【摘  要】 黄壁庄水库副坝垂直防渗墙总截渗面积近30万m2，且地质条件异常复杂，基础渗漏严重。针对这种情况，施工中采用了适用于具体地层条件
的技术设备，工程建成一年多，经检测分析工程运行正常。
【关键词】　垂直防渗；防渗墙；施工；黄壁庄水库
中图分类号：TV543（222）               文献标识码：B             文章编号：1000-0860（2005）04-0072-03
                      Construction of vertical anti-seepage system in secondary dam
                                        for Huangbizhuang Reservoir
                                                 SUN Ji-jiang, LI Ji-dong
        (Hebei Reseaech Institute of Investigation and Design of Water Conservancy and Hydropower, Tianjin  300250, China)  
Abstract:   The  total  cutoff  area  of  the vertical anti-seepage wall,the largest one within the similar projects in the world at
present,  in the secondary dam for Huangbizhuang Reservoir is about 0.3 million m2 with a complicated geological condition  and  heavy
seepage from the foundation. During  the  construction  the  technical  equipments  suitable  for the geological condition in site are
adopted. At  present the project has been completed for one year more and the operation is demonstrated to be satisfactory through the
inspection and the analysis concerned. 
Key words: vertical anti-seepage system; anti-seepage wall; construction; Huangbizhuang Reservoir
    黄壁庄水库副坝原采用水平防渗，由于存在铺盖裂缝、坝顶裂缝、坝后渗透破坏和减压井、排水沟涌砂淤堵等影响大坝安全问题，现加固处理改水平
防渗为垂直防渗，包括：混凝土防渗墙、高压旋喷墙、高压摆喷墙和基岩灌浆。防渗工程于1999年3月1日正式开工,至2003年9月25日完工，2003年11月投
入正常蓄水运用。
1  混凝土防渗墙
    防渗墙工程划分为4个标段，由4个单位承担施工。
1.1  主要施工方法及工艺要求
    由于原副坝坝顶宽度仅为6m，因此将坝顶129.20～127.00m高程部分拆除,形成高程为127.00m、宽度为23～31m的施工平台。为保证工程汛期安全，在
施工平台上游侧构筑小埝。防渗墙导墙采用钢筋混凝土结构，导墙上游布置钻机工作平台，下游布置抓斗工作平台、倒浆平台及交通道路。
    防渗墙造孔采用钻劈法、钻抓法或二者相结合，泥浆护壁。当遇到大漂石或坚硬岩层难以钻进时，辅以重凿或爆破法。槽孔施工分两期，一期槽孔长
5.2～8.0m，二期槽孔长7.4～8.6m。孔位偏差不大于3cm；孔斜率接头孔不大于0.6%,其他不大于0.4%。钻到设计深度后，经岩样鉴定，确认满足要求后终
孔。槽孔终孔后由建设、监理、设计和施工四方联检验收。
    清孔换浆采用泵吸法或抽筒法。要求泥浆3项指标（马氏漏斗粘度、密度、含砂量）合格，孔底淤积厚度小于10cm,二期槽孔接头孔刷洗合格。
    造孔采用膨润土拌制泥浆护壁。造孔、清孔和浇筑混凝土置换的泥浆均进行净化回收利用，部分废浆经排浆沟流入坝后沉淀池。造孔施工产生的钻渣
泥屑和泥浆沉淀物采用机械和人力集中清除，运至指定弃渣场，满足环保要求。
    混凝土工作性能为：坍落度18～22cm，扩散度34～40cm，坍落度保持15cm以上的时间不小于1.0h， 混凝土初凝时间不小于6h，终凝时间不大于24h，
混凝土密度不小于2100kg/m3。
    混凝土由建设单位委托河北省水利工程局工地拌和站集中供应，共设置2座拌和楼。 每座拌和楼安装JS-150型1.5m3强制式混凝土拌和机2台，使用计
算机控制自动称量配料,总生产能力200m3/h。后期Ⅳ标4+036.30～4+165.10段由中国水利水电基础工程局自建750型电子自动控制拌和站供应混凝土，生
产能力37m3/h。
    施工前期拌和站按200m3混凝土取1组抗压强度试验试件， 2000年后按每槽孔上下部各取1组试件，进行力学试验。槽孔口进行坍落度和扩散度检验。
混凝土由拌和楼至槽孔口采用6m3混凝土拌和车运输，采用直升导管法浇筑入槽。设计墙顶高程125.50m，施工控制终浇高程126.00m。
    墙段连接采用钻凿法，部分采用接头管法。墙段连接部位最小厚度不小于75cm。
1.2  施工中漏浆塌孔
    由于副坝坝基地质条件复杂，地层中存在严重渗漏层和易流失的砂层，因此在混凝土防渗墙施工过程中，普遍发生了泥浆漏失、槽孔坍塌等险情，最
严重的导致坝体塌坑或塌陷。对通常的泥浆漏失、槽孔坍塌现象，多用冲击钻机造孔，发挥其挤密地层的能力，少用抓斗造孔；划小槽孔，槽孔最小长度
调至4.8m；加大施工间距，相邻两个机组的间隔距离保持3～5个槽孔；尽量减小对地层的过度扰动，减小施工荷载对地基和槽孔的压力；备足堵漏材料，
对漏浆槽孔填入大块石以及碎石、粘土球、水泥、水玻璃等，反复填堵，稳步钻进；对发现可能存在的架空层、大裂隙、溶洞等漏失通道进行预灌浆。个
别部位下设大口径钢管堵漏护壁施工。
1.3  原材料及质量控制
    防渗墙的原材料主要有水泥、粉煤灰、外加剂和砂石集料。混凝土拌和及施工用水自水库抽取。水泥均为P.O 32.5普硅水泥。粉煤灰均为Ⅱ级粉煤灰
外加剂为河北省外加剂厂产品。砂石集料产自行唐县南伏砂场和鹿泉石料场。以上材料均按规定取样，由河北省水利工程质量检测中心站检测合格。
1.4  工程质量检查
    质量检查包括施工质量检查、混凝土质量检查、墙顶开挖检查、墙体钻孔取芯及注水试验检查等。
    施工过程质量检查即工序质量检查，各单位按ISO9000质量体系和“三检制”管理。 由监理、建设、设计和施工单位四方联合进行终孔验收和清孔验
收。混凝土浇筑过程由值班监理旁站，确保每一个槽孔的各项施工技术指标符合设计要求。
    混凝土拌和站从1999年4月至2002年6月，共生产4个标段733个槽孔的混凝土267989.35m3。 按规范和设计要求对混凝土原材料、混凝土拌和物、混凝
土试件进行了大量的检验。
    防渗墙施工完成以后，对墙顶混浆层挖除，检查墙顶高程及接缝是否符合设计要求，部分墙段在接缝的上游侧开挖探井，检查接缝宽度和夹泥情况。
检查表明，各标段墙顶终浇高程满足不低于125.50m的要求，大部分墙段间接缝接触紧密，个别缝宽3～5cm， 充填泥皮和混凝土碎块。
    防渗墙施工完成以后，沿轴线共布置墙体取芯检查孔79个，进尺4343m。检查孔平均间隔距离63.95m。每孔均进行注水试验,取混凝土芯样送河北省水
利工程质量检测中心站分别进行抗压、弹模、抗渗试验，部分孔由黄河水利委员会物探总队进行弹性波CT测试。
2  高压旋喷防渗墙
2.1  工程施工
    高压旋喷采用三管法两工序施工。钻孔采用膨润土泥浆固壁，钻至确认基岩面后，继续入岩0.5m终孔。控制单孔孔斜率不大于0.8%。高喷管入孔前，
先孔外用气、水进行试喷，正常后入孔至预定深度。按照技术参数在原地进行试喷，待孔口返浆密度大于1.2g/cm3后，根据地层情况，依照规定提升高喷
管。进行自下而上的高喷作业。施工过程中对水泥及水泥浆进行抽检。P.O 32.5水泥过80μm方筛筛余量不大于5%，抽检结果要合格。 采用比重秤测量水
泥浆液密度，检查结果要合格。静压注浆，高喷结束后，将喷头提升至孔口，继续向孔内注浆，直至浆液将钻孔充满。 随着水泥浆的凝固， 浆面下沉要
随时补浆， 直至填实为止。高压旋喷防渗墙共完成高喷孔661个，钻孔进尺18415.32m，高喷灌浆17138.67m，水泥用量共计18007.64t，单位水泥用量1.0
5 t/m。
2.2  质量检查
2.2.1  渗透性试验
    注水试验共钻检查孔52个，计算出墙体渗透系数范围9.16×10-6～2.50×10-8cm/s，其中多数为10-6cm/s量级。
2.2.2  力学试验
    由检查孔取芯进行力学性能试验，抗压试验和抗折试验各40组。试验成果：土层部位抗压强度6.1～22.7MPa,抗折强度0.9～4.4MPa；砂层部位抗压强
度8.8～28.2MPa，抗折强度2.8～9.3MPa。
2.2.3  墙体开挖厚度抽检
    在桩号0+264.47～0+268.40段，位于防渗墙的一侧开挖一尺寸为3.97m×2.0m×7.7m的竖井。经观察，墙体连接情况较好,实测墙体半墙厚度一般为0.
6～0.8m，最大为1.1m，最小为0.30m，仅个别部位略小于0.30m。
3  高压摆喷防渗墙
3.1  工程施工
    采用三管法施工，方法与高压旋喷类同。高压摆喷防渗墙共完成高喷孔168个，钻孔进尺3737.60m， 高喷灌浆2061.22 m，水泥用量1199.95 t，单位
水泥用量0.58t/m。
3.2  质量检查
    采用围井法进行质量检查。以高压摆喷孔B44、B43为一边，增补W1～W4共计4个高压摆喷孔，组成一个围井，面积约为5.6m2，围井中心钻一检查孔，
进行注水试验，测得渗透系数K=2.96×10-6cm/s。
4  混凝土防渗墙墙底基岩灌浆
4.1  基岩灌浆目的
    副坝防渗主要采取垂直混凝土防渗墙结构作封闭处理，为避免因成墙后所承受的水力梯度过大而造成地质条件不良地段的基岩渗透破坏和侵蚀加剧，
需对基岩中的溶洞、破碎带及渗漏严重地段进行灌浆处理。
4.2  基岩灌浆施工
    钻孔施工程序主要为：孔位放样→钻机定位→覆盖层造孔至岩面→套管护壁→基岩钻进。覆盖层厚52～55m，钻孔深度65～68m，基岩中进尺13m。覆
盖层地层主要为坝体土、壤土、中粗砂、卵砾石，其下为基岩。基岩主要为硅质灰岩或大理岩， 表层多为强风化，岩石破碎，局部发育有溶沟、溶槽、
溶洞，充填物疏松，渗漏一般较大。覆盖层中钻进采用套管跟进法或泥浆护壁钻进法至基岩，下入89 mm护壁管。基岩中采用76 mm金刚石钻头回转钻进。
    灌浆分为先导孔和灌浆孔两类，前者采用自上而下孔内卡塞灌浆法， 后者采用自下而上孔内卡塞灌浆法。 灌注浆液采用纯水泥浆，浆液水灰比采用
5、3、2、1、0.8、0.6（或0.5）6个比级。灌浆分为两工序。灌浆长度上部第一段为4.0 m，下部第二段为8.0m。 灌浆压力1.2MPa（全压力）。基岩段根
据灌浆方法分别采用分段压力灌浆封孔法和压力灌浆封孔法。覆盖层中，卵石层采用砾石封孔，砂层采用粗砂封孔，每次填料高度小于1m，分层捣实。土
层采用膨胀水泥砂浆封孔。封孔时边起拔套管边填料。
4.3  工程量完成情况和灌浆资料简析
    副坝混凝土防渗墙墙底基岩灌浆为一个单位工程,共划分为9个分部工程、30个单元工程。基岩灌浆共完成灌浆孔559个，钻进37213m，灌浆长度6881
m，注入水泥466586kg，单位注入量67.8 kg/m。灌浆分为两序施工，各标段Ⅱ序孔单位注入量较Ⅰ序孔有较明显的减少，符合灌浆一般规律。
4.4  基岩灌浆质量检查
    共布置检查孔30个，压水试验80段，透水率小于5 Lu为79段，合格率98.8%。不合格的一段，其桩号为4+337.40，位于8.3标段第8分部第2单元，孔深
50.96～54.70m为溶洞，压水试验不返水，进行灌浆处理，注入水泥5.6t。补打检查孔，压水试验两段透水率分别为0.6Lu、1.08Lu，达到合格标准。
5  垂直防渗工程施工质量总体评价
    混凝土防渗墙、高喷防渗墙、混凝土防渗墙底基岩灌浆施工质量满足设计要求。对槽孔漏浆、坍塌等特殊情况的处理措施合适，确保了该段防渗墙施
工顺利完成。 防渗工程竣工后， 防渗效果显著。 混凝土防渗墙上下游测点水位差比较大， 桩号 1+765.60、2+367.00、3+124.00、3+870.00、4+064.0
0等断面同高程上下游测点水头差约为16～17m。防渗墙后测压管水位削减也较大,测点044、059、074、084等水位削减约10m左右。坝下游减压井水位下降
较大，坝脚无渗水出露,排水沟无水。从总体上看，副坝垂直防渗工程施工质量是好的，满足设计要求，可保证坝基渗透稳定和大坝安全。