水利工程之防滲墻施工技術

1、水利工程之防滲墻施工技術隨著我國水利水電和整個國民經(jīng)濟建設的發(fā)展，防滲墻技術不斷向深度、難度和廣度發(fā)展， 取得新的進展。但由于該項技術的特殊性及其適應的局限性，仍然存在一些工程問題。1 我國水利水電工程的現(xiàn)狀我國水利水電樞紐工程數(shù)量繁多，分布廣，壩型多樣化，在防洪減災的同時也為生產(chǎn)和生活提供水源。然而，隨著許多水利工程的漸久，都在不同程度上存在一些病險問題：滲透破壞、滑坡、開裂和沒治等等，其中以滲透破壞最為常見。滲透破壞主要表現(xiàn)在以下幾方面。1）堤身物質組成的不均勻性和填筑密實度的不均勻性造成的，如部分堤段堤身壤土為粉細砂、砂壤土或存在孔洞、裂縫等。2）筑堤時未清基，堤身堤基接觸帶物質較混雜，

2、存在透水性較強的砂層、砂土層，導致壩基滲漏、滲透破壞等。文章結合個人工作實踐經(jīng)驗，以防滲墻為主， 探討水利防滲加固施工技術，提高我國水利事業(yè)發(fā)展水平。2 防滲墻的作用與結構特點防滲墻是一種修建在松散透水地層或土石壩 （堰）中起防滲作用的地下連續(xù)墻。由于結構可靠、防滲效果好、適應各類地層條件、施工簡便以及造價低等優(yōu)點，在國內外水利工程中得到廣泛的應用。1）防滲墻是一種防滲結構，但是它的作用已遠遠超越了防滲的范圍，可用來解決防滲、防沖、加固、承重及地下截流等水利工程問題。具體的運用主要有以下幾點：防止控制閘、壩基礎的滲流；防止控制土石圍堰及其基礎的滲流；防止泄水建筑物下游基礎的沖刷；加固一些有病害

3、的土石壩及堤防工程；作為一般建筑物基礎的承重結構，起到承重作用；欄截地下潛流，抬高地下水位，形成地下水庫。2）防滲墻的類型較多，但從其構造特點來說，主要是兩類：槽孔（扳）型防滲墻和樁柱型防滲墻，槽孔（扳）型防滲墻是我國水利水電工程中混凝土防滲墻的主要型式。3）防滲墻系垂直防滲措施，其立面布置有兩種型式：封閉式與懸掛式。封閉式防滲墻是指墻體插到基巖或相對不透水層一定深度，以實現(xiàn)全面截斷滲流的目的。而懸掛式防滲墻， 墻體只深入地層一定深度，僅能加長滲徑而無法完全封閉滲流。4）對于高水頭的壩體或重要的圍堰，有時設置兩道防滲墻一共同作用，按一定比例分擔水頭。這時應注意水頭的合理分配，避免造成單道墻承受

4、水頭過大而破壞，這對另一道墻也是很危險的。5）防滲墻的厚度主要由防滲要求、抗?jié)B耐久性、墻體的應力與強度及施工設備等因素確定。其中防滲墻的耐久性是指抵抗?jié)B流侵蝕和化學溶蝕的眭能，這兩種破壞作用均與水力梯度有關。目前，防滲墻厚度 d（m）主要是根據(jù)水力梯度考慮確定的，即：d=H/J。J。=Jmax/K式中：H 為防滲墻的工作水頭； J。為防滲墻的允許水力梯度； Jmax為防滲墻破壞時的最大水力梯度；K 為安全系數(shù)。6）不同的墻體材料具有不同的抗?jié)B耐久性，其允許水力梯度值J。值也就不同。如普通混凝土防滲墻的J。一般在 80100，而塑眭混凝土因為其抗化學溶蝕性能較好，Jmax可達 300，J。一般在

5、 5060。3 防滲墻的墻體材料水利工程防滲墻在墻體材料的選擇，按其抗壓強度和彈性模量，一般分為剛性材料和柔性材料。 可根據(jù)水利工程性質和技術經(jīng)濟等客觀因素比較后，選擇合適的墻體材料。剛性材料包括普通混凝土、 黏土混凝土和摻粉煤灰混凝土等， 其抗壓強度大于 5 MPa；彈性生模量大于 10?000 MPa。柔性材料的抗壓強度則小于 5 MPa，彈性模量小于 10?000 MP。，包括塑陛混凝土、自凝灰漿和固化灰漿等。 另外，現(xiàn)在有些工程開始使用強度大于 25 MPa 的高強混凝土， 以適應高壩深基礎對防滲墻的技術要求。 當前防滲墻在墻體材料上主要有以下幾種：普通混凝土；黏土混凝土；粉煤灰混凝土

6、；塑性混凝土；自凝灰漿；固化灰漿。4 水利工程防滲墻的類型和主要特點不同的水利工程對防滲墻有不同的要求，成墻工藝上也有所不同。4.1 多頭深層攪拌成墻技術這種技術是多頭深層攪拌樁機一次多頭鉆進，把水泥漿噴入土體并攪拌，使土體與水泥漿液混合凝固成一組水泥土樁，樁與樁搭接形成水泥土防滲墻，目前最大成墻深度為22 m，水泥土滲透系數(shù) 0.3MPa。多頭深層攪拌成墻技術的優(yōu)點在于施工簡便、無泥漿污染、造價較低，適用于粘土、砂土、淤泥和砂礫層。多頭深層攪拌水泥土防滲墻防滲效果明顯，防滲質量可靠，投資最經(jīng)濟、最有效，具有一定發(fā)展前景。4.2 鋸槽法成墻技術鋸槽法成墻技術： 在先導孔中鋸槽機的刀桿以一定的傾

7、角一邊作上下往復切割運動， 一邊以 0.8 m/h1.5 m/h 的速度（根據(jù)地層狀況）向前移動開槽；被鋸切割下來的土體可由反循環(huán)或正循環(huán)方式的排渣系統(tǒng)排出槽外，并采用泥漿護壁。澆筑塑性混凝土，形成寬度為0.2m0.3 m 的防滲墻體。鋸槽機由行走底盤、動力及傳動系統(tǒng)、刀桿及支架加壓系統(tǒng)、排渣系統(tǒng)、起重設施及電氣控制系統(tǒng)組成；傳動方式有機械式與液壓式兩種。以不同規(guī)格的刀桿進行組合，槽寬，可達0.2 m0.5 m，深度可達 40 m。優(yōu)點：連續(xù)成槽、 工效高、墻體連續(xù)、質量好，且成墻深，適應于粘土、砂土和卵石粒徑小于100 mm 的砂礫石地層；還可以采用自凝灰漿、 固化灰漿形成不同強度和抗?jié)B指標

8、的防滲墻。4.3 鏈斗法成墻技術鏈斗法成墻技術即是由鏈斗式開槽機排樁上的旋轉鏈斗取土，同時將斜放的排樁下放到成墻深度，開槽機前進開挖溝槽， 并采用泥漿護壁，其澆筑混凝土方法類似鋸槽法。鏈斗式開槽機的開槽寬度為16 cm50 cm，深度可達 10 m15 m。適應于粘土、砂土和粒徑小于槽厚的、含量小于30%的砂礫石地層。4.4 薄型抓斗成墻技術薄型抓斗成墻技術即是： 采用斗寬為 0.3 m 的薄型抓斗挖土開槽，泥漿護壁，澆筑塑性混凝土或用自凝灰漿形成薄壁防滲墻，最大成墻深度可達 40 m。適用于粘土、砂土及卵石和砂礫的含量與粒徑在一定范圍內的土層。4.5 射水法成墻技術射水法成墻技術的設備主要由

9、造孔機、混凝土攪拌機和澆筑機組成。其技術即是利用造孔機成型器內的噴嘴，射出高速水流來切割土層，成型器上下運動切割修整孔壁，采用泥漿護壁，正循環(huán)或反循環(huán)出渣。槽孔形成后，澆筑水下混凝土或塑性混凝土， 形成薄壁防滲墻。成墻厚度為 0.22 m0.45 m，深度可達 30 m。成墻垂直精度可達1/300，適應于粘土、砂土和粒徑小于100 mm 的砂礫石地層。5 槽孔（板）型防滲墻的施工工藝雖然在應用范圍、 構造形式和墻體材料等方面存在各種類型的防滲墻，但是因為防滲墻在施工程序與工藝上有些類似， 所以文章主要簡單介紹槽孔（板）型的防滲墻的施工工藝。槽孔（板）型的防滲墻是由一段段槽孔套接而成的地下墻，

10、施工工藝主要包括： 造孔前的準備工作；泥漿固壁與造孔成槽；終孔驗收與清孔換漿；槽孔澆筑；全墻質量驗收等過程。根據(jù)施工圖的要求，結合實際情況，相對以往的沖擊鉆造孔， 在垂直度、材料能源以及施工速度方面明顯落后于液壓抓斗， 特別是對于地基不良的地形， 沖擊鉆造孔易塌孔及造孔傾斜等毛病及其他弱點暴露無疑，采用的 BH7 與 BH12在以上幾個方面將遠遠優(yōu)于沖擊鉆； 另外，處理基巖的能力更強， BH7 與 BH12的抓斗斗體自重達11 t，它們能直接沖擊處理硬度在16 KPa以內的巖石。所以“液壓抓斗直接成槽法”得到了廣泛應用，同時槽段連續(xù)采用反弧形接頭管法，抓斗清渣清孔法、CMC 泥漿固壁，下導管澆

11、筑砼。1）造孔前的準備工作是防滲墻施工的一個重要環(huán)節(jié)。首先根據(jù)防滲墻的設計要求和槽孔長度劃分，做好槽孔的測量定位工作，并在此基礎上，設置導向槽。導向槽沿防滲墻軸線設在槽孔上方，用于控制造孔的方向，支撐上部孔壁。它對于保證造孔質量， 預防塌孔事故。導向槽的凈寬一般等于或略大于防滲墻的設計厚度，高度以l.5 m2m 為宜。為了維持槽孔的穩(wěn)定要求導向槽底部高出地下水位0.5 m 以上。同時為了防止地表積水倒流和便于自流排漿，其頂部高程應比兩側地面略高。2）成槽方法主要采用液壓抓斗直接抓取施工，第一期槽孔采用反弧形結頭管， 第二期槽孔采用刷壁清刷接頭處泥皮雜物，抓斗直接抓取沉渣清孔。在造孔前，須用10 cm 方木支撐于導墻內，防止導墻坍塌?；A與導墻后回填土應分層夯實。為分散壩面的施工荷載，避免壩體受力集中，出現(xiàn)漏漿、塌槽等事故，采取分層推移建槽施工方法。每段槽孔施工劃分為一序和二序，施工順序為：先一序，后二序。循環(huán)施工，直至完成全部槽段。3）固壁泥漿和泥漿系統(tǒng)：在松散透水的地層和壩（堰）體內進行造孔成墻，如何維持槽孔孔壁的穩(wěn)定是防滲墻施工的關鍵技術之一。泥漿固壁是解決這類問題的主要方法。泥漿固壁原理： 由于槽孔內的泥漿壓力要高于地層的水壓力， 使泥漿滲入槽壁介質中， 其中較細的顆粒進人空隙， 較粗的顆粒附在孔壁上，形成泥皮。 泥皮對