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)驗對該技術(shù)的施工工藝、施工難點及質(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)出多項混凝土防滲墻施工新技術(shù)，如射水法、鋸槽法抓取法等。現(xiàn)此項技術(shù)除在堤防上廣泛應(yīng)用外，在水庫的除險加固和水庫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

鉆孔機械是防滲墻施工的主要設(shè)備。仿蘇式鋼繩沖擊鉆機，其鉆孔原理是利用鉆頭對地層進行反復(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，改抽筒斷續(xù)出渣為泵吸連續(xù)出渣，避免了鉆頭對地層顆粒的重復(fù)破碎，工效提高，但需要有泥漿凈化機配套分離鉆渣。抓斗挖槽機，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。施工時墻軸線劃分不同長度的槽段，相鄰兩個槽段分 一、二期先后施工。使用鋼繩沖擊鉆機或沖擊式反循環(huán)鉆機，分主、副孔鉆進，當(dāng)相鄰兩個主孔鉆進一定深度后，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，是為開挖機具導(dǎo)向，保護槽口、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配塑性混凝土為墻體材料，這種材料強度和變形模量均很低，適應(yīng)地基變形的能力強，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，墻段連接是該項技術(shù)的難點之一。

二、混凝土防滲墻施工技術(shù)控制難點與對策

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，極易產(chǎn)生劈裂和坍塌， 對此，可采用以下一項或多項預(yù)防措施。

（1）對導(dǎo)墻下 4～6m深的土體用深攪或粉噴樁加固。

（2）適當(dāng)劃小一期槽孔長度。

（3）在開挖時，采用跳挖法，即同時開挖的一期槽孔中間至少需留出一個一期槽加兩個二期槽的距離。

（4）適當(dāng)降低固壁泥漿面的高度。對已產(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漏失地層時，泥漿會迅速漏失，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)灌水泥膨潤土（或黏土）漿液。

2.2 墻段連接方法

2.2.1 接頭管法

（1）機具。接頭管用厚壁無縫鋼管制成，具有一定強度和剛度，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，可用 30～50t 履帶式起重機；在大于 20m時須用專用拔管機和起重機聯(lián)合作業(yè)。在墻體深度 30～40m 時，拔管機性能尤為重要。

（2）起拔工藝。正確確定接頭管的起拔時間，是該工法成敗的關(guān)鍵，接頭管起拔應(yīng)在混凝土初凝前進行。對某一具體工程，除了依據(jù)初凝時間、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。通過試驗來選擇最佳拔管時間，接頭管起拔時所形成的接頭孔，必須及時用泥漿充填，否則會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， 可用高壓噴射灌漿包裹事故接頭管部位，加以補救。

2.2.2 樁法平接法

在墻體深度超過 40m 時，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)或沖擊鉆機建造直徑為 80～100cm 的樁孔，澆筑低強度（<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，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 1～1.5m，寬度略小于墻體厚度。高度 3m，橫斷面呈長方形，重量 3～5t。驅(qū)動重鑿沖擊的主機，一般運用 30～50t 履帶式起重機。

工藝要點：

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

（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，選擇重鑿合理的提升高度、沖擊點數(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，可先將整個槽孔覆蓋層全部挖除后，才開始作業(yè)，而使用“純挖法”時應(yīng)先將主孔開挖至預(yù)計嵌巖深度后，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)的主機是沖擊反循環(huán)鉆機， 鉆具為橫斷面呈長方形的扁形鉆頭和排渣管。在遇硬巖時可用主機驅(qū)動扁鉆頭沖擊破碎巖石，同時用砂石泵通過排渣管將巖碴排出槽外。基巖鉆進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)量水平取決于對其施工過程中各個工序質(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)國內(nèi)外施工經(jīng)驗，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月后進行， 檢查方法有開挖試坑對墻頂直觀檢查和對墻體鉆孔取芯檢查。檢查所得的試樣或芯樣，可對其物理力學(xué)性能進行檢測， 并在所形成的鉆孔內(nèi)進行注水試驗和其他無損檢測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)出多項混凝土防滲墻施工新技術(shù)，如射水法、鋸槽法抓取法等。現(xiàn)此項技術(shù)除在堤防上廣泛應(yīng)用外，在水庫的除險加固和水庫防滲等方面也廣泛使用，同時為水利工程也奠定了基礎(chǔ)。

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