着重探讨混凝土防渗墙墙体接缝的设计和施工

　　摘要：混凝土防渗墙的接缝是防渗能力最薄弱的部位，属于隐蔽工程，施工人员不仅需要有熟练的技术、丰富的经验，更重要的是应有良好的素质和朴实的施工作风。
　　关键词:防渗墙;接头缝;质量;混凝土
　　1混凝土防渗墙接缝的不良影响
　　我国已建混凝土防渗墙数百道，绝大多数整体防渗效果很好。因此，可以说混凝土防渗墙接缝部位的防渗效果也是好的。但是，也有个别工程混凝土防渗墙的防渗效果不尽如人意，渗漏量偏大，超过设计要求。不仅使大量的库水白白流失，而且还危及大坝的安全。经开挖检查，发现渗漏最严重的地方，多数是墙体的接缝处。漏水的主要原因如下。
　　(1)墙段接头刷洗不彻底，结合不紧密，缝内尚有夹泥，有的夹泥厚度达3~5cm，甚至贯通混凝土防渗墙上下游。夹泥强度低，抗冲蚀能力差，一旦库水位升高，此部位极易形成渗漏水通道。
　　还有专家认为，混凝土防渗墙建成后，下游水位下降，防渗墙接缝处的夹泥失水干缩，在缝内形成空隙、空洞成为漏水通道。特别是从坝顶穿过坝体嵌入基岩的加固补强混凝土防渗墙受库水位涨落变化的影响更大，库水位较低时，水位以上部位的接缝夹泥会失水干缩，在接缝处形成空隙。一旦库水位上涨，接缝处就会形成渗漏水通道。
　　(2)混凝土防渗墙两个墙段搭接厚度达不到要求也是接缝处渗漏水的一个重要原因。因为防渗墙接缝中的夹泥抗冲蚀和防渗能力不如墙体，所以要求接缝处的渗径长度大于墙厚，一般为1.5倍墙厚。如果施工中接头孔偏斜大，接缝处的渗径就达不到1.5倍墙厚，或在墙的下部根本连接不上，形成“裤权”，留下“天窗”，成为大的漏水通道。
　　如北京西斋堂水库大坝，1974年8月建成蓄水至1987年运行基本正常。1987年7月水库水位降落后，在坝上游高程430m的坝坡平台上，发现2个塌坑。1987年10月，对塌坑进行了开挖检查，发现两期槽孔混凝土板墙接头处夹泥较厚是漏水重要原因。其中2#塌坑防渗墙的接缝，从高程415.35m向下开裂漏水，裂缝最大宽度70mm。
　　2混凝土防渗墙墙段连接形式
　　混凝土防渗墙由单元槽段连接而成。如前所述，如果2个单元墙段连接不好，就可能产生集中渗漏，降低防渗墙的防渗效果，甚至危及大坝的安全。
　　槽段连接形式与造孔方法和成槽机具有关。国内常用的槽孔式板墙连接方法有钻凿法、接头管法、双反弧法、铣削法、加设止水装置等墙段连接法。前4种多用于水利水电工程，第5种方法工业、民用建筑和市政等行业建设的地下连续墙常用，孔深一般不超过30m。近几年水电工程也有采用，但并不多见。
　　2.1钻凿法
　　钻凿法是我国混凝土防渗墙槽段连接传统做法。优点是结构简单，施工简便，对孔深、地层适应性强;冲凿出的混凝土面如同犬牙交错，有利于两期槽段混凝土结合，可使缝隙内夹泥间断、不连续、增长渗径，有利于抗渗。缺点是冲击钻钻头钻凿已浇混凝土时，据有关试验资料记载可对相邻混凝土产生250kN的冲击力，会在接头外留有已被振裂但未清除的混凝土。因此，接头部位混凝土强度偏低;重复钻凿费工费时，浪费墙体材料，增加了费用;接头孔孔斜不易控制，偏斜较大时，减少了渗径长度，偏斜严重会在墙下部留下“天窗”成为漏水通道。
　　实践证明，只要按《水电水利工程混凝土防渗墙施工规范》(以下简称《规范》)施工，控制好接头孔的偏斜，认真刷洗接头，钻凿法连接的墙段防渗效果是好的。如已建深达65m的碧口水电站大坝补强混凝土防渗墙，完工后在两墙段间骑缝钻孔检查，两墙段间缝内夹泥很薄，上部夹泥一般5～8mm，下部小于5mm，个别段混凝土芯样中未发现夹泥，说明接缝中夹泥不连续。水库已运行30多年，特别是经过2008年四川坟川大地震波及影响后，混凝土防渗墙防渗效果仍然很好。又如云南毛板桥水库大坝加固混凝土防渗墙接缝骑缝取芯单根岩芯长度多数3m以上，岩芯获得率达90%以上，岩芯内泥缝很薄，多在5mm以下，而且不连续。孔内注水试验。q=2Lu，渗透系数K≈5x10-5cm/s。
　　从西斋堂水库塌坑开挖后对防渗墙接缝夹泥防渗性能统计结果知道，当接缝夹泥开度小于5mm时，不出现渗流。若防渗墙施工采用优质泥浆固壁、造孔，如使用膨润土或当地优质粘土制浆，混凝土防渗墙墙段接头部位是能结合紧密的。接缝开度在10mm之内，被致密的膨润土或粘土紧密充填，其抗渗性能可以满足水利水电工程的防渗要求。如果接缝中夹泥过厚(≥10mm)，而且上下游贯通，就会留下集中渗漏的隐患。
　　2.2接头管法
　　接头管法所形成的墙段接缝形式与钻凿法相同，都是半圆形，这种施工方法接触面光滑，刷洗方便，接缝结合紧密。如接头刷洗干净，缝中夹泥可控制在5~以下;同时孔斜易控制，搭接厚度有保证，不会在接头下部留有“天窗”等优点。缺点是此方法施工要有专门的设备，工艺复杂，特别是在防渗墙深度较深时使用此方法较困难。
　　混凝土防渗墙孔深小于30m的薄型墙(墙厚30~40cm)使用接头管法效果较好。
　　2.3双反弧接头法
　　双反弧接头法也是一种用冲击钻机造孔的墙段连接技术，在各种用途的地下连续墙中都有应用。与接头管法相比，操作简单、易行、风险小，与浇筑混凝土施工无干扰;与钻凿法相比，不重复钻凿接头孔，省工、省材料，能适应较大的孔深，有利抢工期。缺点是如果相邻2个槽段接头孔偏斜严重，不仅给钻孔带来困难，而且会在下部留有渗漏通道;双反弧接头法致命缺点是接缝成倍增加。所以，水利水电工程中以防渗为主要作用的混凝土防渗墙不宜采用双反弧接头法。
　　2.4铣削接头法
　　铣削法接头连接适用于采用液压铣槽机成槽的防渗墙工程。此法是在2个一期墙段之间留出比铣槽机长度略小的位置作为二期槽孔，该槽孔铣槽施工时，同时将两端已浇筑的一期墙段的端部混凝土铣去10~20cm，形成锯齿形的端面。二期墙段浇筑后，墙段接缝也为锯齿形。这种接缝的阻水性能优于平面接缝。但液压铣槽机价格昂贵，只有个别大的水电工程才能使用。
　　3提高混凝上防渗墙整体防渗能力的研究
　　自1959年密云水库第1道槽板式混凝土防渗墙修建以来，我国在混凝土防渗墙设计与施工方面积累了丰富的经验。
　　混凝土防渗墙接头缝个数影响混凝土防渗墙整体抗渗等级的选择
　　我国渗流专家刘杰指出“从防渗角度，如果防渗体的渗透系数K值能达到小于1x10-4cm/s的要求，计算可知，通过防渗体的渗流量是很小的，完全可以满足防渗的要求”;也有些灌浆专家认为K值能小于1x10-4cm/s在大多数水电工程中也就足够了，毋须使防渗体达到更高、更致密的程度。混凝土防渗墙有时要穿过多层介质，如砂卵(砾)石层，此种地层透水性很强，防渗墙混凝土的渗透系数选取值理应小于其他防渗体1x10-4cm/s的要求。一般K小于1x10-6cm/s，防渗效果便比较满意了。
　　据有关资料记载，混凝土防渗墙的抗渗等级W同渗透系数K对应关系如表l。
　　
　　从表1可看出混凝土防渗墙无论采用那一级的抗渗等级，对应的渗透系数K值都可以满足小于1x10-6cm/s这一要求。
　　但是，从混凝土耐久性考虑，渗透系数越小，抗溶蚀能力则越强。同时，还必须注意到混凝土防渗墙若干个接头缝处的抗渗能力远远低于墙体本身，加之混凝土为泥浆下浇筑，在质量不易均匀控制的情况，为了提高混凝土防渗墙整体防渗能力，混凝土防渗墙的抗渗等级不宜选用太低。
　　混凝土防渗墙段接头缝数目、缝内夹泥厚度及夹泥缝抗渗透性的能力减弱等因素对墙身整体平均渗透系数的影响是较大的。根据笔者经验，建议由下式(笔者总结)估算防渗墙的整体平均渗透系数:
　　
　　式中K—防渗墙整体平均渗透系数;
　　K'—防渗墙墙身渗透系数，由墙上钻孔注水试验求得;
　　K"—夹泥缝渗透系数，由渗透试验取得;
　　n—夹泥缝数目;
　　△—夹泥缝厚度;
　　L—防渗墙总长度。
　　混凝土防渗墙是深埋地下的隐蔽工程，边界条件复杂，至今还没有一个成熟的计算理论，仍处在一个半理论，半实践阶段，且实践重于理论。根据40多年数百道混凝土防渗墙实际运行情况的总结，《规范》给出了防渗墙墙体材料性能的一般适用范围(见表2)
　　
　　4结语
　　(1)混凝土防渗墙墙段连接处—接头是整道防渗墙抗渗能力最薄弱的部位，是渗漏的多发处。如果接头处处理得好，接头部位防渗能力会大大提高。
　　(2)设计混凝土防渗墙时，要将接头缝对整体防渗墙防渗能力削弱的因素考虑进去，合理选择墙体厚度、混凝土抗渗标号(或渗透系数)等要素。

《着重探讨混凝土防渗墙墙体接缝的设计和施工》

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