防滲牆在水庫土石壩加固中的應用探討

防滲牆是目前治理水庫土石壩的加固工程中的設計與施工問題最為有效的方法之一，其應用相當廣泛。本文筆者結合自身多年的工作經驗，闡述防滲牆的設計過程和施工應注意的幾個方面，並提出有關防滲牆的施工建議，旨在為類似工程提供借鑑和參考價值。

1前言

在我國，隨著水利建設的迅速發展，對水庫土石壩的工程質量越來越重視。但目前國內修建的很多土石壩仍存在質量普遍差等問題。例如壩基存在滲水通道的工程敗筆，壩體存在裂縫、沉陷、滲漏等現象。未解決土石壩的穩定性工程質量問題，應特別注意其加固的設計。而伴隨著防滲牆施工工藝技術的成熟和施工工具的不斷改進完善，將防滲牆用於水庫土石壩的加固設計，已經成為土石壩加固工程的重要方法，而且以往的經驗數據告訴我們，防滲牆在土石壩加固中的應用成果是可喜可賀的。本文筆者結合自身多年的工作經驗，闡述防滲牆的設計過程和施工應注意的幾個方面，並提出有關防滲牆的施工建議，旨在為類似工程提供借鑑和參考價值。

2土石壩防滲牆的設計過程

2.1防滲牆的設計深度的確定

土石壩防滲牆的底部用作壩基時，防滲牆底部在設計時應要求開挖截水槽，將全風化巖挖除，原則上嵌入相對不透水層（弱風化巖）0.5～1.0米左右，頂部嵌入壩體防滲體中。當土石壩防滲牆的牆體用作壩身或壩基時，其頂部與壩頂防浪牆相接或低於壩頂0.5m左右。

2.2防滲牆牆體厚度的確定

土石壩防滲牆厚度的確定除了應滿足牆體的抗滲性、耐久性、牆體應力和變形的要求等條件外，還應考慮其土石壩所在地的地質情況及其施工的機械設備等因素。

在土石壩防滲牆的厚度計算方面，國內尚未有嚴格的防滲牆設計規範。有關防滲牆的滲透量的計算和滲透穩定分析以及強度、變形許可範圍等的計算沒有規範的計算方法和理論理論依據。而在土石壩的設計方面，以往的經驗都是以防滲牆破壞時的水力坡降作為參考，來確定牆體厚度（δ），其計算公式如下所示[1]：

式中：——作用於防滲牆的最大水頭差（m）；

K——抗滲坡降安全係數，一般取3～5；

——防滲牆滲透破壞坡降，取300。

根據以往修建的防滲牆數據統計，防滲牆允許承受的水力坡降可達到100，當K=5時，為60，假定防滲牆承受的最大水頭差與壩前水深相同。

2.3防滲體插入高度的確定

根據《碾壓式土石壩設計規範》，防滲牆的牆頂插入壩體的高度以1/10壩高最佳，而且應保證防滲牆插入壩體的高度應不小於3m。基巖內1.5m至壩基面以上3m處可採用C10混凝土，為了使防滲牆能與壩基整體協調，距壩基3.0m以上可採用塑性混凝土修建，而牆頂部則用高塑性粘土封頂。

2.4防滲牆的牆體材料確定

材料的好壞很大程度決定土石壩的加固修建質量。因此，在防滲牆的牆體材料選擇方面，應參考國內外己建防滲牆的經驗，一般採用塑性混凝土作為牆體材料比較合適。這種材料的特點是抗滲性能好，變形模量較低，極限應變值大，適應變形能力強等[2]。

3土石壩加固修建防滲牆的施工應注意的問題

3.1應力集中造成牆體破壞

由於防滲牆彈性模量一般比周圍覆蓋層地基的彈性模量高出數百倍甚至上千倍，因此可把防滲牆看成一剛性體，當地基承受上部荷載產生壓縮變形時，防滲牆頂部所承受的載荷遠大於上部土柱的荷載，而牆體兩側同時也承受較大摩擦力。由此造成防滲牆的在工程中的實際承載應力遠遠大於其設計強度，從而產生防滲牆開裂甚至破壞等後果。

體。

3.2工程投資較大、施工工期長

隨著對防滲牆的受力分析研究的不斷深入，人類對防滲牆的穩定性和強度有了更進一步的了解和掌握。在工程上，為了儘可能減少防滲牆出現裂縫等不良後果，防滲牆在設計時不可避免地考慮大量的鋼筋的添加，以此增加防滲牆的抗裂性能。但這設計思路造成工程造價的增加，更重要是施工工序的增加，甚至會延長施工工期[3]。

4提高土石壩的加固修建防滲牆的施工質量的建議

綜合以往土石壩的防滲牆施工所暴露出來的質量問題，經驗告訴我們，技術問題的總結需要認真考慮，前面的土石壩防滲牆的修建經驗對今後類似大量的中小型工程的設計、施工都有著重要的指導或借鑑作用。以往的施工質量問題，為防滲牆的設計與施工提供技術參考，一定程度上避免發生類似的施工敗筆。筆者根據多年的防滲牆的應用經驗和體會，提出幾點提高土石壩的加固修建防滲牆的施工質量的建議[4]：

（1）採用混凝土防滲牆處理水庫的壩基滲漏問題，可有效控制土石壩的整體質量，比較徹底的消除壩體或壩基的施工隱患，是一種較為積極穩妥和直觀可靠的根治土石壩整體質量處理方法，值得借鑑。

（2）注重防滲牆的施工過程的質量控制，這樣才能有效保證防滲牆的修建質量，確保水庫土石壩的安全。在施工過程，應根據壩體填築料的質量、土石壩的設計深度、壩體高度、滲透性以及基巖的特性進行充分研究探討，選擇合適的牆體材料和最佳的施工工藝。同時在施工過程應認真考慮壩體的密實度和壩體自身的穩定性，做到從臨建工程、防滲牆造孔、孔形及清孔、混凝土澆築過程等方面進行質量的全面控制。

（3）認真對待作為臨時工程的臨建工程，因為其在防滲牆造孔過程中起到非常重要的作用，可以說是防滲牆施工中不可缺少的一部分。

（4）在施工過程，應儘量縮短各槽段的施工時間。因為防滲牆造孔過程是防滲牆施工中的事故多發環節，加上槽段的不穩定因素，只有儘量縮短各槽段的施工時間，才能保證槽段正常施工。特別指出的事，土石壩中建造防滲牆常用的施工工藝有純抓法、鑽抓法和鑽劈法，應根據實際施工情況，擇優選用。

（5）混凝土澆築質量好壞決定了防滲牆質量好壞的最為重要的因素。因此在混凝土澆築過程，首先要嚴格按設計的防滲牆物理力學指標配製合格的混凝土；並按規定要求嚴格控制澆築導管間距及導管距孔端的距離；在澆築過程中，要控制混凝土面的高差在0.5m內，並控制混凝土澆築強度。對防滲牆與臨近建築物的結合部，如開挖困難，止水難以施工，可考慮採取局部充填灌漿措施，保證防滲的可靠性與整體性。

4結束語

我國在加固修建防滲牆方面的技術尚未成熟，很多設計方面的計算不夠規範，但以往的土石壩加固修建防滲牆的建造經驗為今後的類似工作提供很好的技術交流參考。土石壩的加固修建防滲牆的質量問題是多方面的，例如勘測數據不足，設計不周，施工質量控制不好或管理運行欠妥等，均可造成防滲牆出現致命的質量問題。所以在土石壩的加固修建防滲牆時，應結合多方面的影響因素，根據具體的實際施工情況，分析其承載的受力問題，設計最合適的施工工藝和最佳的施工方法。