低弹模混凝土防渗墙在水库除险加固工程中的应用

低弹模混凝土防渗墙在水库除险加固工程中的应用

朱蓉蓉

昆明市西山区水务局 云南昆明 650100

摘要：水库对于优化我国的水资源配置，提高水资源利用效率发挥着十分重要的作用。如果水库不够牢固，就可能出现渗漏问题，造成水资源浪费，还会降低水资源质量。低弹模混凝土防渗墙的应用，有利于增加水库的牢固程度。本文以实际工程为例，对水库除险加固工程中低弹模混凝土防渗墙的应用进行探讨。

关键词：水库；除险加固工程；低弹模混凝土；防渗墙

低弹模混凝土防渗墙在水库除险加固工程中的应用，能有效降低水库出现渗漏问题的风险。通过合理控制粘土、粉煤灰的比例，使低弹模混凝土的强度达到指标要求，再结合相应的施工技术对水库进行防渗处理，可达到比较好的防渗效果。

1 工程基本情况及存在的渗漏问题

1.1 工程概况

某水库处于河段的上游位置，与最近的居住地相距8公里。为增加坝体上的集雨面积，该水库曾进行扩建，集雨面积接近18.5平方公里。此水库工程的河段长度总共为7.2公里，河道的比降为13.03%。由于水库的建设时间已经比较长，使用过程中出现不同程度的渗漏现象，所以需要通过加固的方式对水库进行维修，以增强的稳固性^[1]。在对该水库工程进行设计时，洪水的重现期设计为100a一遇，对洪水位进行估算，其值在532.5米左右，整个水库的容积约为1081万立方米。水库主要由三部分组成，一是大坝，二是溢洪道，三是输水隧洞。大坝使用最多的材料粘土，是土石坝。坝顶高程、防浪墙高程、最大坝高、坝顶长度分别为530.11米、530.2米、42.11米和138米。

1.2 工程渗漏问题

水库的坝体出现渗漏问题，可能是多方面的原因造成的。在对渗漏原因进行分析时，首先排查水库周围地质环境。根据勘察结果，水库内主要存在两种地下水，一是孔隙水，二是基岩裂隙水。季节变化会影响孔隙水水量，基岩裂隙水则主要依靠降水进行补给。在周围地质环境的影响下，加上水库的使用年限已经长，导致其出现大范围的沉降，且沉降具有不规则性^[2]。于是，在坝体的防浪墙上有断裂痕迹出现，进而导致迎水坡表面下陷。这些现象都反应出水库坝体已经出现渗漏问题。通过对坝体进行检测，其表面渗漏比较突出，坝体左侧渗漏面阿基很广。并且，由于坝体为土石坝，在对水库进行土石压实系数检测时，发现坝体的压实度过低，已低于正常范围，这充分反映水库已存在非常明显的渗漏问题。

2 低弹模混凝土防渗墙在水库除险加固工程中的应用

2.1 低弹模混凝土

混凝土防渗墙的实施需要借助一定的条件，首先要连续地造孔槽，造孔槽需要在松散透水的地基上进行，或者在土石坝的坝体上进行。用泥浆固壁，通过将混凝土浇筑在泥浆下，形成连续的地下墙，可有效增强地基的稳定性，提升大坝的安全性。防渗墙的施工比较简单，施工周期短，但却能达到很好的防渗效果。根据组成材料的不同，可将防渗墙混凝土分为三种类型：第一，普通混凝土，其抗压强度不低于7.5MPa，凝胶材料中只包含水泥，不含有其他混合材料，泥浆的流动性很强，此条件下浇筑的混凝土即为普通混凝土。第二，粘土混凝土，此类混凝土是以粘土的掺加率来区分的，在水泥和粘土总量中，粘土的掺加率通常在12%到20%的范围内^[3]。此类混凝土的28d抗压强度通常为10MPa，其弹性模量在11000MPa到14000MPa之间。与相同标号的普通混凝土相比，其弹性模量要低得多。而与不掺粘土的混凝土相比，其抗渗性能又更差。第三，粉煤灰混凝土，即将粉煤灰掺入普通混凝土中，用于代替水泥和砂，粉煤灰的重量比水泥重量要高出10%以上。此类混凝土在早期的强度并不高，但随着混凝土的凝固，其强度会逐渐增加。由于粉煤灰不会对混凝土弹性模量产生大的影响，所以在混凝土中加入粉煤灰，能够使混凝土抗渗能力得到显著改善。对于低弹模防渗墙的抗压强度、弹性模量等指标，水利厅有关专家提出了具体的要求。其抗压强度不能低于5MPa，儿弹性模量则不能低于3000MPa，但要控制在5000MPa以内。此外，低弹模防渗墙的渗透系数不能太高，应控制在10^-6厘米/秒。

2.2 混凝土配比的设计

以粘土-粉煤灰混凝土的设计为例，在配制混凝土时，需按照一定的技术指标进行。首先，混凝土的抗压强度不能低于5MPa；其次，混凝土的相对渗透系数不能低于1.010^-6厘米/秒；再次，混凝土的受压弹性模型必须高于4000MPa；最后，混凝土的坍落度要控制在18厘米到22厘米之间，扩散度则要控制在34厘米到40厘米之间。此外，还应控制好混凝土的凝固时间，初凝时间不能低于6小时，终凝时间则要控制在24小时以内。防渗墙设计为C15混凝土墙体，需满足抗压强度不能低于5MPa。在进行混凝土施工时，要注意将混凝土入槽的坍落度和扩散度控制在合理范围内，坍落度至少要在1小时的时间内保持15厘米以上。在保证初凝和终凝时间的同时，还应控制好砼密度，其应该大于2.1吨/立方米，凝胶材料每立方米用量不能低于350公斤

^[4]。此外，水胶比不能超过0.65。另外，水泥要选择强度等级为32.5级的普通硅酸盐水泥，骨料的最大粒径控制在40毫米范围内，石子的含沙量不能高于1%，砂的含泥量不能超过3%，细度模数在2.4到3.0的范围内，配制混凝土用的水可以从水库中抽取。在设计原料配合比时，最主要的是要考虑三个因素，一是水灰比，二是掺土率，三是掺灰率。

2.3 施工方案

根据水库实际情况，可采用在坝体全断面上构建防渗墙的方法，对渗漏部位进行加固处理。在施工过程中用到的设备主要为薄型抓斗主机，其能在9米及以上的作业面宽度上开展作业。施工过程主要涉及到以下几道工序：第一，造孔准备；第二，泥浆固壁；第三，造孔成槽；第四，终孔验收；第五，清孔换浆；第六，混凝土浇筑；最后，防渗墙质量检测、验收。但是，本工程的宽度为6米，与薄型抓斗机的作业要求不匹配。因此，在作业前需要对坝体进行扩宽，两端分别扩宽1.5米，这样就能够利用薄型抓斗机进行施工，建立防渗墙。在构建防渗墙的过程中，必须要参考相关的防身要求，满足防渗墙厚度不低于0.6米的条件，中心长度必须超过140米，混凝土的时渗透系数则要控制在10^-7厘米/秒到10^-9厘米/秒之间。同时，混凝土的抗压强度为5MPa，由于混凝土需要一定的养护时间，所以混凝土要达到相应的强度同样有一个周期，此周期大约为20天。防渗墙的墙底需要插入基岩一定的深度，此深度不能低于2米。水库坝体的迎水面表层也存在着渗漏问题，此部分渗漏的处理需要借助高压旋喷方式进行灌浆，旋转喷灌浆桩基的直径达到0.8米，两孔之间的距离控制在0.65米，灌浆深度控制在27米，喷浆压力则要高于20MPa，但要低于25MPa^[5]。对于左侧较大范围的渗漏，主要通过帷幕灌浆的方法构建防渗墙。构建防渗墙时可采用高压旋喷灌浆方法，然后再用帷幕灌浆的方式对坝基施工。虽然整个施工过程比较复杂，但其成本不高，所采用的薄型抓斗混凝土防渗墙的防渗漏效果十分显著。如果采用其他方法进行施工，对技术要求会更高，工艺更加复杂。综合对比不同的方案，此方案的性价比最高。

结束语：

综上所述，低弹模混凝土的强度比较高，利用低弹模混凝土构建的防渗墙，具有很好的性能。低弹模混凝土防渗墙在水库除险加固工程中的应用，能够提高水库的防渗等级，增加其稳固性，降低水库再次出现渗漏问题的可能性，从而使水库的整体安全性得到保障。

参考文献：

[1]万建平.水库除险加固工程中低弹模混凝土防渗墙的应用[J].水利科学与寒区工程,2019,2(1):122-124.

[2]周英和.浅谈东川水库低弹模塑性混凝土大坝防渗墙施工技术要点[J].湖南水利水电,2019,(4):93-95.

[3]李书华.低弹模混凝土防渗墙在东川水库除险加固中的应用[J].水利科技,2018,(1):22-24.

[4]余军军,孙玮玮,龙智飞.基于低弹模混凝土防渗墙的对河口水库大坝渗流分析[J].浙江水利科技,2018,46(3):70-73.

[5]杜明军.低弹模混凝土防渗墙在水库大坝防渗中的应用[J].福建质量管理,2018,(8):139.