薄壁防滲墻施工工藝

孟耀峰

（河北省水利工程局，石家莊050021）

隨著重大水利項目投資的加大，水利建設步伐加快，新建水利樞紐、病險水庫的除險加固等項目陸續上馬，不管是哪種形式的工程項目都離不開基礎處理，而防滲墻是基礎處理中最有效的截滲手段之一。薄壁防滲墻具有造價低（是常規防滲墻造價的1/3左右），防滲效果好，質量性能穩定，能充分滿足設計要求的特點，故在充分考慮成本的基礎上薄壁防滲墻方案無疑是最經濟實用的。目前我國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越性和弊端，選擇一種合理的施工工藝尤為重要。下面結合工程實例就如何合理選擇施工工藝作進一步分析。

1 工程概述

某水庫大壩為均質土壩，本文針對防洪標準偏低、壩基滲漏等存在的問題進行加固處理，擬采用地下連續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 振動沉模法施工工藝

振動沉模法成墻原理是利用強力振動原理將空腹模板沉入土中，向空腹內注滿水泥砂漿，邊振動邊拔模，水泥砂漿留于槽孔中形成單塊板墻，將單板連接起來，即形成連續的防滲板墻。

振動沉模法主要適用于在砂、砂性土、淤泥質土及砂礫石（小粒徑）地層中建造混凝土連續防滲墻，造墻深度可達20m，厚8～25cm。其不足之處是對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，受主樁機高度的限制，模板高度只能控制在振動錘到地面間高度內，故造墻深度不能超過20m，不適宜孔深的薄墻施工，故此施工工藝負責部分較淺段施工任務。

該施工工藝的特點是能保證墻體的連續性和完整性；不需要泥漿固壁；每臺套設備所需功率為200kW，需要多臺套設備時所需動力要求高；設備大，運輸和組裝較困難；成墻材料為水泥砂漿。

突出特點是功效高，按正常地層每天每臺套可完成200m2。通過試驗證明，由于本工程地層中含有個別粒徑大于200mm礫石，導致成墻困難，模板在受阻嚴重時變形，導致報廢。最終該施工工藝通過一個月的試驗只完成610m2的工程量，報廢了3套模板，綜合孔深、地層、功效、成墻材料等方面，可見該施工工藝在性價比方面并不適宜本工程施工。雖然在北方地區水庫除險加固工程中應用不多，但其在南方防洪堤壩和油田截滲領域應用廣泛，性價比較高。

2.2 振抓法施工工藝

振抓法成墻原理是利用振動錘提供下切或抓斗斗尖插入地層的振動力，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啟和閉合，抓斗前部的噴射流可超前松動地層，當地層松軟時，較大的振動力可直接擠壓成槽，遇到砂礫石等較密實地層時，抓斗可往復松動地層并可將較粗顆粒成份抓出槽外，在振動錘和振管的配合下，抓斗的結構較簡單，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2.2m，Ⅱ序槽孔長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和抓斗結合一體，具有較好的對地層適應能力，在大直徑卵、塊石地層中施工有困難，對大于斗體厚度的卵、塊石無法施工。由于該施工工藝是在液壓抓斗的基礎上而來，一般液壓抓斗最小規格為30cm（故在方案論證、對比、試驗中未考慮），該抓斗是經過特殊改裝的，斗厚15cm，斗寬2.4m。該液壓抓斗最大開口寬度2.4m，液壓抓斗抱合力為2×15t，斗體厚度可根據防滲墻設計要求從15～30cm調整，液壓抓斗安裝在振桿下端。

該施工工藝的缺點是行走臺車為步履式，組裝和移動較慢。機架高度為27m，有效工作高度24m，故不能施工較深槽孔。每臺套設備所需功率為160kW，需要多臺套設備時所需動力要求高。

因為是新機型、新施工工藝有待于今后隨著施工經驗的增加不斷改善，爭取在防滲墻工程施工中做出貢獻。

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構，水砂土混合回流后，泥砂溢出地面；同時利用卷揚機操作成型器不斷上下沖擊，進一步破壞土層并切割修整孔壁，形成規格的槽孔；成孔后則采用常規的水下混凝土澆筑法，形成混凝土單槽板（一段墻體），并利用成型器側向2個噴嘴的特殊裝置沖刷單槽板的側面，然后澆筑下一段墻體，使其兩期混凝土連接成連續的防滲墻。造槽施工中先施工Ⅰ期孔，間隔24h以上，再施工Ⅱ期孔。

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

該施工工藝應用在本工程的缺點是不能形成厚15cm的墻體，因為成型器的厚度為22cm，這對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，對動力提供要求高；用水需求大，水土混合回流后泥沙溢出地面，需要提供很大的儲漿池。

該施工工藝通過一段時間試驗數據分析，功效為每天每臺套成墻120m2。目前已開發出第四代射水機，由于工效高、易操作、成墻質量可靠，在許多堤防、水庫防滲工程中得到廣泛應用，射水機是本水庫混凝土防滲墻工程的主力機型，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：測量放線、先導孔施工→鋪設鋼軌→槽段劃分、射水造墻機安裝就位→造Ⅰ期槽孔→清孔驗收→泥漿下混凝土澆筑→射水造槽機就位→造Ⅱ期槽孔→清孔驗收→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沖擊鉆機，利用雙繩雙吊點，配上特制的薄板式沖擊鉆頭，保證了沿防滲軸線平穩鉆進，由于墻薄不便排抽渣，用正循環施工工藝解決排渣問題，完全能達到設計要求的各項指標，建造成一個規格的槽孔。該施工工藝有很好的對地層的切削、破碎能力，可以嵌入風化基巖，充分說明該施工工藝適用于任何地層。

該施工工藝的優點是施工設備對地層的適應性強、設備來源廣、易操作、造價低，鉆機轉場方便，不需大量機械，安拆簡便。每臺套施工設備需要配備3～4人，設備要求場地小，施工平臺寬度4.5～5m。綜合考慮該施工工藝造價較低，每平米成本在300元左右。

該施工工藝的缺點是工效相對較低，功效一般為每天每臺套50m2；但具有廣泛的適應性，造墻深度可達50m，這是其他設備不能滿足的。另外該施工工藝操作難度較大，一定要保持鉆頭的平穩，防止前后、左右擺動。開孔時要單沖，鉆進2～3m后，再吊入射漿管，鉆進過程中，要保持射漿管和進尺同步，防止射漿管過高脫離鉆頭，達不到清渣效果，射漿管過低或插入地層易發生孔內故障，如果不能很好處理故障，可能導致廢孔。

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26.5cm，而其他薄壁防滲墻的施工機械都不具備良好的破碎地層能力，故在其他施工工藝無法施工的情況下，該施工工藝主要承擔此段施工任務。

3 結語

（1）振動沉模法由于該工程地層原因，不適合本工程施工任務，振抓法施工工藝還不太成熟，振抓機目前沒有批量生產，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臺套射水機械和2臺沖擊鉆機配合完成施工任務，歷時140余天，保證了汛前完工的工期節點要求。

（3）近30年薄壁防滲墻發展很快，一般防滲墻造價在1200元/m2；在一些中、小型水庫，由于水頭較低，受到投資的控制，建議采用薄壁防滲墻施工，造價一般為230～500元/m2，另外其功效高、工期短、質量可靠、經濟效益高，所以薄壁防滲墻施工既經濟又實用，并可以根據不同地層和場地實際情況合理選擇施工工藝。

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