水库大坝工程混凝土防渗墙设计要点

水库大坝工程混凝土防渗墙设计要点
发布时间：2021-04-15T14:09:45.313Z 来源：《建筑科技》2021年1月下作者：张双红
[导读] 本文分析了混凝土使用泥浆固壁，向孔内灌注混凝土形成防渗墙的特点和不同类型的混凝土防渗墙技术应用方法，最后对如何做好防渗墙的设计展开研究。

以帮助设计人员把握混凝土防渗墙的设计要求，制定出更为科学合理的混凝土防渗墙设计方案。

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摘要：本文分析了混凝土使用泥浆固壁，向孔内灌注混凝土形成防渗墙的特点和不同类型的混凝土防渗墙技术应用方法，最后对如何做好防渗墙的设计展开研究。

以帮助设计人员把握混凝土防渗墙的设计要求，制定出更为科学合理的混凝土防渗墙设计方案。

关键词：水库大坝；混凝土防渗墙；设计
引言：水库大坝工程建设中，经常使用混凝土防渗墙来进行防渗工作，提升水库大坝的防渗能力并且保证大坝的安全。

由于混凝土防渗墙作用的发挥和很多因素相关，所以在设计的过程中需要掌握对防渗墙设计的要求，使用合理的方法，强化对防渗墙的设计，满足大坝的需求。

1混凝土防渗墙概述
1.1混凝土防渗墙的定义
混凝土防渗墙是对水库水坝坝体的延伸，通过在透水地基中连续造孔，灌入混凝土，最后就形成了墙式建筑物。

该方法在松散的透水地基中使用广泛，是一种重要的垂直防渗处理措施，施工中一般采用分段建造的方法，使用圆孔或者槽孔，浇筑之后会构成一个墙段，连接多段墙形成连续墙[1]。

不同的墙段之间一般使用防渗体进行连接，对于两端和岸边进行防渗设计时，会使用专门的防渗设施，对于混凝土防渗墙的底部，需要嵌入基岩或者相对不透水的地层当中，确保渗入的深度，从而有效降低地基中存在的渗透水流的同时，也能保证地基渗透的稳定性和闸坝的安全性，使水库的效果可以被充分地发挥出来。

由于防渗墙深夹在覆盖层当中，所以在坝基的支撑下，只要保证坝体和坝基的稳定，就能够避免防渗墙出现整体破坏。

但是如果设计存在问题，导致防渗墙强度不足，并不能承受土压力和水压力的同时作用，防渗墙就会出现开裂的问题，会严重影响防渗墙的防渗效果。

因此，在对防渗墙进行设计时，需要综合不同因素做好全面的设计工作，防渗和强度两方面的控制需要，确保防渗墙的效果。

1.2混凝土防渗墙的特点
混凝土防渗墙的适用范围非常广，可以在各种不同类型的地质条件中施工，包括沙土、粉土、粒径在10毫米以下的卵砾石土层，都可以使用混凝土防渗墙技术。

并且，混凝土防渗墙除了使用在水利水电工程的施工中，还可以应用在工业和民用建筑等不同领域，以及市政建设领域。

使用塑性混凝土防渗墙还具有较强的性能，在水库水坝的施工中，可以获得非常好的防渗加固作用[2]。

使用该技术，对施工条件的要求也比较低，并且施工过程中产生的噪音非常低，并不会有太大的振动，能够在十分复杂的环境中进行施工，而且施工的连续性也比较强，可以获得比较快的施工速度。

该方法自诞生以来，经过了不断的迭代和升级，已经获得了比较大的发展，技术的进步保证了混凝土防渗墙施工的安全性，也拓展了防渗墙的功能，比如同时作为承重和挡土墙，在工程中发挥着巨大的作用。

2混凝土防渗墙的常用技术
2.1塑性混凝土防渗墙
塑性混凝土防渗墙相比普通的混凝土在柔韧性上更强，而且抗渗水平也比较高，相比普通混凝土拥有更好的性能。

同时，该方法也可以减少对水泥的使用，因此一定程度上能降低防渗墙的建设成本，所以近年来塑性混凝土防渗墙在水利工程建设中得到了比较高的重视，应用也变得更加广泛。

塑性混凝土防渗墙的主要成本包括膨润土和黏土，由于材料的柔韧性较强，所以塑性混凝土防渗墙在开裂、墙体变形上有更好的控制效果，墙体的弹性较强。

对塑性混凝土防渗墙进行设计时，需要注意对水胶比的设计，因为不同的水胶比意味着防渗墙在弹性模量、抗拉强度、抗压强度、渗透系数等方面的不同。

为此，设计过程中应该对不同水胶比的混凝土展开对比实验，通过对试块的测量和分析，确定最佳的水胶比。

水胶比和黏土、膨润土的掺量有关，一般设计水胶比在0.6-1.3，如果黏土和膨润土的掺量比较小，就可以使用比较小的水胶比，在掺量较大的时候，要使用较大的水胶比。

在其他配合比的设计上，塑性混凝土每立方米的混凝土用量一般在80-200千克，每立方米的膨润土用量必须在40千克以上，而凝胶材料的总用量也要在240千克以上[3]。

对于塑性混凝土，要保证砂率在45%以上，一般会使用一级配骨料，如果使用二级配骨料，需要控制小石和中石的用量比在1以下。

由于粘土的分散性比较差，掺入到混凝土中之后很难均匀的搅拌开。

对塑性混凝土防渗墙整体设计的工作中，需要科学确定防渗墙的厚度，而且在强度、抗渗性、变形等方面也要做好合理设计。

设计过程中不仅要进行静力计算，同时也要进行动力计算和动静组合应力计算，以便可以选择最合理的施工方案，而且保证能够给设计提充分的依据，通过加强对设计的优化，做好对工程施工成本的控制。

3混凝土防渗墙质量影响因素
3.1原材料和混凝土拌和物
混凝土防渗墙的材料决定了防渗墙特性和性能，因此在设计中应该考虑原材料和拌合物的影响，做好对各种不同原料的配比工作，保证工程质量能满足要求。

选择材料时，要保证拌合物具有较强的流动性、和易性，并且在坍落度、扩散速度上都能够满足规范的要求，确保混凝土防渗墙能够具备较强的抗渗性能，保证混凝土防渗墙的功能得以实现。

3.2导管间距设计
不同的导管间距将会对浇筑过程中的交界面夹泥程度造成影响，如果导管的间距在3米以下，那么断面的夹泥就会比较少，但是如果在3-3.5米，出现的夹泥情况就会有所增加，到了3.5米以上，夹泥就会明显增加。

因此设计过程中需要保证导管的间距在3.5米以下，保证成槽的质量。

3.3防渗墙的厚度
防渗墙的厚度对防渗墙的性能影响也比较大，所以在设计的时候应该结合坝体的高度、防渗墙稳定性的要求、施工周边环境、水文地质特
点等要素来对防渗墙厚度进行合理设计。

目前，多数条文中都只对防渗墙高度的上限提出了要求，因此设计的过程中还需要做好静力、动力、静动结合的分析，确定最合适的防渗墙厚度[5]。

同时，防渗墙在工程建设完之后，会逐渐沉降到稳定的状态，因此必须要考虑防渗墙在沉降之后的状态，以便能做出最合适的厚度设计，避免因为设计偏差影响防渗墙的质量。

4水库水坝混凝土防渗墙设计要点
4.1结合实际情况开展设计策略
混凝土防渗墙的性能需要和水库大坝的实际情况相符合，从而保证大坝的稳定性，确保防渗墙在承重和防渗两方面作用的发挥。

因此，设计之前应该做好对现场情况的调查，明确防渗墙在挡水、挡土等方面的指标要求，然后再对防渗墙一些细节参数进行设计，确定适合防渗墙设计的施工工艺，保证防渗墙的总体质量。

另一方面，在防渗墙设计中也要保证防渗墙和自然环境之间的协调，避免由于防渗墙施工导致对周围自然环境的破坏，从而满足生态建设的要求。

4.2明确防渗墙的设计指标和质量要求
设计指标是防渗墙施工的依据，因此在设计过程中就应该逐渐形成明确的设计指标，并且在施工之前也要确认设计指标。

设计指标包括清孔施工、操控施工、膨润土泥浆、混凝土浇筑等方面的指标。

例如槽孔建造是混凝土防渗墙施工的重点内容，就需要在设计中明确对槽孔位置、深度、槽宽、槽孔的斜度控制都提出明确要求。

通过明确设计指标，能保证施工人员明确施工质量控制的要求，保证工程的施工效果。

再比如对于防渗墙混凝土，也要做好对模量、强度、渗透系数等方面的要求。

4.3做好混凝土防渗墙细部的设计
通过做好细节的设计能够确保混凝土防渗墙有更高的性能，并且也能对施工提供一定的帮助。

细部设计包括防渗墙和地基的连接方式、防渗墙不同阶段的连接方式、防渗墙和两岸的连接方式、腔体内垂直成孔防渗方法、墙内观测仪器的埋设等。

为此，实际工作中应该在完成对整体的设计之后，再对防渗墙的设计进行进一步的优化，结合整体要求强化对防渗墙细部的设计，使用合理的方法，提升防渗墙的总体质量。

例如对于墙段连接，实际情况下可以使用的技术有很多，为了保证设计的合理性，以及提升墙段连接的效果，就需要结合成孔的要求来选择施工工艺和施工设备，比如对钻凿法、软接头法等做好选择，保证能够在满足墙段长度特点的情况下完成施工。

结束语：混凝土防渗墙是水利工程中十分重要的防渗技术，对提升水利工程的性能和总体质量有着十分重要的作用。

为此，设计的过程中应该综合考虑不同技术类型的特点，采取最科学的设计方法，明确工程设计指标、质量控制的要求，做好对细节的设计，加强对新技术的使用。

从而提升大坝的使用寿命，为水利工程的长期运转，创造良好的条件。

参考文献：
[1]高峰.水利水电工程中塑性混凝土防渗墙施工工艺及应用[J].水利技术监督，2021(01):137-140.
[2]刘要来，周红波，张永涛.向家坝水电站坝基混凝土防渗墙研究及应用[J].水利建设与管理，2020,40(11):1-6.
[3]赵壮.基于高压旋喷桩技术的水库混凝土防渗墙加固分析[J].吉林水利，2020(10):11-14+18.
[4]王记，王梓任，褚峰.塑性混凝土防渗墙在平原水库工程中的应用[J].中国水利，2020(08):43-45+33.
[5]粟强.浅滩水库大坝防渗墙混凝土加固与设计策略[J].珠江水运，2020(07):66-69.。