华北水利水电大学河南郑州450046
摘要：混凝土防渗墙是在松散透水地基中连续造孔，以泥浆固壁，往孔内灌注混凝土而建成的墙形防渗建筑物。它是对闸坝等水工建筑物在松散透水地基中进行垂直防渗处理的主要措施之一。尤其在水库工程除险加固的工作中更有其优点和便捷之处。防渗墙按分段建造，一个圆孔或槽孔浇筑混凝土后构成一个墙段，许多墙段连成一整道墙。墙的顶部与闸坝的防渗体连接，两端与岸边的防渗设施连接，底部嵌入基岩或相对不透水地层中一定深度，即可截断或减少地基中的渗透水流，对保证地基的渗透稳定和闸坝安全，充分发挥水库效益有重要作用。
关键词：混凝土防渗墙；除险加固；施工工艺
一、工程概况
卡尔克特水库地处新疆阿勒泰地区吉木乃县境内，是一座IV等小（1）型水库，主要建筑物为4级，次要建筑物为5级。水库始建于1980年，水库的任务是控制下游0.7万亩的农田、草场的灌溉用水和人、畜用水。水库库区有简易公路与县城----186团公路相通，对外交通方便。
水库水源为卡尔克特河上游的融冰雪水及基岩裂隙泉水的汇集。水库原设计总库容300.00万m3，兴利及防洪库容285.00万m3，死库容15.18万m3，设计坝顶高程793.30m，正常蓄水位790.50m，死水位779.80m。
卡尔克特水库枢纽工程由大坝、放水涵洞、溢洪道三部分组成。
水库大坝充分利用当地材料筑成，坝体由杂填类砂壤土及干砌石护坡组成。坝长600.00m，坝顶宽度5.00m，上游坝坡1：3，下游坝坡1：2.5。
放水涵洞布置在大坝桩号0+232处，涵洞基础座落在砂砾石层上，放水涵洞由闸井和圆涵组成。闸井及涵洞为钢筋砼结构，出洞口处后接矩形方涵，预制顶板、现浇底板结构。
溢洪道位于大坝桩号0+000—0+023.80，为开敞式，底宽23.80m，底部高程790.50m，侧墙高2m，底板及边墙均为浆砌石构筑，坡降18%。
水库坝体填筑质量差，坝壳料混杂不均，施工碾压水平较低，不均一性突出；采用左、右岸上更新统洪积地层的坡积物。土料中卵砾石和砂壤土混杂不均，局部地段卵砾石、砂壤土集中分布。
因为以上原因坝体本身渗漏较严重，左、右坝肩清理不彻底，坝肩下坡积松散土密实性差，绕坝渗流量较大，坝基座落在砂土及砂砾石上，坝基渗漏量较大，坝后呈现沼泽化，大坝坡脚可见明显渗漏水。大坝存在安全隐患。
二、防渗形式设计
为了防止大坝坝体渗漏，设计比选了以下三种方式对大坝及坝基进行防渗。
方案一：坝基砂卵砾石层采用砼防渗墙处理措施：在前坝坡上游坡面高程778.0m处，修建8.0m宽的施工平台，开挖导流沟，设置平行坝轴线的垂直砼防渗墙，防渗墙厚度30cm。左右坝肩做截水墙防渗。在施工平台处至坝顶以土工膜为放身体，上游坝坡为防止风浪淘刷，采用干砌石护坡，设计如下：将原坝坡削除20cm坝壳料及杂物，铺设土工膜，下垫40cm砂砾石垫层，其上铺设250cm浆砌石。
方案二：坝基及坝肩采用砼防渗墙防渗。砼防渗墙从坝顶造孔，造孔深入坝基内相对隔水层或弱透水层1m，防渗墙厚度为30cm，混凝土标号为C10。
上游坝坡拆除损坏干砌石，并将原坝坡削除20cm坝壳料及杂物。采用干砌石护坡，坝坡上铺设防渗膜结构从上到下依次为：250cm的浆砌石、40cm的砂砾石垫层。
方案三：坝体采用土工膜防渗。坝前作土工膜防渗铺盖，铺盖与坝体土工膜铺盖铺设形成整体，土工膜铺设至高程791.5m，铺盖范围为从上游坝坡脚向库内延伸100m。
坡岸铺设防渗膜施工前先对原坡面修成阶梯型，阶梯高程每上升4m修宽为1m的平台，以防坡面防渗膜下滑；防渗土工膜封闭时将土工膜直接埋入锚固槽（槽为底宽1m、深50cm、边坡1：1的倒梯形），并填土予以压实。铺设防渗膜结构从上到下依次为：50cm的回填土、6mm的防渗膜、20cm的压实细粒土、30cm的砂砾石、最下为整平地基。
坝坡上铺设防渗膜结构从上到下依次为：25cm的浆砌石、40cm的砂砾石垫层、6mm的防渗膜。
方案一：坝体采用土工膜防渗，坝基砂卵砾石层采用砼防渗墙，优点为：防渗可靠，耐久性好；运行期基本不需要检查和维修；投资较省。但其缺点是：坝前防渗墙施工需在枯水期进行，施工工期较短。方案二：砼防渗墙从坝顶造孔，坝基及坝肩采用砼防渗墙防渗。优点为：防渗可靠，耐久性好；运行期基本不需要检查和维修；其缺点是：投资高。方案三：坝体采用土工膜防渗，坝前作土工膜防渗铺盖。优点为：坝基防渗可靠，耐久性好；适应变形的能力较好。缺点是：铺盖需在枯水期进行，且需要施工导流，施工工期较短，施工困难；土工膜容易被锐物穿刺，覆盖不到位时容易老化破坏；投资较高。
经过三个方案的比较，方案三施工难道高，造价高。方案一和方案二均可行，但方案二造价较高。故本次推荐方案一设计方案。
三、混凝土防渗墙施工及运行效果
大坝砼防渗墙施工时，在上游坝坡778.0m高程处，做8.0m宽施工平台，在前坝坡施工平台上沿平台纵向，开挖一道宽0.5m，深0.4m导流沟，利用冲击钻槽孔，泥浆固壁，然后在槽孔中回填混凝土，施工时先造一期槽孔（间隔一槽孔），在一期槽孔浇筑混凝土后约一周，再造二期槽孔，二期槽孔将一期槽孔削去一部分，搭接长度为200mm。形成连续的混凝土防渗墙，防渗墙一直深入粘土层以下0.5m。防渗墙最小厚度为30cm，槽孔长度为5m，单元墙体搭接为20cm（见图）。顶高程为778.0m。
（二）施工质量要求与检验
本次加固设计混凝土防渗墙所采用的水泥为425#普通硅酸盐水泥，防渗墙混凝土标号为C10。施工混凝土防渗墙有以下质量要求和检验：
⑴混凝土粗细骨料、水及水泥在使用前要做质量鉴定，符合混凝土拌和用水的要求。
⑵混凝土浇筑时严格控制其和易性，并按要求取样。
⑶孔位偏差±20mm，偏差率应≤0.2%，孔深记录误差应≤100mm，并保证墙体垂直度偏差应≤0.5%。
⑷混凝土浇筑必须连续。一旦中断，应将混凝土浇筑管下沉于停供点以下0.2m处，待恢复时再提升。因故停机>30min时，把钻斗提出地面，并对泵体和输浆管及钻杆及时清洗，若在水泥土初凝之前恢复施工，桩搭接长度应≥0.8m；若停机时间过长，已混凝土浇筑初凝，则作事故桩处理。
⑸混凝土浇筑管提升的速度必须符合施工工艺的要求。
⑹造孔及搅拌喷浆混凝土浇筑作业过程中，应及时准确填写施工记录。
⑺防渗墙的施工作业过程质量检验包括孔位、孔底高程、孔身垂直度、混凝土配合比及和易性等。
⑻搅拌桩成防渗墙墙体的质量检验方面主要采用顶部钻孔取芯检查。
本工程于2010年6月完工，当年开始蓄水，经过近8年的运行，今年8月初我单位进行水库安全鉴定评价，现场勘察，水库运行良好，坝后无渗水及沼泽化现象，大坝各项观测指标均正常。混凝土防渗墙的设计方案较为成功。
四、结束语
恰尔克特水库仅为混凝土防渗墙成功的一个代表案例。在我地区多个水库除险加固均采用该方案。该方案造价相对低，对水库的蓄水影响较小，工期安排的节奏紧凑，不影响水库灌溉调节的发挥。尤其在西北地区，工期短，任务重，工程节点紧凑，防渗体采用混凝土防渗墙有较强的优势。
随着水利建设的发展，混凝土防渗墙技术又有了多元化的发展。防渗深度在发展，现在我国最深的混凝土防渗墙可以达到百余米。世界上最深的加拿大马尼克三级坝的深度达到了130米。混凝土防渗墙的材料组成在不断更新，通过调整配合比，加入外加剂如粘土等，可以制成性能更优的塑形混凝土防渗墙等。施工工艺日新月异，液压抓斗法和高压旋喷灌浆等技术日趋成熟和完善。随着科学技术的发展，混凝土防渗墙在我们的工程生产中的作用会日渐成熟和范围越广。
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