水利水電工程中防滲處理施工技術(shù)綜述

劉先斌

(漢江河道管理局，湖北潛江433100)

隨著我國(guó)水利工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，施工技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)于工程防滲技術(shù)有了更高的要求。我國(guó)水利水電樞紐工程數(shù)目眾多、分布廣泛。在防洪減災(zāi)和人們的生活中發(fā)揮著極其重要的作用。然而這些工程建的時(shí)間較長(zhǎng)，都不免出現(xiàn)了各種各樣的問(wèn)題。這些問(wèn)題的存在嚴(yán)重的影響了水利水電樞紐的正常運(yùn)行，因此對(duì)防滲處理技術(shù)的探討就顯得尤為重要。

1 灌漿類型及特點(diǎn)

1.1 高壓噴射灌漿

高壓噴射灌漿是利用射流作用切割摻攪地層，改變?cè)貙拥慕Y(jié)構(gòu)和組成。同時(shí)灌入水泥漿或是混合漿形成凝結(jié)體，以達(dá)到加固地基和防滲的目的。

1.1.1 準(zhǔn)備階段

做好設(shè)計(jì)圖紙會(huì)審、檢查設(shè)備率定、測(cè)量放線和檢測(cè)原材料這幾個(gè)環(huán)節(jié)，在施工前要仔細(xì)檢查圖紙的完整性，看它是否符合施工要求;要對(duì)控制點(diǎn)的位置進(jìn)行測(cè)量，知道準(zhǔn)確為止。要保證壓力表和比重稱的準(zhǔn)確性，定期送去檢查;抽樣檢測(cè)水泥和外加劑的質(zhì)保資料，看是否完整。

1.1.2 施工階段

主要控制鉆孔、噴射灌漿兩大環(huán)節(jié)?？刂苾?nèi)容有:鉆孔孔位與設(shè)計(jì)放樣孔位的誤差≤5 cm，要用木樁將鉆機(jī)固定?；蚴遣捎眉娱L(zhǎng)粗徑鉆具來(lái)改進(jìn)。保證孔斜率≤1%(孔深＜30 m)。鉆孔孔深不得應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)墻底深度的30 mm。同時(shí)，應(yīng)該采取部分高噴孔作為先導(dǎo)孔，鉆進(jìn)記錄要完整，不得擅自終孔。下噴射管前，應(yīng)該將噴射管下放到設(shè)計(jì)的深度，為了保證防滲墻的質(zhì)量，噴射管的噴嘴不能絲毫的偏斜噴射方向。為了避免下管時(shí)噴嘴堵塞，可以在下管時(shí)采用低壓送水，或是臨時(shí)用塑料布來(lái)防護(hù)。在噴射灌漿的過(guò)程當(dāng)中，當(dāng)出現(xiàn)壓力極不穩(wěn)定時(shí)、孔口回漿異常、孔內(nèi)嚴(yán)重漏漿等現(xiàn)象時(shí)，必須及時(shí)的查明原因并解決。在施工的過(guò)程當(dāng)中，要把高噴灌漿的各項(xiàng)參數(shù)和漿液材料的用量準(zhǔn)確的記錄下來(lái)，高噴灌漿結(jié)束后，要進(jìn)行孔口靜壓注漿，也就是用濃漿回灌，以防止空口漿面下降。還要及時(shí)沖洗管路，防止留下超重殘?jiān)氯乱粋€(gè)噴射孔。

1.1.3 施工注意事項(xiàng)

在進(jìn)行高壓噴射灌漿前要仔細(xì)的檢查管路系統(tǒng)和高壓設(shè)備。設(shè)備的壓力和排量必須要滿足設(shè)計(jì)的要求。管路系統(tǒng)要很好的密封，噴射的管體應(yīng)該有很好的剛度。噴嘴和管體內(nèi)要清理干凈。在噴射灌漿的過(guò)程中，防止出現(xiàn)冒漿的情況，以便更好的了解地層情況。一旦出現(xiàn)冒漿，要及時(shí)清除沉淀的泥渣，在進(jìn)行旋噴時(shí)，可以用冒漿來(lái)補(bǔ)灌已經(jīng)施工過(guò)的樁孔。為了提高凝結(jié)體的密實(shí)度，可以提高噴射壓力或是降低回轉(zhuǎn)速度。還可以采用復(fù)噴的方法。在進(jìn)行高壓噴射灌漿時(shí)要控制好它的提升速度。速度沒(méi)控制好會(huì)影響到防滲墻的質(zhì)量和漿液用量。提升速度過(guò)快易產(chǎn)生空洞，提升速度過(guò)慢易造成浪費(fèi)，因此，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)后再確定提升的參數(shù)。

在高壓噴射灌漿的過(guò)程中，如果出現(xiàn)灌漿壓力突降或是驟增、孔口返漿密度異常等情況，應(yīng)及時(shí)處理。在高壓灌漿結(jié)束后，漿液出現(xiàn)吸水、沉淀和凝固收縮的現(xiàn)象，需要用漿液來(lái)回灌填補(bǔ)。

1.1.4 完工驗(yàn)收階段

在完工驗(yàn)收階段。對(duì)高壓噴射灌漿的檢驗(yàn)內(nèi)容是:灌漿材料、漿液和各道工序的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，具體的有以下幾點(diǎn):

主要是通過(guò)開挖、圍井實(shí)驗(yàn)來(lái)對(duì)高壓噴射灌漿的質(zhì)量進(jìn)行抽檢。開挖項(xiàng)目有:量測(cè)樁、板墻的形狀和均勻性;通過(guò)圍井取得滲透系數(shù)值來(lái)檢查抗?jié)B性。物理學(xué)性的檢查項(xiàng)目有取樣或是鉆孔取芯的密度和抗剪強(qiáng)度。檢查項(xiàng)目可以結(jié)合具體的情況來(lái)定。檢測(cè)的位置應(yīng)設(shè)置在地質(zhì)復(fù)雜、漏漿嚴(yán)重的部位檢查竣工資料主要是看它是否完整，準(zhǔn)確和規(guī)范。滲透系數(shù)值的計(jì)算應(yīng)采用達(dá)西定律，可以利用圍井開挖部分進(jìn)行注水或是抽水實(shí)驗(yàn)。也可以在中心部位鉆孔，下入過(guò)濾管，在管內(nèi)進(jìn)行注水或是抽水實(shí)驗(yàn)。

高噴板整體效果可通過(guò)觀測(cè)和對(duì)比測(cè)壓管與上游水位來(lái)檢查。也可通過(guò)觀測(cè)滲流量狀況或是測(cè)定排水量來(lái)檢查整體防滲效果。

采用圍井方法檢測(cè)時(shí)，如果地下水位較淺，就應(yīng)該使注水水頭高于圍井頂部。而且要封閉圍井頂部。

1.2 土壩壩體劈裂灌漿

土壩壩體劈裂灌漿也是一種重要的灌漿類型。它的灌漿原理是運(yùn)用應(yīng)力分布規(guī)律通過(guò)給灌漿施壓來(lái)將壩體劈裂，在縫隙里灌入適量的泥漿，形成連續(xù)的防滲泥墻，從而達(dá)到堵塞空隙、提高壩體穩(wěn)定性的目的。在對(duì)裂縫進(jìn)行局部灌漿時(shí)，應(yīng)該分布一些灌漿孔群，有些施工質(zhì)量差的工程甚至?xí)霈F(xiàn)連續(xù)的裂縫，對(duì)于這種類型的裂縫，可以采用全線的劈裂灌漿來(lái)補(bǔ)救。我國(guó)廣東省某水庫(kù)就是采用的壩體疲累灌漿技術(shù)來(lái)解決壩體的滲漏問(wèn)題，實(shí)踐證明，灌漿后的壩體密度提高了，滲透系數(shù)也降低了，壩體滲流量減少了70%以上。

2 防滲墻類型及特點(diǎn)

防滲墻是指使用專用的機(jī)具鉆鑿圓孔或是開挖槽孔，在孔內(nèi)澆灌混防滲材料或安裝預(yù)制混凝土構(gòu)件形成連續(xù)的地下墻體。也可用各類樁體形成防滲墻。防滲墻一般要求墻體厚度小，滲透系數(shù)低、柔性好、耐久性好及單位面積造價(jià)低。防滲墻施工的方法有很多中，其中包括:多頭深層攪拌水泥土、鏈斗法、劇槽法、薄型抓斗、射水法和倒掛井法等施工等。下面對(duì)各種墻工藝的具體施工原理和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行詳述。

2.1 多頭深層攪拌水泥土成墻工藝

多頭深層攪拌機(jī)一次多頭鉆進(jìn)，把水泥漿噴入土體并攪拌，使土體與水泥漿液混合固結(jié)成一組水泥土樁，把各樁搭接起來(lái)形成水泥土防滲墻。目前最大的成墻深度為22 m，水泥土滲透系數(shù)＜10 cm/s，抗壓強(qiáng)度＞0.3MPa。它的優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)便、無(wú)泥漿污染、造價(jià)低，主要適用與黏土、砂土、淤泥和砂礫層。實(shí)踐證明，多頭深層攪拌水泥土防滲墻防滲效果明顯，在地下防滲工程中質(zhì)量可靠，投資最經(jīng)濟(jì)有效，具有良好的發(fā)展前景。

2.2 鏈斗法成墻工藝

鏈斗法成墻工藝主要是由鏈斗式開槽機(jī)排樁上的旋轉(zhuǎn)鏈斗取土的同時(shí)，在斜放的排樁下放到成墻的深度，與此同時(shí)，開槽機(jī)前進(jìn)，開挖溝槽，并對(duì)其進(jìn)行泥漿護(hù)壁。鏈斗式開槽機(jī)的開槽寬度為16～50 cm，深度可以達(dá)到10～15 m，主要適用于黏土、砂土以及粒徑小于槽厚的并且含量＜30%的砂礫石地層。

2.3 鋸槽法成墻工藝

在先導(dǎo)孔中，鋸槽機(jī)的刀桿以一定的傾角做著上下往復(fù)的切割運(yùn)動(dòng)和向前的切割運(yùn)動(dòng)，切割速度視地層狀況來(lái)定。一般的速度為0.8～1.5 m/h，在由排渣系統(tǒng)來(lái)被切割的土體以反循環(huán)和正循環(huán)的方式排出槽外。并用泥漿把墻壁及時(shí)的保護(hù)起來(lái)。然后將澆筑塑性混凝土做成寬度為0.2～0.3 m的防滲墻體。鋸槽機(jī)的構(gòu)成較為復(fù)雜，它是由行走底盤、刀桿及支架加壓系統(tǒng)、動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)、排渣系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和起重設(shè)施系統(tǒng)六大部分組成。傳動(dòng)方式分機(jī)械和液壓。最大開槽寬度為0.2～0.5 m，深度達(dá)40 m。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是可連續(xù)成槽、效率高、質(zhì)量有保障、墻體連續(xù)性強(qiáng)且墻深、有固化灰漿和自凝灰漿2種不同的灌漿方式可以滿足不同的防滲要求等。

2.4 薄型抓斗成墻工藝

薄型抓斗挖土開槽，采用泥漿護(hù)壁，從而形成澆筑塑性混凝土或者是采用自凝灰形成的薄壁防滲墻。在這項(xiàng)工藝當(dāng)中，最大的成墻深度可達(dá)到40 m，主要適用于黏土、砂土以及卵石沙礫的含量以及粒徑在一定范圍內(nèi)的土層。

2.5 射水法成墻工藝

射水法成墻工藝所需要的主要設(shè)備是:鑿孔機(jī)、澆筑機(jī)和混凝土攪拌機(jī)。它的施工流程是:先利用高速水流來(lái)切割土層，高速水流由鑿孔機(jī)成型器內(nèi)的噴嘴射出。這是成型器不斷的做著上下運(yùn)動(dòng)，這個(gè)過(guò)程就是完成切割修整孔壁的過(guò)程。同時(shí)要采用泥漿護(hù)壁，出渣方式分正循環(huán)和反循環(huán)。然后再澆筑塑形混凝土或是水下混凝土就可以形成薄壁防滲墻。墻最厚可達(dá)到0.22～0.45 m，最深可達(dá)30 m左右，成墻垂直精度非常高，達(dá)到了1/300。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是:可產(chǎn)生良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。在水利工程中被廣泛的運(yùn)用。特別是在1998年的洪災(zāi)后，射水法在國(guó)內(nèi)重要的堤防加固中發(fā)揮著重要的作用。

3 復(fù)合土工膜的防滲

復(fù)合土工膜由土工織物、土工膜、土工織物三層組成，是一種新的工程材料。它集土工織物和土工膜的優(yōu)點(diǎn)于一身。復(fù)合土工膜是用聚乙烯或是聚氯乙烯的增改性熱合而成。復(fù)合土工膜具有質(zhì)輕、延伸性能好、變形模量大，耐老化，防滲性能好，施工簡(jiǎn)單，造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，是一種理想的防滲材料?？梢詾槭┕挝悔A得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。鑒于以上的優(yōu)點(diǎn)，復(fù)合土工膜得到了水利水電工程、隧道工程防滲、防洪堤防的廣泛運(yùn)用。通過(guò)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，筆者列出了在使用復(fù)合土工膜時(shí)應(yīng)該注意的5個(gè)問(wèn)題:

1)應(yīng)該合理的選用土工膜的種類和材料力學(xué)性能以及膜的色彩、透明度等，可以通過(guò)檢測(cè)接縫質(zhì)量，根據(jù)工程的施工水平和重要性來(lái)選擇。透明度好的土工膜用肉眼就可以檢查采用雙線熱黏結(jié)構(gòu)的接縫的熔焊效果。同時(shí)也更方便觀察膜下滲漏水的情況。

2)應(yīng)該在土工膜與岸坡防滲面板、鎖邊帷幕以及大壩防滲體之間采用合適的接縫方式，接縫的好壞直接影響到工程的成敗。要緊緊的封閉接頭和接縫止水的地方，確保土工膜與岸坡巖石或是混凝土面板連接可靠。

3)應(yīng)該精心設(shè)計(jì)土工膜的上墊層和保護(hù)層，并且采用有效的施工措施做好防護(hù)措施，避免受到破壞而導(dǎo)致產(chǎn)生漏水現(xiàn)象。

4)土工膜應(yīng)該設(shè)置合理的排水系統(tǒng)，可避免水位較低時(shí)，土工膜被反向水壓力頂住產(chǎn)生不良后果。

5)應(yīng)該有意識(shí)的加強(qiáng)研究土工膜的不足和接縫質(zhì)量檢測(cè)方法，完善在運(yùn)行期間的滲漏檢測(cè)手段。要及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并掌握哪個(gè)地方滲漏和滲漏了多少，并根據(jù)不同的現(xiàn)象制定出相應(yīng)的對(duì)策。

4 總結(jié)

綜上所述，水利水電樞紐工程的防滲處理施工技術(shù)可以采用多種不同的方法，我們可以根據(jù)不同的工程特點(diǎn)來(lái)采用適合的防滲方法。高壓噴射灌漿技術(shù)具有開挖量小、設(shè)備簡(jiǎn)單、占地面積小。灌漿功效高、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際的工程防滲處理中運(yùn)用的較為廣泛。

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