浅谈混凝土防渗墙的工程设计

浅谈混凝土防渗墙的工程设计
摘要：混凝土防渗墙具有抗渗性能好且变形模量低、极限应变值大、适应变形力强等特点，因此在水利防渗加固工程中得到了广泛应用。

文章结合惠州市惠东县尖坑水库防渗加固工程实践，介绍了混凝土防渗墙工程设计方法。

关键词：水利工程；混凝土防渗墙；设计
随着塑性混凝土防渗墙施工工艺技术的不断发展，将混凝土防渗墙技术应用于土坝防渗加固，已成为水利工程防渗加固的一项重要措施。

塑性混凝土是指水泥用量较低，并掺加一定量的黏土等材料的大流动性混凝土，具有低弹模和大应变等特性。

本文以尖坑水库防渗加固方法为例，介绍混凝土防渗墙设计方法，提出了墙体抗压强度、弹性模量等设计指标，指出了成墙技术应用中应注意的具体问题。

1工程概况
尖坑水库位于广东省惠州市惠东县，该水库于1971年开工，1978年竣工。

该水库坝址以上控制集雨面积为2.3 km2，水库校核洪水位为77.74 m，设计洪水位为77.14 m，正常蓄水位为74 m；水库总库容为154万m3，设计灌溉面积为2 000亩，是一宗以灌溉为目的的小（一）型水库。

该水库坝体为碾压式均质土坝，坝顶高程为80 m，坝顶长140 m，坝顶宽3.5 m，最大坝高为19.3 m。

该水库存在的主要问题有：坝基清基不彻底，坝基透水层较厚；大坝土质含砂率较大，造成渗漏量大，存在较大的安全隐患。

2防渗加固方案选择
根据地质勘察报告显示，该水库主坝土质较疏松，含砂率偏大；坝址位置弱风化层顶埋深较大，坝中部部分坝基至弱风化层外，其他部分均只清基至强风化基岩层，两坝肩基岩透水率达28.5～12.6 Lu。

经现状渗流、稳定计算，现大坝坝体下游浸润线较高、下游最大逸出的渗透坡降及坝坡稳定安全系数不满足规范要求。

根据该水库的安全隐患问题，本工程采用的防渗措施为前坡黏土斜墙防渗，由于坝基透水层较厚，采用黏土截水槽时需大量开挖，施工较困难，故采用混凝土防渗墙。

其优点是：不需要大量开挖基础、施工进度快、省材料、造价较低、防渗效果好，但需要一定的机械设备。

3工程设计
3.1黏土斜墙的设计
按构造和施工要求，斜墙顶部的厚度应考虑机械施工的最小宽度，该水库确定斜墙顶部厚度为2 m。

底部厚度为H/8，且不得小于3 m，取其中的大值，H ＝17.04 m，H/8＝2.13 m，确定斜墙底部厚度为3 m。

斜墙顶部高程为校核洪水位高程77.74 m。

斜墙两侧与坝壳之间设置过渡层，以防渗流将斜墙黏土颗粒带走，并有利于与坝壳紧密结合。

过渡层从斜墙底部一直延伸到顶部。

3.2混凝土截水墙设计指标
本工程墙体抗压强度：2.5 MPa≤R28≤5.0 MPa（模强比150～500），弹性模量E600～800 MPa，渗透系数K＜1×10－7 cm/s，允许渗透比降：［J］＝80。

为达到上述指标，要求的材料如下：水泥强度等级不低于32.5，黏土含粘粒量大于50，砂优先选用新鲜的石英含量高的河砂，级配曲线均匀、连续，细度模数为2.4～2.8；粗骨料采用天然卵石、人工碎石均可，石子的粒径尺寸由大到小应连续，并组成平滑的凸型颗分曲线，最大骨料粒径不大于20 mm。

3.3混凝土防渗墙厚度
防渗墙厚度的确定一般要考虑以下几点因素：①有足够的抗渗及耐久性能；
②满足结构强度要求；③满足变形要求；④施工设备。

在实际施工中，为了增加混凝土防渗墙的柔性，使之能适应较大变形而不致发生裂缝，在混凝土中掺加15%～30%的黏土。

混凝土防渗墙的允许坡降约为40～80，墙厚一般为0.6～0.8 m。

考虑施工和强度等因素，最后确定该工程的防渗墙厚度为0.6 m。

3.4混凝土防渗墙深度
由于槽底或多或少地存在着泥浆、岩粉、碎屑等物的沉淀和淤积层，故应将防渗墙伸入基岩一定程度，以保证有较好的防渗效果。

故混凝土防渗墙对弱风化基岩的嵌入深度不小于0.5 m。

3.5混凝土防渗墙顶部与防渗体的结合处理
混凝土墙顶部与防渗体的结合，应妥善处理。

由于防渗墙两侧砂卵石沉降，使防渗体产生不均匀沉降，对防渗墙产生附加压力，这种附加压力达到其上土桩静压力的3～4倍。

因此，防渗体与防渗墙结合部位常发生塑性破坏而漏水。

该问题采用的处理办法是：将防渗墙伸入防渗体内一定的深度，使接触渗径有足够的长度，根据其它已完工程的经验，接触渗径一般均控制在1/5～1/4 H左右，H 为防渗体上下游水头差；混凝土墙伸入防渗体的部分，在地面立模浇筑，要表面光滑，作成楔形体，并在其周围填筑高塑性黏土形成塑性变形区，仔细夯实，保证结合良好。

4混凝土防渗墙成墙技术应用中应注意的问题
4.1混凝土防渗墙的施工顺序
本工程混凝土防渗墙为圆孔型，施工顺序为：先用冲击钻在地基中钻出60 cm 的钻孔，先钻第一期孔（间隔一孔），浇筑混凝土一周后，再钻第二期圆孔，浇筑第二期混凝土，形成连续的混凝土防渗墙。

两期混凝土连接处，应保持15 cm 的搭接长度。

另外应注意的是，防渗墙的混凝土应有足够的抗渗性及耐久性，不受地下的侵蚀和溶蚀；初期的强度不宜太高，以便于二期孔的钻进；并具有较低的弹性模量，使墙体能适应一定的变形。

4.2导管堵塞
浇筑混凝土过程中有时会发生导管堵塞，针对导管堵塞将导管全部拔出、冲洗，并重新吊放，用泥浆泵抽净导管内泥浆后继续浇筑，核对混凝土面高程及导管长度并确认重新下设导管的插入深度。

4.3成墙浇筑的连续性
混凝土浇筑具有相当高的连续性，浇筑过程中应尽量避免机械故障、浇筑事故等原因造成的浇筑中断，因故中断不得超过30 min。

同时为保证混凝土面质量，槽内混凝土上升速度不得小于2 m/h。

当砼浇筑不畅时，可以上下抖动导管，但上提导管的幅度比不应超过30 cm，浇筑过程中如果发现导管漏浆或者混凝土中混入泥浆，应立即停止浇灌，及时采取适当措施，切勿久拖不决，以免造成槽内混凝土失去流动性，带来更大的损失。

5结束语
混凝土防渗墙在尖坑水库除险加固工程的运用，表明混凝土防渗墙可以有效的解决大坝坝体、坝基渗漏问题，而且施工方便、工效高、工期短、节约水泥，从而降低了工程成本，是水库大坝防渗加固较好的选择方案。

同时通过该工程的实施，进一步了解了这一新技术、新工艺在大坝防渗中的应用，为以后的类似工程积累了宝贵的经验。

The Engineering Design of Concrete Cutoff Wall
He Haiyun
Abstract: The concrete cutoff wall has a good impermeability and low deformation modulus, ultimate strain large deformation characteristics of strong adaptation, so the water seepage reinforcement has been widely applied. In combination, Huizhou city, Huidong county reservoir seepage pit tip reinforce project, describes the concrete diaphragm wall design.
Key words: water; concrete cutoff wall; design。