水库大坝加固中基于槽孔施工的防渗墙关键技术与质量控制研究

摘要：防渗墙作为水库大坝加固中的关键结构，其施工质量直接关系到大坝整体的安全性与使用寿命。近年来，槽孔法施工技术在防渗墙构筑中得到广泛应用，尤其在复杂地质条件下展现出显著优势。本文围绕槽孔施工技术展开，系统介绍了其施工原理与工艺流程，深入分析了导向墙施工、成槽质量控制、塑性混凝土灌注等关键技术，并进一步构建起完整的施工质量控制体系，为提高防渗墙施工质量、保障水库安全运行提供理论与实践依据。

1 槽孔防渗墙施工技术原理与工艺流程

1.1槽孔成墙施工技术概述

槽孔防渗墙技术是一种通过机械设备在坝体或坝基中开挖长条形槽孔，并在其中灌注防渗材料形成连续墙体的施工方法。该技术具有成墙连续性强、渗透性低、适应地质条件广泛等优势。常用成槽机械包括液压抓斗、冲击钻等，能有效应对岩土层多样化的挑战。槽孔施工过程中辅以泥浆护壁，既稳定孔壁，又携带钻渣，有效控制施工风险。

随着施工设备的智能化、成槽工艺的标准化提升，槽孔成墙施工的效率和质量得到了显著提升。相比传统灌浆或砌石方法，槽孔防渗墙施工更适用于深层渗漏处理、高水头坝基加固及软弱地基改良，为水库安全运行提供了有力保障。

1.2防渗墙结构与材料设计

防渗墙结构通常为地下连续墙结构，墙体厚度一般为0.6～1.2m，深度可达30m以上，视工程需要决定。墙体材料以塑性混凝土为主，其流动性好、抗渗性强、变形适应能力高。塑性混凝土由水、水泥、黏土、膨润土、砂石、外加剂等构成，其中膨润土赋予其良好的变形能力，能适应坝基沉降或震动等不利工况。

设计时需综合考虑坝体渗漏特征、坝基地质条件、施工可达性等因素，合理确定墙体断面尺寸、埋深范围及嵌岩深度。一般建议防渗墙底部嵌入强风化岩层1.0～1.5m，以确保抗滑稳定和密闭性能。材料选配过程中，还应进行试验比选，确保所用混凝土满足《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》（SL174-2014）规定的密实度、强度及渗透系数等技术指标。

1.3槽孔施工工艺流程

槽孔施工一般包括放线定位、导向墙施工、机械成槽、泥浆护壁、清孔换浆和导管灌注混凝土等步骤。放线定位精度直接关系到墙体位置正确性，应采用全站仪、激光仪辅助完成。导向墙作为施工起始结构，需具备一定强度和抗冲击能力，常采用C25钢筋混凝土制成。

成槽过程中，施工机械需沿导向墙轨迹逐步深入，机械抓斗或冲击钻应保持垂直，严禁偏移。泥浆护壁的作用尤为关键，泥浆黏度、比重、含砂率等性能必须稳定在设计范围，确保孔壁不塌、不堵、不串孔。成槽完成后进行清孔作业，移除底部沉渣并更换新鲜泥浆，方可开展导管下设与混凝土水下灌注。灌注全过程应连续进行，严禁断浇，确保墙体结构连续性和密实性。

2 槽孔施工关键技术分析

2.1 导向墙与放线控制精度要求

导向墙为成槽机械提供轨迹引导，是保障槽孔精度的重要设施。施工前需依据设计图纸精确放线，使用全站仪、水准仪等仪器确保定位准确。导向墙内净宽、纵轴线偏差、墙体垂直度均应严格控制在规范范围内（如纵向偏差±10mm，垂直偏差不大于0.4%），避免成槽偏离设计轴线。

放线与导向墙施工阶段，应同步进行隐蔽工程验收记录，确保每个施工段的中心轴线与设计图一致。遇到特殊地质地段，如倾斜软岩、砂层、碎石层等，还应考虑辅助支护或加宽导向墙以增强成槽控制能力。导向墙内外侧设立护栏和限位桩，避免机械偏移和结构扰动，提升操作精度。

2.2 成槽质量控制要点

成槽质量决定防渗墙结构稳定性。成槽深度、槽壁垂直度、泥浆性能为控制重点。泥浆比重应控制在1.05～1.30g/cm³之间，黏度30s以内，含砂率<3%。施工过程中应保持泥浆液面高于导向墙不少于30cm，防止塌孔。

槽底沉渣是影响防渗效果的重要隐患，必须在清孔过程中彻底清除。应采用带刷抓斗和抽渣装置，结合气举反循环系统进行两轮清孔，确保沉渣厚度小于5cm。每完成一个槽段，应进行孔斜率测量，倾斜率应控制在1.0%以内，槽壁垂直度应控制在1/300以内，确保结构稳定性。

2.3 塑性混凝土灌注技术

防渗墙混凝土浇筑采用水下导管灌注法。导管应预先进行水密试验，保证接口不漏浆。导管埋深控制在2.0～4.5m，最小不小于3m。灌注过程需连续进行，避免离析和冷缝。混凝土浇筑速率应≥2m/h，混凝土初凝前（6h内）完成全部浇筑。使用隔离球、测探器等设备实时监测混凝土上升高度，确保墙体均匀性。

此外，应建立混凝土拌合物供应保障机制，设专用泵送通道和贮料设备，避免运输中断影响连续灌注。若遇设备故障造成灌注中断，应在30分钟内恢复供料，并通过搅拌均化或补料措施防止冷缝出现。浇筑完成后应及时进行顶端整平与护盖施工，防止风干和杂物侵入。

3 施工质量控制体系构建

3.1 材料质量控制

塑性混凝土主要原材料包括水泥、砂石、膨润土、黏土等。开工前应对其进行物理、化学性能检验，确保其符合相关规范（如SL174-2014等）。施工期间按槽段预留试块，分别检测其抗压强度、抗渗性和弹性模量，确保材料性能满足设计要求。

尤其需要关注黏土和膨润土的颗粒组成和塑性指数，关系到混凝土的整体粘结性和防渗性。现场应配备流变仪、坍落度筒、比重计等仪器，动态监测各批混凝土性能波动情况，必要时重新调整配合比或更换材料批次。

3.2 施工过程监测与控制

施工全过程需实施动态监控，涵盖放线、成槽、换浆、灌注等各阶段。应用施工记录表、泥浆性能检测仪、导管埋深监测器等设备实时记录数据，设专人负责施工日志管理。对成槽深度、槽壁平整度、孔底沉积物厚度等指标进行定期抽查，并建立预警机制，及时纠偏。

在关键节点设立旁站监理，对导向墙验收、成槽质量确认、灌注首车混凝土质量等工序实施专项验收。施工单位应建立自检、互检、专检三级检查机制，确保每一道工序闭环管理，切实提升整体工程质量。

3.3 成墙质量检测方法

成墙质量可通过取芯检测、高密度电法、超声波检测等手段实现全面评估。以每10个槽段为单位布置试验段，检测混凝土抗压强度（目标值45MPa）、弹性模量（1130MPa）、渗透系数（<10cm/s）等。施工完成后结合渗压计和坝后截渗沟水位等监测数据分析防渗效果，为后续运营维护提供参考依据。

在必要时，还可采用数字孪生建模手段，对施工过程参数与实测数据进行动态比对与可视化展示，实现全过程质量追踪与风险评估。墙体若存在质量问题，可采用补注、重新成槽等方式处理，确保工程质量达到验收要求。

5 结论

槽孔施工法在水库防渗墙工程中具备显著优势，尤其在复杂地质条件下施工适应性强、成墙质量高。通过构建完善的施工质量控制体系，强化导向墙放线精度、泥浆与混凝土性能控制及施工过程监测，可有效提升防渗墙的结构完整性和防渗能力。

研究发现：槽孔施工技术能大幅度提升水库加固工程的防渗效果，尤其在长年运行水库或高水头渗流压力大的工程中，防渗墙的施工精度和材料性能对整体坝体稳定至关重要。未来建议加强防渗墙施工标准化管理，结合智能化监测和数字建模手段，推动水库大坝加固工程质量与安全水平的同步提升，为我国水利工程可持续发展奠定技术基础。

参考文献

[1]沈志新.水库除险加固中坝基防渗墙施工技术的优化分析[J].水上安全，2024，（24）：7-9.

[2]罗永华.塑性混凝土防渗墙在水库维修加固工程中的应用[J].甘肃水利水电技术，2024，60（11）：56-59+64.

[3]杨金宇.混凝土水库大坝防渗墙施工质量控制技术研究[J].中国高新科技，2024，（22）：152-154.