大壩除險(xiǎn)加固中防滲墻施工方法分析

羅 欽

(仁懷市水利局，貴州仁懷564500)

大壩除險(xiǎn)加固中防滲墻施工方法分析

羅 欽

(仁懷市水利局，貴州仁懷564500)

混凝土防滲墻施工被廣泛地應(yīng)用于大壩除險(xiǎn)加固工程中，經(jīng)過許多年的探索，防滲墻施工技術(shù)越來越成熟。有效地解決了許多建筑項(xiàng)目中的滲漏問題，形成了一整套完整的規(guī)范體系。文章結(jié)合具體實(shí)例分析了大壩除險(xiǎn)加固中防滲墻施工技術(shù)?；炷练罎B墻作為土石壩工程以及覆蓋地基的一種主要防滲措施，在水利水電工程中作用十分明顯。

水庫大壩;除險(xiǎn)加固;混凝土防滲墻;施工方法

0 引言

當(dāng)前，防滲墻施工技術(shù)越來越成熟，在大壩除險(xiǎn)加固中被廣泛應(yīng)用。

混凝土防滲墻是一種地下的連續(xù)墻，其大多用于水利水電工程中。混凝土防滲墻在建筑時(shí)一般先以專業(yè)的設(shè)備進(jìn)行槽孔的營(yíng)造，待槽孔完成以后通過導(dǎo)管向其中灌注混凝土，從而形成墻體。其中，在槽孔完成時(shí)為了防止其發(fā)生坍塌，一般會(huì)先向內(nèi)部加注泥漿。

目前，混凝土防滲墻作為土石壩工程以及覆蓋地基的一種主要防滲措施，在水利水電工程中作用十分明顯。

1 工程概況

某水庫壩長(zhǎng)533 m，主壩長(zhǎng)381 m，副壩長(zhǎng)152 m。其中主壩壩腳滲漏嚴(yán)重，多處出現(xiàn)散浸。

地質(zhì)勘探資料顯示:

1)主壩壩體主要為含卵礫石和中、重粉質(zhì)壤土，部分為土混卵碎石土，填土滲透系數(shù)為1.15×10-3cm/s～6.44 ×10-5cm/s。

2)壩基主河床處存在砂卵石層，左段壩基為含礫石粉質(zhì)壤土，表層含礫石，下伏基巖為輝長(zhǎng)巖。

2 施工過程中常見的事故原因、預(yù)防及處理措施

2.1 卡塞

在進(jìn)行混凝土的澆筑時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)的混凝土球塞可能會(huì)與隔離用的泥漿被卡住，這樣的現(xiàn)象一般稱為卡塞。

造成卡塞的原因有以下3點(diǎn):

1)在進(jìn)行導(dǎo)管塞的制作時(shí)，其材料的選取不正確。以木材以及鋼材等較硬的材質(zhì)所制作的卡塞相對(duì)于其他物質(zhì)而言容易被卡住［1］。

2)導(dǎo)管塞的形狀不合理也會(huì)導(dǎo)致其發(fā)生卡塞，在進(jìn)行導(dǎo)管塞的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量避免選用帽形、圓柱形的導(dǎo)管塞。

3)此外，導(dǎo)管塞的損壞、形變，砂漿材料的不均勻，混合有雜質(zhì)等等都會(huì)造成卡塞事故。

在施工中一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生卡塞應(yīng)當(dāng)停止施工，將導(dǎo)管加以拆卸至被卡部位，處理以后再繼續(xù)施工。

2.2 斷樁

在混凝土澆筑過程中有時(shí)候由于一些故障會(huì)導(dǎo)致無法進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，從而使得之前澆筑的混凝土發(fā)生初凝，進(jìn)而之后澆筑的混凝土無法較好得與之融合，從而造成斷樁。

一般情況下，斷樁都是由以下2種原因所造成的:

1)在進(jìn)行槽孔的清理時(shí)沒有能夠清理干凈，這樣在后來的一系列澆筑準(zhǔn)備工作完成以后進(jìn)行澆筑時(shí)就會(huì)使得槽孔內(nèi)部的落淤較大，從而造成斷樁。

2)在進(jìn)行澆筑時(shí)對(duì)于混凝土的入料口沒有做好相應(yīng)的防護(hù)工作，在建筑過程中一些散渣從入料口進(jìn)入其中，這樣一來就使得混凝土之間存在了不均勻的分布，內(nèi)部擠壓力分布不均勻，從而極易導(dǎo)致斷樁的發(fā)生。

要想避免斷樁現(xiàn)象的發(fā)生就應(yīng)當(dāng)做好以下預(yù)防措施:

1)在施工中加強(qiáng)對(duì)于施工過程相應(yīng)操作的管理，避免由于人員操作的失誤從而造成斷樁。

2)合理的選用混凝土，對(duì)于其性能指數(shù)實(shí)驗(yàn)合格以后再加以使用。

3)對(duì)于施工過程中發(fā)現(xiàn)的存在的問題應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行處理。

3 防滲加固方案

防滲加固方案方案包括混凝土防滲墻方案、多頭小直徑深層攪拌防滲墻方案和高壓擺噴防滲墻方案。

3.1 混凝土防滲墻方案

混凝土防滲墻施工技術(shù)具體的是指先用專門的儀器設(shè)備進(jìn)行槽孔的開挖，待完成槽孔的開挖以后向其中注入泥漿以防止其發(fā)生崩塌，而后再以混凝土注入其中，置換出泥漿，待等混凝土凝結(jié)以后便形成了混凝土墻。這一技術(shù)能夠較好的應(yīng)用于一些砂土以及黏性土質(zhì)層，具有較好的防滲效果。但是該施工方案需要較大的投入，在施工時(shí)需要?jiǎng)佑么笮偷氖┕ぴO(shè)備，并不能夠適用所有的工程。

3.2 多頭小直徑深層攪拌防滲墻方案

多頭小直徑深層攪拌防滲墻是近幾年剛剛在國(guó)內(nèi)興起的一項(xiàng)防滲墻施工技術(shù)，相對(duì)于其他的施工技術(shù)而言其具有著造價(jià)低、工序少、施工簡(jiǎn)單快速等一系列的優(yōu)點(diǎn)［2］。該方案再施工時(shí)可以就地取材，避免了一系列的繁瑣的工序，具有較好的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。但是該方案僅僅適用于一些軟土地基，對(duì)于礫石較多的工程并不適用。

3.3 高壓擺噴防滲墻方案

高壓擺噴防滲墻方案最早是由日本人所提出來的一種防滲加固技術(shù)，其具體就通過高壓水力噴射將泥土、水泥漿液以及一些化學(xué)物質(zhì)相互攪拌融合，從而改變土層的理化性質(zhì)，達(dá)到加固地基的目的［3］。

這一方法直接在泥層中形成水泥與土的凝結(jié)體，從而有效地提升了其防滲性能，達(dá)到了防滲的目的。

這一施工方案具有著較為廣闊的適用范圍，并且經(jīng)過長(zhǎng)期的研究與實(shí)驗(yàn)已經(jīng)具有了較為成熟的施工技術(shù)。能夠較好的在一些環(huán)境惡劣區(qū)域發(fā)揮其作用，應(yīng)用前景極其廣泛。

表1 某水庫除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)防滲處理方案比選

4 高壓擺噴方案設(shè)計(jì)

4.1 高壓擺噴施工參數(shù)確定

某水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)高壓擺噴墻體長(zhǎng)度共計(jì)381 m，設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度5 MPa，滲透系數(shù)i×10-6cm/s(i=1～9)，滲透破壞比降500。為了達(dá)到設(shè)計(jì)的防滲效果，還需在正式加固處理前進(jìn)行高壓擺噴現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定適合該水庫特殊土質(zhì)要求的控制參數(shù)，包括孔間距、擺噴角度、水壓、氣壓、漿液流量、濃度、提升速度與擺速。

在進(jìn)行防滲施工處理之前應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行地質(zhì)勘探與調(diào)查，對(duì)于壩體與巖層的檢出面大小需要調(diào)查清楚，并應(yīng)當(dāng)對(duì)于周邊土質(zhì)層做一個(gè)細(xì)致的了解。然后對(duì)于相隔1.2 m平行于擬灌漿軸線的施工應(yīng)當(dāng)參照表2中的一些參數(shù)來進(jìn)行試驗(yàn)性噴注，并對(duì)于結(jié)果進(jìn)行注水檢驗(yàn)。

根據(jù)試噴結(jié)果并參照相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，本工程選用技術(shù)參數(shù)如下:鉆孔間距1.2 m，擺噴角度20°，水壓30 Mpa，氣壓0.7 MPa，漿液濃度1.6 g/cm3，提升速度10 cm/min左右。

4.2 高壓擺噴施工

某水庫的除險(xiǎn)加固方案選取的是高壓擺噴防滲墻施工方案，其在具體的施工過程中選用的是單排布孔三管二序法施工。具體的設(shè)計(jì)如圖1。

待鉆機(jī)完成鉆孔工作以后先調(diào)整高噴臺(tái)車的位置，使其處于孔口處，對(duì)于孔洞檢查一切正常以后進(jìn)行下管噴射，直到洞口開始返漿再開始提高噴射的速度，在提高噴射速度的同時(shí)不能夠停止噴射，應(yīng)當(dāng)一邊噴射一邊提速，直至速度達(dá)到最大值。

噴射完成以后應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行噴管的清洗，不能夠在噴管中留有殘?jiān)?。完成噴灌以后還要留意孔洞是否發(fā)生下沉，如果發(fā)生下沉應(yīng)當(dāng)及時(shí)地進(jìn)行補(bǔ)獎(jiǎng)。

表2 某水庫除險(xiǎn)加固工程高壓擺噴技術(shù)參數(shù)表

圖1 高壓擺噴二序施工布孔圖

5 高壓擺噴防滲效果檢測(cè)

高壓擺噴防滲墻施工屬于隱蔽性施工工程，其需要用一些專業(yè)的設(shè)備儀器才能夠?qū)ζ滟|(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。

因而工程委托了相關(guān)的之間單位對(duì)于防滲墻的質(zhì)量進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)內(nèi)容包括墻體的抗壓強(qiáng)度、搭接情況以及鉆孔注水試驗(yàn)檢測(cè)器滲透性等等。

6 混凝土防滲墻技術(shù)的進(jìn)展

6.1 用黏土取代水泥而形成新型的墻體材料

防滲墻選用黏土混凝土所需的成本較低，能夠?yàn)楣こ坦?jié)約資金，提高工程經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)其技術(shù)較為成熟，具有較好地抗壓性能以及抗裂性能，并且防滲性能也不錯(cuò)，在完成以后能夠較好地滿足工程的設(shè)計(jì)需求，避免了一些不必要的維護(hù)與重建，有效的增加了功臣的經(jīng)濟(jì)效益。黏土混凝土防滲墻其施工技術(shù)較為成熟，應(yīng)用前景較為廣泛，這種新型墻體材料也因此得以廣泛推廣。

6.2 施工方法和技術(shù)不斷改進(jìn)

傳統(tǒng)的鋼繩沖擊鉆機(jī)由于具有能夠適應(yīng)各種地層、維修簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，至今仍廣泛使用，而且不斷改進(jìn)。

主要的改進(jìn)之處有:

1)增加反循環(huán)出渣系統(tǒng)，變使用抽筒間斷出渣為使用泥漿反循環(huán)連續(xù)出渣，加大電機(jī)功率，改進(jìn)鉆頭形式，增大鉆頭重量，鉆頭重量由以往的1.5t增加到3 ～5t。

2)改進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)，延長(zhǎng)易損零配件壽命，提高機(jī)械的綜合性能。由于這些改進(jìn)，增加了鉆機(jī)的沖擊功和耐用性，鉆孔工效顯著提高。

3)另外一項(xiàng)重大技術(shù)突破是，墻段接頭技術(shù)取得了關(guān)鍵性的突破。

6.3 修建技術(shù)進(jìn)入成熟階段

多年來，我國(guó)水利水電混凝土防滲墻技術(shù)，從無到有逐漸發(fā)展直至目前，設(shè)計(jì)施工已成為一種解決在不同工程要求和不利自然條件下成功建成防滲墻的技術(shù)，已經(jīng)可以在各種一般特殊地層中，修建各種用途的混凝土防滲墻，其中有的墻最大深度可接近100 m。

7 結(jié)語

防滲墻施工技術(shù)能夠很好地解決大壩除險(xiǎn)加固問題，控制好各個(gè)環(huán)節(jié)的施工。在實(shí)際的施工中應(yīng)當(dāng)針對(duì)混凝土防滲墻施工的關(guān)鍵技術(shù)，展開攻關(guān)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)以促進(jìn)防滲墻技術(shù)得不斷發(fā)展。

［1］曲林彧.大壩除險(xiǎn)加固中防滲墻施工方法分析［J］.黑龍江科技信息，2009(16):188.

［2］由廣新.反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆法在混凝土防滲墻水利工程中的施工［J］.科技致富向?qū)В?011(12):51

［3］趙雯平.某大壩混凝土防滲墻的施工技術(shù)［J］.科技促進(jìn)發(fā)展，2010(04):88.

TV543.8

B

1007-7596(2014)05-0108-03

2013-10-12

羅欽(1986-)，男，貴州仁懷人，助理工程師，從事水利工程勘測(cè)設(shè)計(jì)、水利工程施工管理工作。