、下部取样进行无侧限抗压强度试验。钻孔取芯岩样致密光滑，无大孔隙及裂纹，采取率均大于95%以上。经过对抽检试试样进行力学实验，实测抗压强度最高为32.26Mpa，最低为27.36Mpa，结果全部符合设计要求。

6 结束语

通过对新疆奴尔水库主坝基础混凝土防渗墙工程的施工，在高海拔冬季这种特殊地理环境下，积累了一定的施工经验。特别是在槽孔建造过程中孔斜的质量保证以及防渗墙施工水下混凝土浇筑过程中的质量过程管理。都将对今后相关工程特别是水库主坝基础混凝土防渗墙施工起到借鉴参考作用。