洞庭湖堤防渗控制工程中的防渗墙施工工艺

摘要：洞庭湖是我国第二大淡水湖泊，周边人口密集，工农业活动活跃。然而，洞庭湖堤长期饱受严峻的渗漏问题困扰，这对周边地区的防洪安全与生态环境构成了严重威胁。渗漏极易引发管涌、滑坡等险情，一旦发生，极有可能导致洪水漫溢，进而造成生命财产的重大损失。薄型塑性混凝土防渗墙作为一种高效的防渗技术，在洞庭湖堤防渗控制工程中发挥着重要作用。本文以洞庭湖堤防渗控制工程为案例，重点围绕该工程中薄型塑性混凝土防渗墙施工工艺展开了具体分析，以期在全面维护洞庭湖的同时，为同类工程积累经验。

关键词：洞庭湖堤；防渗控制工程；防渗墙施工工艺

由于洞庭湖长时间遭受洪水的冲刷，再加上地质条件逐渐改变，洞庭湖堤不堪重负，频频出现渗漏问题。传统防渗技术在应对洞庭湖堤复杂地质状况时存在诸多局限，难以满足当下高标准的防渗需求。薄型塑性混凝土防渗墙作为创新技术，凭借成本低、建设快、防渗效果显著的优势脱颖而出。其能有效填充堤基空隙，形成连续防渗屏障，进而显著提升洞庭湖堤的防渗能力。

1工程概况

洞庭湖堤基的地质构成比较复杂，主要包括淤泥质软土、粉细砂层以及深厚的砂卵砾石层，基础条件不佳，特别是在抗渗性能方面存在着严重的问题。为了进一步探讨这一问题的成因，工程技术人员进行了具体分析，发现导致这一问题存在的原因主要有：其一，地质条件比较特殊，粉细砂层、砂卵砾石层的透水性较强，难以形成有效的隔水层；其二，早期堤防建设技术相对落后，基础处理手段简单，堤内地面就近取土的方式，虽然施工便捷，但导致堤基土层结构被破坏，土体的密实度和整体性降低，使得堤基抗渗能力大幅下降，渗径平均缩短约30%。在这种情况下，一旦外河水位升高，水流便很容易通过堤基薄弱部位渗透，引发渗漏现象，对洞庭湖堤的安全构成严重威胁。

2薄型塑性混凝土防渗墙设计

2.1技术概述

薄型塑性混凝土防渗墙是一种新型的防渗结构。这种防渗墙不仅投入成本低，而且建设速度快，防渗效果明显。与以往建设的防渗墙相比，薄型塑性混凝土防渗墙的设计厚度平均为0.4米。通过合理设计配合比，严格控制施工工艺质量，可以充分发挥出这种防渗墙的抗渗作用。在施工过程中，塑性混凝土能填充堤基中的空隙，形成连续的防渗屏障，使洞庭湖堤免受地下水的破坏。

2.2设计深度

在设计防渗墙的深度时，应该根据施工现场的实际情况加以确定，具体来说，防渗墙的深度应该介于堤基透水层与相对不透水层之间。如果堤基底部的相对不透水层由岩石组成，则防渗墙的底端应该设置在岩石层内，距离岩石层顶端0.7m处，其目的是截断渗漏通道，确保堤防工程的稳定性。在局部堤段处，如果堤基透水层中的砂卵砾石层较深，可以建设悬挂式防渗墙，在设计这种防渗墙的深度时，应该将渗流计算结果作为主要依据。在计算渗流时，要将堤基土层的渗透系数、水头差等因素考虑在内，以保证防渗墙的深度达到预期的防渗效果。若局部砂卵砾石层的深度超过30米，则其对应的悬挂式防渗墙的深度平均为17.5m，实际设计深度应该根据渗流计算结果进行具体抉择。

2.3设计参数

塑性混凝土防渗墙的墙体检测要求和成孔控制指标具体要求如下：墙体的厚度介于0.35至0.45m之间；R28介于2.5至4.5MPa之间；弹性模量控制在600至1800MPa之间；墙体的渗透系数k不超过1×10-6cm/s。

3.薄型塑性混凝土防渗墙施工工艺

3.1施工前准备

场地平整：对施工场地进行平整，清除障碍物，确保施工设备能够顺利通行和停放。对于堤身周边的坑洼地带，进行填平处理，保证导墙施工的稳定性。根据洞庭湖堤施工场地实际情况，平均每公里堤段需要平整场地面积约为8000m2，以满足施工设备停放和材料堆放需求。

测量放线：使用高精度的测量仪器，根据设计图纸准确测放出防渗墙的中心线和槽段位置，并设置明显的标识桩。在施工过程中，定期对测量控制点进行复核，确保施工位置的准确性。测量放线误差控制在±10mm以内，满足工程高精度要求。

技术交底：组织施工人员进行技术交底，详细讲解施工工艺、质量标准、安全注意事项等内容。使每个施工人员都清楚了解自己的工作职责和操作要点，避免因操作不当导致质量问题或安全事故。

3.2槽段划分及抓槽顺序

该工程将槽段划分为Ⅰ期和Ⅱ期，两期槽段总长为12m，各期槽段长度依次为4m、8m。在Ⅰ期和Ⅱ期槽段施工过程中，采用抓斗成槽的方式进行挖掘，挖掘后进行清孔操作，将孔内的杂质清理干净，使其达到施工要求。然后，下设接头管，为之后的浇筑施工奠定基础。当混凝土浇筑结束后，在混凝土未初凝前约6个小时，施工人员会对接头管进行微动操作，避免混凝土在初凝过程中挤压接头管，影响接头的质量。初凝后，开始起拔接头管，进而得到接头孔，为下一步的施工做好准备。通过对比不同槽段划分方案可知，该方案对应的施工效率最高，比其他方案高出20%左右。

3.3固壁泥浆系统

考虑到泥浆在输送、循环等方面的情况，在构建泥浆系统时，主要将制浆池、新浆池、沉淀池、回浆池以及泥浆净化系统等囊括在内。泥浆站是泥浆系统的主要组成部分之一，主要用于存储泥浆。一般而言，泥浆站的储浆能力应该按照最大成槽体积的2.5倍来规划，有利于满足泥浆的供应需求。在泥浆站的配置方面，通常布设3台泥浆泵，同时向多个供浆点供浆，与此同时，每槽段还会配置1台砂浆泵负责回收泥浆。在回收处理泥浆时，应该先将回收的泥浆送入回浆池，然后利用净化系统筛出泥浆中的砂土，提升泥浆的纯净度，将经过净化处理的泥浆汇入泥浆池以备后用。将泥浆池产生的沉渣集中回收至废浆池中，然后将废浆运至指定的处理场所。成槽开挖后，在清理孔内的杂质以及在灌注混凝土的过程中，用泥浆泵回收置换的泥浆，并对其进行净化处理，以备后用。泥浆的性能指标关系到成槽质量。基于此，工程人员应该在不同的地质条件下，根据现场的实际情况调整泥浆的性能。例如，在砂性土层中，提高泥浆的黏度和比重，可以有效防止槽壁坍塌。经过实践验证发现，在砂性土层中，若将泥浆的黏度提高15%左右，比重提高0.1左右，与未调整性能参数之前相比，成槽的坍塌率最高可以降低30%。

3.4液压抓斗机施工

3.4.1开槽施工

采用移动式钢板导墙施工法，导墙的长度为8m，钢板的厚度为22毫米，钢板之间的宽度净值为0.55m，两侧翼展均为0.6m，高为1.2m。由于钢板导墙在埋入地层时，中间位置会出现严重变形的情况，因此需要在距离其底部约0.25m的位置焊接槽钢，以强化导墙的稳定性。当施工导墙满足设计强度的要求后，在现场安装抓槽机。根据本次工程中有关防渗墙施工现场的勘察结果选择机械设备，在进行成槽作业时，选用了SG35-SG45A型液压抓斗钻机。这一型号的钻机具有良好的作业效果。在进行抓槽操作之前，先用固壁泥浆充盈导墙，防止坍塌。在此过程中，固壁泥浆面应该低于导墙顶面，并且二者之间应该相距2.5～5.5米。一期槽抓槽时，应该先从两端开始作业，最后完成中间作业。如果在施工过程中遇到硬质地层，抓槽机难以进尺。此时，作业人员可以利用CZ2O-CZ25型冲击钻机完成作业任务。冲击钻机可以利用冲击效应破碎岩石，解决成槽困难的问题。虽然在实际施工中，采用冲击钻机成槽的时间明显长于抓斗钻机，但使用前者能够更好地保障成槽质量。

3.4.2清孔验槽

在验收环节，当终孔的质量达到设计要求后，作业人员可以利用6BS反循环泵置换槽内的泥浆，将槽内残留的泥沙和钻渣输送至泥浆池中，通过重力作用进行自然沉淀，从而分离出杂质。然后，从泥浆池中抽取泥浆输送到槽内，通过反复循环，直至将槽底的淤积厚度控制在设计范围内。在二序槽清孔验收中，应该注意检查接头处的泥皮情况。具体来讲，利用钢丝刷刷洗接头处，并实时观察钢丝刷的外观状态，如果没有明显的泥皮残留，即为检查合格。验收后，按照验收程序，现场质检员需要填写《清孔验收合格证》，现场监理在审核无误后，签字确认，然后才能下设导管。清孔换浆是槽孔处理环节的主要作业内容之一，一般使用泵吸法进行处理，在完成清孔换浆操作后，等待一小时再检验，主要检查孔内泥浆是否清除干净，孔壁结构是否稳定等。待清孔检验合格后，在五小时内进行浇筑作业，以防止槽孔与外部环境过度接触，从而导致塌孔、渗漏等问题的发生。经检验，防渗墙接头的渗漏率不超过5%。

3.4.3混凝土防渗墙施工

在安装导管、接头管时，泥浆下混凝土浇筑采用直升导管法。这种方法能确保混凝土在泥浆环境下顺利浇筑。为保障导管连接的可靠性，管节接头采用快速连接方式，连接完成后，需进行封闭试验，以此检验连接的密封性，避免在浇筑过程中出现漏浆现象。当一个槽孔需使用两套导管时，导管中心距要严格控制在4m以下，同时导管中心至槽孔端部或接头管壁面的距离应保持在1-1.5m之间，这样的间距设置能保证混凝土均匀分布，防止出现浇筑死角。若槽孔底部高差超过3m，导管需布设在对应范围内的最低处，并从低到高进行浇筑，确保混凝土能充分填充槽孔底部。接头管布置在一序槽的两端，一序槽浇筑导管布设完成后，立即安装接头管，安装时要紧靠一序槽两端端部，同时采取诸如加固支撑等一系列固定措施，防止混凝土浇筑时接头管发生漂移或位移，保证接头的准确性和稳固性。

混凝土浇筑时，在开始浇筑前，先在导管内部放置一个可浮起的隔离物体，目的是将混凝土与导管内的泥浆隔开。浇筑时，先注入少量水泥砂浆，其作用是润滑导管内壁，确保混凝土顺利下滑。紧接着立即注入适量混凝土，利用混凝土自身的压力挤出隔离物体，并使混凝土完全埋住导管底端，这一操作能有效防止泥浆混入混凝土中。在浇筑过程中，要合理控制混凝土面的升高速度，保证各处高差不超过4米，避免因混凝土面上升不均导致墙体出现质量问题。同时，在孔口处利用盖板防止混凝土在浇筑过程中洒落至槽孔内，确保施工现场的整洁与安全。

3.5质量控制与验收

过程质量控制：在施工过程中，建立严格、完善的质量控制体系，对每一道工序进行全程监控。定期检查泥浆性能、槽段尺寸、孔斜率等指标，确保符合设计要求。对塑性混凝土原材料的质量进行严格把关，每批次材料都要进行全面检验，保证混凝土质量的稳定性。通过信息化管理手段，实时记录和分析施工数据，及时发现和解决质量隐患。

验收标准与程序：按照相关的工程质量验收标准，对防渗墙进行分项、分部及单位工程验收。除了常规的墙体厚度、强度、渗透系数等检测外，还采用无损检测技术，如地质雷达、超声波检测等，对墙体的完整性进行全面检测。验收程序严格按照自检、互检、专检以及监理验收的流程进行，确保每一道工序都合格后才能进入下一道工序。对验收中发现的问题，及时整改，复查合格后方可进入下一阶段施工。

4结语

综上所述，薄型塑性混凝土防渗墙施工工艺凭借其科学性与高效性，为洞庭湖堤防渗控制工程筑牢了坚实防线。通过严格把控设计与施工的每一个环节，从前期的场地准备、精确测量，到施工中的槽段划分、泥浆系统构建，再到混凝土浇筑及质量控制，有效解决了洞庭湖堤长期面临的渗漏难题。这不仅保障了洞庭湖区的防洪安全与生态稳定，也为我国水利工程领域在处理类似复杂地质条件下的防渗问题提供了宝贵的实践经验与技术范例，推动水利工程建设迈向新的高度。

参考文献

[1]张伟，袁文俊，严周为.一体化组合围堰技术在水利工程中的应用[J].江淮水利科技，2023（05）：11-12

[2]韩蕊勤.浆砌石重力坝渗透规律及其防渗帷幕数值模拟研究[J].水利科技与经济，2023（10）：51-52

[3]贺仁臣.基于数值模拟的土石坝防渗墙渗流稳定性分析[J].水利科技与经济，2023（10）：164-166.

[4]肖龙飞.探究水利工程施工技术关键要点[J].低碳世界，2023（10）：19-21.

作者简介：乔钲涵（2006.6.7-）汉，男，山东烟台人，就读于长沙理工大学，处于本科阶段。