薄壁防滲墻施工工藝

孟耀峰

（河北省水利工程局，石家莊050021）

隨著重大水利項(xiàng)目投資的加大，水利建設(shè)步伐加快，新建水利樞紐、病險(xiǎn)水庫(kù)的除險(xiǎn)加固等項(xiàng)目陸續(xù)上馬，不管是哪種形式的工程項(xiàng)目都離不開(kāi)基礎(chǔ)處理，而防滲墻是基礎(chǔ)處理中最有效的截滲手段之一。薄壁防滲墻具有造價(jià)低（是常規(guī)防滲墻造價(jià)的1/3左右），防滲效果好，質(zhì)量性能穩(wěn)定，能充分滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的特點(diǎn)，故在充分考慮成本的基礎(chǔ)上薄壁防滲墻方案無(wú)疑是最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的。目前我國(guó)成熟的薄壁防滲墻施工工藝有很多種，每種施工工藝都有自身的優(yōu)越性和弊端，選擇一種合理的施工工藝尤為重要。下面結(jié)合工程實(shí)例就如何合理選擇施工工藝作進(jìn)一步分析。

1 工程概述

某水庫(kù)大壩為均質(zhì)土壩，本文針對(duì)防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低、壩基滲漏等存在的問(wèn)題進(jìn)行加固處理，擬采用地下連續(xù)超薄墻作為本工程溢洪道及壩基防滲方案。

2 施工工藝

2.1 振動(dòng)沉模法施工工藝

振動(dòng)沉模法成墻原理是利用強(qiáng)力振動(dòng)原理將空腹模板沉入土中，向空腹內(nèi)注滿(mǎn)水泥砂漿，邊振動(dòng)邊拔模，水泥砂漿留于槽孔中形成單塊板墻，將單板連接起來(lái)，即形成連續(xù)的防滲板墻。

振動(dòng)沉模法主要適用于在砂、砂性土、淤泥質(zhì)土及砂礫石（小粒徑）地層中建造混凝土連續(xù)防滲墻，造墻深度可達(dá)20m，厚8～25cm。其不足之處是對(duì)卵石含量高的地層沉入困難，不能沉入基巖和大石塊中。目前，受主樁機(jī)高度的限制，模板高度只能控制在振動(dòng)錘到地面間高度內(nèi)，故造墻深度不能超過(guò)20m，不適宜孔深的薄墻施工，故此施工工藝負(fù)責(zé)部分較淺段施工任務(wù)。

該施工工藝的特點(diǎn)是能保證墻體的連續(xù)性和完整性；不需要泥漿固壁；每臺(tái)套設(shè)備所需功率為200kW，需要多臺(tái)套設(shè)備時(shí)所需動(dòng)力要求高；設(shè)備大，運(yùn)輸和組裝較困難；成墻材料為水泥砂漿。

突出特點(diǎn)是功效高，按正常地層每天每臺(tái)套可完成200m2。通過(guò)試驗(yàn)證明，由于本工程地層中含有個(gè)別粒徑大于200mm礫石，導(dǎo)致成墻困難，模板在受阻嚴(yán)重時(shí)變形，導(dǎo)致報(bào)廢。最終該施工工藝通過(guò)一個(gè)月的試驗(yàn)只完成610m2的工程量，報(bào)廢了3套模板，綜合孔深、地層、功效、成墻材料等方面，可見(jiàn)該施工工藝在性?xún)r(jià)比方面并不適宜本工程施工。雖然在北方地區(qū)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中應(yīng)用不多，但其在南方防洪堤壩和油田截滲領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，性?xún)r(jià)比較高。

2.2 振抓法施工工藝

振抓法成墻原理是利用振動(dòng)錘提供下切或抓斗斗尖插入地層的振動(dòng)力，振管傳遞激振力和輸送成槽及成墻的漿液，由液壓控制底部抓斗的開(kāi)啟和閉合，抓斗前部的噴射流可超前松動(dòng)地層，當(dāng)?shù)貙铀绍洉r(shí)，較大的振動(dòng)力可直接擠壓成槽，遇到砂礫石等較密實(shí)地層時(shí)，抓斗可往復(fù)松動(dòng)地層并可將較粗顆粒成份抓出槽外，在振動(dòng)錘和振管的配合下，抓斗的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，使較薄的抓斗也有較好的抓挖能力。槽孔分兩序施工。施工分Ⅰ、Ⅱ序槽孔，Ⅰ序槽孔長(zhǎng)2.2m，Ⅱ序槽孔長(zhǎng)2.4m。首先施工Ⅰ序槽孔，后施工Ⅱ序槽孔。

振抓法施工由于是振動(dòng)和抓斗結(jié)合一體，具有較好的對(duì)地層適應(yīng)能力，在大直徑卵、塊石地層中施工有困難，對(duì)大于斗體厚度的卵、塊石無(wú)法施工。由于該施工工藝是在液壓抓斗的基礎(chǔ)上而來(lái)，一般液壓抓斗最小規(guī)格為30cm（故在方案論證、對(duì)比、試驗(yàn)中未考慮），該抓斗是經(jīng)過(guò)特殊改裝的，斗厚15cm，斗寬2.4m。該液壓抓斗最大開(kāi)口寬度2.4m，液壓抓斗抱合力為2×15t，斗體厚度可根據(jù)防滲墻設(shè)計(jì)要求從15～30cm調(diào)整，液壓抓斗安裝在振桿下端。

該施工工藝的缺點(diǎn)是行走臺(tái)車(chē)為步履式，組裝和移動(dòng)較慢。機(jī)架高度為27m，有效工作高度24m，故不能施工較深槽孔。每臺(tái)套設(shè)備所需功率為160kW，需要多臺(tái)套設(shè)備時(shí)所需動(dòng)力要求高。

因?yàn)槭切聶C(jī)型、新施工工藝有待于今后隨著施工經(jīng)驗(yàn)的增加不斷改善，爭(zhēng)取在防滲墻工程施工中做出貢獻(xiàn)。

2.3 射水法施工工藝

射水法成墻原理是利用水泵及成型器中射水裝置形成高速射流，形成很大的沖擊力破壞土層機(jī)構(gòu)，水砂土混合回流后，泥砂溢出地面；同時(shí)利用卷?yè)P(yáng)機(jī)操作成型器不斷上下沖擊，進(jìn)一步破壞土層并切割修整孔壁，形成規(guī)格的槽孔；成孔后則采用常規(guī)的水下混凝土澆筑法，形成混凝土單槽板（一段墻體），并利用成型器側(cè)向2個(gè)噴嘴的特殊裝置沖刷單槽板的側(cè)面，然后澆筑下一段墻體，使其兩期混凝土連接成連續(xù)的防滲墻。造槽施工中先施工Ⅰ期孔，間隔24h以上，再施工Ⅱ期孔。

該施工工藝的特點(diǎn)是成墻厚度22～40cm，成墻深度可達(dá)40m，功效一般為每天每臺(tái)套220m2，每套設(shè)備用電150kW。主要適應(yīng)砂、砂性土、壤土等松散地層，砂卵石地層粒徑小于100mm時(shí)工效最佳，也可以入較軟基巖，但工效甚低。

該施工工藝應(yīng)用在本工程的缺點(diǎn)是不能形成厚15cm的墻體，因?yàn)槌尚推鞯暮穸葹?2cm，這對(duì)施工單位的成本造成了一定的影響；另外該工藝用電需求較大，對(duì)動(dòng)力提供要求高；用水需求大，水土混合回流后泥沙溢出地面，需要提供很大的儲(chǔ)漿池。

該施工工藝通過(guò)一段時(shí)間試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，功效為每天每臺(tái)套成墻120m2。目前已開(kāi)發(fā)出第四代射水機(jī)，由于工效高、易操作、成墻質(zhì)量可靠，在許多堤防、水庫(kù)防滲工程中得到廣泛應(yīng)用，射水機(jī)是本水庫(kù)混凝土防滲墻工程的主力機(jī)型，是該工程的主要施工工藝。

射水法造墻施工的主要工藝流程為：測(cè)量放線、先導(dǎo)孔施工→鋪設(shè)鋼軌→槽段劃分、射水造墻機(jī)安裝就位→造Ⅰ期槽孔→清孔驗(yàn)收→泥漿下混凝土澆筑→射水造槽機(jī)就位→造Ⅱ期槽孔→清孔驗(yàn)收→泥漿下混凝土澆筑。

2.4 沖擊鉆施工工藝

沖擊鉆成墻采用反循環(huán)沖擊鉆機(jī)，利用雙繩雙吊點(diǎn)，配上特制的薄板式?jīng)_擊鉆頭，保證了沿防滲軸線平穩(wěn)鉆進(jìn)，由于墻薄不便排抽渣，用正循環(huán)施工工藝解決排渣問(wèn)題，完全能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的各項(xiàng)指標(biāo)，建造成一個(gè)規(guī)格的槽孔。該施工工藝有很好的對(duì)地層的切削、破碎能力，可以嵌入風(fēng)化基巖，充分說(shuō)明該施工工藝適用于任何地層。

該施工工藝的優(yōu)點(diǎn)是施工設(shè)備對(duì)地層的適應(yīng)性強(qiáng)、設(shè)備來(lái)源廣、易操作、造價(jià)低，鉆機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)方便，不需大量機(jī)械，安拆簡(jiǎn)便。每臺(tái)套施工設(shè)備需要配備3～4人，設(shè)備要求場(chǎng)地小，施工平臺(tái)寬度4.5～5m。綜合考慮該施工工藝造價(jià)較低，每平米成本在300元左右。

該施工工藝的缺點(diǎn)是工效相對(duì)較低，功效一般為每天每臺(tái)套50m2；但具有廣泛的適應(yīng)性，造墻深度可達(dá)50m，這是其他設(shè)備不能滿(mǎn)足的。另外該施工工藝操作難度較大，一定要保持鉆頭的平穩(wěn)，防止前后、左右擺動(dòng)。開(kāi)孔時(shí)要單沖，鉆進(jìn)2～3m后，再吊入射漿管，鉆進(jìn)過(guò)程中，要保持射漿管和進(jìn)尺同步，防止射漿管過(guò)高脫離鉆頭，達(dá)不到清渣效果，射漿管過(guò)低或插入地層易發(fā)生孔內(nèi)故障，如果不能很好處理故障，可能導(dǎo)致廢孔。

由于該工程的溢洪道、放水洞和灌溉洞周邊段地層中砂卵石粒徑較大，在壩基土中及砂礫石層中，含有大量的片石、漂石，直徑最大達(dá)26.5cm，而其他薄壁防滲墻的施工機(jī)械都不具備良好的破碎地層能力，故在其他施工工藝無(wú)法施工的情況下，該施工工藝主要承擔(dān)此段施工任務(wù)。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）振動(dòng)沉模法由于該工程地層原因，不適合本工程施工任務(wù)，振抓法施工工藝還不太成熟，振抓機(jī)目前沒(méi)有批量生產(chǎn)，同樣不適用在該工程施工中。

（2）射水法施工工藝在施工中投入了6臺(tái)套射水機(jī)械和2臺(tái)沖擊鉆機(jī)配合完成施工任務(wù)，歷時(shí)140余天，保證了汛前完工的工期節(jié)點(diǎn)要求。

（3）近30年薄壁防滲墻發(fā)展很快，一般防滲墻造價(jià)在1200元/m2；在一些中、小型水庫(kù)，由于水頭較低，受到投資的控制，建議采用薄壁防滲墻施工，造價(jià)一般為230～500元/m2，另外其功效高、工期短、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟(jì)效益高，所以薄壁防滲墻施工既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用，并可以根據(jù)不同地層和場(chǎng)地實(shí)際情況合理選擇施工工藝。

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