關(guān)于水利工程防滲墻施工應(yīng)用研究

馬佳

【摘要】隨著水利工程事業(yè)的快速發(fā)展，工程施工中技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣。其中混凝土防滲墻施工技術(shù)因其自身特性而在水利工程防滲加固中應(yīng)用廣泛。作者結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)該技術(shù)的施工工藝、施工難點(diǎn)及質(zhì)量控制措施等做出了分析與探討。

【關(guān)鍵詞】水利工程；混凝土；防滲墻；施工技術(shù)

混凝土防滲墻施工技術(shù)，廣泛用于水利、水電工程中，在我國(guó)得到了廣泛應(yīng)用。為適應(yīng)堤防加固垂直防滲工程的需要，已開發(fā)出多項(xiàng)混凝土防滲墻施工新技術(shù)，如射水法、鋸槽法抓取法等?，F(xiàn)此項(xiàng)技術(shù)除在堤防上廣泛應(yīng)用外，在水庫(kù)的除險(xiǎn)加固和水庫(kù)防滲等方面也廣泛使用，且取得了良好的效益。

一、施工設(shè)備及工藝

1.1 施工設(shè)備

鉆孔機(jī)械是防滲墻施工的主要設(shè)備。仿蘇式鋼繩沖擊鉆機(jī)，其鉆孔原理是利用鉆頭對(duì)地層進(jìn)行反復(fù)沖擊破碎， 直至地層碎屑被破碎到能被泥漿懸浮，用抽砂筒提出孔外，因而功耗大，工效低。沖擊式反循環(huán)鉆機(jī)，改抽筒斷續(xù)出渣為泵吸連續(xù)出渣，避免了鉆頭對(duì)地層顆粒的重復(fù)破碎，工效提高，但需要有泥漿凈化機(jī)配套分離鉆渣。抓斗挖槽機(jī)，抓斗無須以泥漿為介質(zhì)，完全利用斗齒切割，破碎土層，直接抓出渣土。按工作原理可分液壓抓斗和鋼繩抓斗。

1.2 造孔工藝

鉆劈法，適用于一般砂卵石地層。施工時(shí)墻軸線劃分不同長(zhǎng)度的槽段，相鄰兩個(gè)槽段分 一、二期先后施工。使用鋼繩沖擊鉆機(jī)或沖擊式反循環(huán)鉆機(jī)，分主、副孔鉆進(jìn)，當(dāng)相鄰兩個(gè)主孔鉆進(jìn)一定深度后，再劈打副孔接存劈落的石渣并提出孔外。抓取法， 在粒徑較小的砂卵石層或粉土層中修建防滲墻，可用抓斗直接挖掘成槽，可大大地提高工效。鉆抓法，在緊密的地層中造槽或施工深槽孔，即采用沖擊鉆和抓斗聯(lián)合施工，沖擊鉆鉆進(jìn)主孔漂卵石層及基巖，兩主孔之間的副孔用抓斗抓掘。根據(jù)槽孔的大小，可采用兩鉆一抓或三鉆兩抓。

1.3 其他關(guān)鍵工序

導(dǎo)墻的作用，是為開挖機(jī)具導(dǎo)向，保護(hù)槽口、承重等。由于防滲墻每一槽段的施工周期較短，為降低工程成本，應(yīng)盡量使用可周轉(zhuǎn)使用的鋼結(jié)構(gòu)導(dǎo)墻， 如使用混凝土導(dǎo)墻時(shí)其斷面盡量縮小，一般為高×寬=50×30cm的矩形；防滲墻一般采用一級(jí)配塑性混凝土為墻體材料，這種材料強(qiáng)度和變形模量均很低，適應(yīng)地基變形的能力強(qiáng)，抗?jié)B性能好，滲透系數(shù)小于 1×10-6cm/s 滲透破壞比降可達(dá) 300 以上；混凝土澆筑采用直升導(dǎo)管法，導(dǎo)管內(nèi)徑 20cm左右。視施工現(xiàn)場(chǎng)條件可選取用罐車或泵輸送混凝土；墻的連接多采用“接頭管法”，也可采用“切削法”或其他

方法，墻段連接是該項(xiàng)技術(shù)的難點(diǎn)之一。

二、混凝土防滲墻施工技術(shù)控制難點(diǎn)與對(duì)策

2.1 松散、漏失地層和成槽方法

2.1.1 槽口土體松散的處理方法

因土質(zhì)不好或填筑質(zhì)量欠佳造成的槽口土體松散， 在挖槽施工時(shí)，極易產(chǎn)生劈裂和坍塌， 對(duì)此，可采用以下一項(xiàng)或多項(xiàng)預(yù)防措施。

（1）對(duì)導(dǎo)墻下 4～6m深的土體用深攪或粉噴樁加固。

（2）適當(dāng)劃小一期槽孔長(zhǎng)度。

（3）在開挖時(shí)，采用跳挖法，即同時(shí)開挖的一期槽孔中間至少需留出一個(gè)一期槽加兩個(gè)二期槽的距離。

（4）適當(dāng)降低固壁泥漿面的高度。對(duì)已產(chǎn)生的劈裂縫和坍坑，可采用開挖回填和水泥粘土漿液灌注等方法處理。

2.1.2 槽內(nèi)漏失地的處理方法

在抓斗挖槽過程中， 遇覆蓋層或基層中的強(qiáng)漏失地層時(shí)，泥漿會(huì)迅速漏失，造成孔壁坍塌事故。一般的漏失地層處理方法是，迅速向槽內(nèi)回填土料等堵漏材料，并用翻攪和擠壓，然后繼續(xù)開挖。特別嚴(yán)重的漏失地層，最好在槽孔開挖前預(yù)灌水泥膨潤(rùn)土（或黏土）漿液。

2.2 墻段連接方法

2.2.1 接頭管法

（1）機(jī)具。接頭管用厚壁無縫鋼管制成，具有一定強(qiáng)度和剛度，且平滑順直，其管徑宜略小于墻體厚度 10～20mm。起拔設(shè)備：在墻體深度小于 20m時(shí)，可用 30～50t 履帶式起重機(jī)；在大于 20m時(shí)須用專用拔管機(jī)和起重機(jī)聯(lián)合作業(yè)。在墻體深度 30～40m 時(shí)，拔管機(jī)性能尤為重要。

（2）起拔工藝。正確確定接頭管的起拔時(shí)間，是該工法成敗的關(guān)鍵，接頭管起拔應(yīng)在混凝土初凝前進(jìn)行。對(duì)某一具體工程，除了依據(jù)初凝時(shí)間、還要考慮氣溫、混凝土配比、混凝土面上升速度、接頭管埋深等因素。通過試驗(yàn)來選擇最佳拔管時(shí)間，接頭管起拔時(shí)所形成的接頭孔，必須及時(shí)用泥漿充填，否則會(huì)造成混凝土及覆蓋層的坍塌。

（3）事故處理。如接頭管出現(xiàn)拉斷和鑄管事故。而又無法取出造成墻體接縫缺陷時(shí)， 可用高壓噴射灌漿包裹事故接頭管部位，加以補(bǔ)救。

2.2.2 樁法平接法

在墻體深度超過 40m 時(shí)，受設(shè)備和成槽精度的制約，采用接頭管法，易生鑄管事故，接縫質(zhì)量也較難保證，此時(shí)考慮本法，其施工方法是： 在預(yù)定的相鄰槽的接縫處先用回轉(zhuǎn)或沖擊鉆機(jī)建造直徑為 80～100cm 的樁孔，澆筑低強(qiáng)度（<1MPa）的灰漿或塑性混凝土，然后分別建造一、二期槽孔用平接方式連接。這種接縫雖為平接，但其上下游均為具有一定抗?jié)B能力的材料保護(hù)，其墻段連接也是可靠的。

2.3 硬巖嵌巖方法

2.3.1 重鑿嵌巖法

機(jī)具，重鑿主體一般用鑄鋼制成，底部焊有耐沖擊合金刃角，外形尺寸長(zhǎng) 1～1.5m，寬度略小于墻體厚度。高度 3m，橫斷面呈長(zhǎng)方形，重量 3～5t。驅(qū)動(dòng)重鑿沖擊的主機(jī)，一般運(yùn)用 30～50t 履帶式起重機(jī)。

工藝要點(diǎn)：

（1）槽孔開挖遇硬巖時(shí)，先用重鑿沖擊破碎，后撈取巖塊、巖屑，構(gòu)成一個(gè)循環(huán)回次，經(jīng)若干回次后，可達(dá)預(yù)計(jì)深度。

（2）嵌巖效率的高低取決于正確使用重鑿，操作手依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，選擇重鑿合理的提升高度、沖擊點(diǎn)數(shù)和沖擊次數(shù)，特別注意避免過度破碎。

（3）在使用“鉆控法”成槽工藝時(shí)，可先將整個(gè)槽孔覆蓋層全部挖除后，才開始作業(yè)，而使用“純挖法”時(shí)應(yīng)先將主孔開挖至預(yù)計(jì)嵌巖深度后，方可開挖副孔，以避免槽壁失穩(wěn)。

2.3.2 沖擊反循環(huán)法

嵌巖作業(yè)的主機(jī)是沖擊反循環(huán)鉆機(jī)， 鉆具為橫斷面呈長(zhǎng)方形的扁形鉆頭和排渣管。在遇硬巖時(shí)可用主機(jī)驅(qū)動(dòng)扁鉆頭沖擊破碎巖石，同時(shí)用砂石泵通過排渣管將巖碴排出槽外。基巖鉆進(jìn)方法可用平打法或劈打法。

三、墻體質(zhì)量控制與檢查

防滲墻的質(zhì)量水平取決于對(duì)其施工過程中各個(gè)工序質(zhì)量的控制的檢查，這些工序是槽孔建造清孔換漿、接頭管下設(shè)起拔、混凝土澆筑。檢查時(shí)一般可按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。考慮成槽規(guī)律，并依據(jù)國(guó)內(nèi)外施工經(jīng)驗(yàn)，槽孔建造精度現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)偏高，孔斜率應(yīng)為在墻深小于 25m為 8‰，墻大于 25m為 6‰。墻體質(zhì)量檢查后在成墻一個(gè)月后進(jìn)行， 檢查方法有開挖試坑對(duì)墻頂直觀檢查和對(duì)墻體鉆孔取芯檢查。檢查所得的試樣或芯樣，可對(duì)其物理力學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè)， 并在所形成的鉆孔內(nèi)進(jìn)行注水試驗(yàn)和其他無損檢測(cè)如超聲波法和地震透射層析成像（CT）法。

總之，水利工程的快速發(fā)展，混凝土防滲墻施工技術(shù)因其自身特性而在水利工程防滲加固中應(yīng)用廣泛，為適應(yīng)堤防加固垂直防滲工程的需要，已開發(fā)出多項(xiàng)混凝土防滲墻施工新技術(shù)，如射水法、鋸槽法抓取法等?，F(xiàn)此項(xiàng)技術(shù)除在堤防上廣泛應(yīng)用外，在水庫(kù)的除險(xiǎn)加固和水庫(kù)防滲等方面也廣泛使用，同時(shí)為水利工程也奠定了基礎(chǔ)。

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