水利工程混凝土防渗墙施工技术优化分析

引言：

混凝土防渗墙技术自 20 世纪中期发展至今，已广泛应用于各类水利工程，但在复杂地质条件、深覆盖层及高水头环境下仍存在诸多挑战，在深厚砂卵石层或软弱夹层中，成槽稳定性差、墙体接缝易渗漏等问题突出，传统施工工艺如抓斗法、冲击钻法等存在效率低、能耗高、环境影响大等缺陷，随着新材料、智能化设备和先进施工方法的发展，防渗墙施工技术正朝着高精度、低扰动、绿色环保的方向演进。

1. 采用塑性混凝土配合比优化防渗墙抗渗性能

采用复合胶凝材料体系，将普通硅酸盐水泥与偏高岭土按质量比 7:3 复合使用，利用偏高岭土的火山灰效应填充水泥石毛细孔隙，同时掺入聚羧酸系减水剂将水胶比控制在 0.38 以下以保证浆体流动度达到 180mm 坍落度，骨料选用连续级配的机制砂与 5-20mm 粒径碎石，严格控制含泥量低于 1.2% ，逐级填充理论优化骨料堆积密度，使混凝土 28d 龄期的渗透系数降至 1×10^-9cm/s 量级，施工过程中采用双卧轴强制式搅拌机保证拌合物均匀性，控制入槽温度在 5-30^∘C 范围内，浇筑时采用导管法连续作业并保持混凝土面上升速度不小于2m/h 以避免冷缝形成。为增强塑性混凝土的变形适应性，掺入 12mm 长度的聚丙烯纤维，纤维掺量保持每立方米混凝土 0.9kg ，三维乱向分布有效抑制收缩裂缝发展，养护阶段采用自动喷淋系统维持表面湿度 90% 以上，并覆盖土工膜保湿养护不少于21d，确保水化反应充分进行，优化配合比可使防渗墙在 0.8MPa 水头压力下仍保持结构完整性，同时弹性模量控制在 8000MPa 以下以适应地基变形，特别适用于深厚覆盖层地区的防渗墙工程。

2. 运用液压抓斗连续成槽技术提升墙体施工效率

选用斗容 1.5 立方米的双瓣液压抓斗，配备压力补偿式液压系统维持35MPa 恒定工作压力，确保在各类地层中保持稳定的切削能力，成槽前采用超声波测斜仪进行槽段定位，控制孔斜率不超过 0.3% ，同时配置泥浆比重自动调节装置将膨润土浆液密度稳定在 1.15g/cm³ 至 1.25g/cm³ 范围内，既保证槽壁稳定又便于渣土分离，施工中采用跳仓法作业，每个槽段长度控制在 6.8米，相邻槽段搭接宽度不少于 0.8 米，通过 GPS 定位系统引导抓斗沿预设轴线精确移动 [1]。针对不同地层调整抓斗切入角度，在砂卵石层采用 30 度渐进式切入策略，在黏土层改用垂直冲击模式，提升切削效率的同时减少设备磨损，槽段验收时采用超声波测壁仪检测槽宽均匀性，要求任意断面宽度偏差不超过50mm ，并使用沉渣厚度检测仪确保槽底沉渣厚度小于 100mm ，技术配套的实时监测系统可同步显示成槽深度、垂直度和泥浆参数，当监测到槽深达到设计高程 18 米时自动触发浇筑预警，成槽后立即下放接头管，采用液压拔管机在混凝土初凝前以0.8 米每分钟的速度匀速起拔，确保接头部位形成完整止水结构。

3. 实施接头管法处理槽段连接确保墙体连续性

选用直径 800mm 的钢制接头管，管壁设置 3mm 厚的聚四氟乙烯耐磨层以减少与混凝土的粘结力，在槽段混凝土浇筑前将接头管垂直安装在预定位置，采用全站仪校正垂直度偏差不超过 1/500 ，浇筑过程中实时监测混凝土凝结状态，当贯入阻力达到 3.5MPa 时启动液压顶升系统，以 0.6m/min 的匀速缓慢起拔接头管，同时通过注浆补偿系统向管壁间隙注入膨润土浆液防止塌孔，为确保接头质量，在后续槽段施工时采用钢丝刷清刷接头面，清除表面浮浆和软弱层，使新鲜混凝土与既有墙体形成有效粘结。施工过程中严格控制相邻槽段浇筑间隔时间在72 小时以内，避免因混凝土强度差异导致接缝渗漏，针对深槽段施工，配置深度传感器实时监测接头管埋入深度，当管底距槽底小于 2m 时自动调整起拔速度，防止因真空吸附造成混凝土拉裂，工艺形成的接头部位抗渗性能可达 P10 等级，剪切强度不低于 1.8MPa ，完全满足高水头条件下的防渗要求，质量验证时采用孔内电视成像系统检查接头面平整度，并实施水压试验验证接缝密封性，要求在设计水头1.5 倍压力下保持30 分钟无渗漏。

4. 应用超声波检测技术控制防渗墙浇筑质量

结合脉冲反射式超声波检测系统，配置中心频率为 50kHz 的宽带换能器阵列，沿预埋声测管以 0.5m 间距进行跨孔扫描，分析首波到达时间和波形畸变程度判定混凝土密实度，检测前需对声测管进行注水耦合处理，确保换能器与管壁的声阻抗匹配，同时采用温度补偿算法消除环境温差对波速测量的影响，在数据分析阶段，建立三维声波层析成像模型，当混凝土波速低于 3800m/s 时判定为可能存在蜂窝缺陷，而振幅衰减超过 12dB 的区域则提示骨料分布不均或存在离析现象。针对检测发现的异常区域，采用聚焦探头进行局部加密扫描，通过时域反射信号中的多次回波特征判断缺陷深度和范围，检测系统实时输出声参数云图，当发现连续 3 个测点的波速变异系数大于 0.15 时自动触发质量预警，技术可准确识别直径大于 30mm 的孔洞缺陷和厚度超过 5mm 的软弱夹层，特别适用于检测防渗墙槽段接头部位的结合质量，将超声波数据与钻孔取芯结果进行机器学习训练，持续优化缺陷识别算法精度 [2]。

5. 采用膨润土泥浆护壁技术维持槽壁稳定性

膨润土泥浆护壁技术通过优化浆液流变性能和渗透成膜作用有效维持防渗墙槽壁稳定性，其核心在于利用钠基膨润土的水化膨胀特性形成低渗透性的滤饼层，同时在槽壁周围建立正压支护体系，选用蒙脱石含量超过 85% 的高品质钠基膨润土，经高速剪切搅拌机充分水化制备基浆，添加纯碱调节 pH 值至 9.5左右以增强黏土颗粒的分散性，并掺入 CMC 增粘剂将马氏漏斗粘度控制在 38秒以上，确保浆液具备足够的携渣能力和静切力。采用泥浆循环系统维持槽内液面高出地下水位 1.2 米以上，形成稳定的液压支撑，同时通过密度计实时监测浆液比重，当发现比重超过 1.25g/cm³ 时立即启动除砂器进行净化处理，针对不同地层特性调整浆液参数，在砂层施工时将 API 滤失量控制在 15ml 以下以增强滤饼致密性，在黏土地层则适当降低黏度至 32 秒防止泥浆过度稠化，槽壁稳定性监测采用超声波测壁仪，当检测到槽宽局部扩大超过 5cm 时，立即补充掺入2% 的聚合物堵漏剂增强浆液的裂缝填充能力。

结语：

混凝土防渗墙施工技术的优化对提升水利工程防渗性能、降低施工风险具有重要意义，本文通过分析现有技术的局限性，探讨了可能的优化方向，为未来防渗墙施工提供了新的研究思路，随着新材料、智能监测技术和精细化施工管理的发展，防渗墙技术将进一步提高可靠性、经济性和环境友好性，为水利工程的长久安全运行提供坚实保障。

参考文献：

[1] 刘铭瑞 . 水利工程施工中的混凝土防渗墙施工技术 [J]. 建材发展导向 ,2025,23(06):55-57.

[2] 曾凡妮 , 李瑶 . 水利堤坝加固工程中塑性混凝土防渗墙施工技术研究[J]. 产业科技创新 ,2024,6(06):40-43.