混凝土防滲墻施工關(guān)鍵技術(shù)研究
2017-06-19
0.引言
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)的應(yīng)用已經(jīng)有幾十年歷史，為了適應(yīng)堤防加固垂直防滲工程的需要，已開(kāi)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。現(xiàn)此項(xiàng)技術(shù)除在堤防上廣泛應(yīng)用外，在水庫(kù)的消險(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。本文對(duì)混凝土防滲墻的概念和導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行了敘述，并重點(diǎn)討論了防滲墻的施工技術(shù)。
1.混凝土防滲墻概念
在松散透水地基中連續(xù)造孔，以泥漿固壁，往孔內(nèi)灌注混凝土而建成的墻形防滲建筑物。防滲墻按分段建造，一個(gè)圓孔或槽孔澆筑混凝土后構(gòu)成一個(gè)墻段，許多墻段連成一整道墻。墻的頂部與閘壩的防滲體連接，兩端與岸邊的防滲設(shè)施連接，底部嵌入基巖或相對(duì)不透水地層中一定深度，即可截?cái)嗷驕p少地基中的滲透水流，對(duì)保證地基的滲透穩(wěn)定和閘壩安全，充分發(fā)揮水庫(kù)效益有重要作用。它也可作為土石壩中的防滲墻，還可用以加固滲漏嚴(yán)重的土石壩。
2.導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)形式
按照目前的混凝土防滲墻的施工工藝，建造槽孔前應(yīng)修筑導(dǎo)墻。導(dǎo)墻的安全性是防滲墻施工的保證，是保證工程順利進(jìn)行和施工企業(yè)取得經(jīng)濟(jì)效益的先決條件。為適應(yīng)不同的地質(zhì)條件，導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)有多種形式，但一般情況下均采用“┓┏”形式的鋼筋混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。與其它結(jié)構(gòu)形式相比，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、開(kāi)挖和回填工程量小等優(yōu)點(diǎn)。為了保證槽口穩(wěn)定，在導(dǎo)墻設(shè)計(jì)時(shí)同時(shí)采取其它配套措施。
（1）鋼筋混凝土梁深埋1m，梁高0.7～0.8m，梁上架設(shè)定制鋼槽板，鋼槽板的上口用拉筋加以固定。
（2）當(dāng)?shù)貙訛楹哟采奥咽蛉斯ぬ钪膹?qiáng)透水層時(shí)，為防止在鉆孔時(shí)因漏漿引起坍塌，防滲墻軸線兩側(cè)各2m范圍用粘土加以置換，置換嘗試一般為3m左右，粘土分層夯填密實(shí)。粘土回填至梁上口高程時(shí)，采用兩次開(kāi)挖的方式立模澆筑混凝土連續(xù)梁。
（3）在配筋時(shí)，按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，計(jì)算長(zhǎng)度為槽段長(zhǎng)度加2m，荷載取最不利工況下的荷載，即梁上部地層的靜荷載、設(shè)備的靜荷載、正常施工時(shí)的設(shè)備的動(dòng)荷載、其它非正常荷載的組合。不計(jì)地基反力，按施工槽段梁以下全部坍塌考慮。
3.防滲墻施工技術(shù)
3.1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);中擊破碎，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(wú)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。
3.2造孔工藝
（1）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。
（2）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。
（3）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;中擊鉆鉆進(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。
3.3防滲墻的具體施工方法
根據(jù)施工工藝的不同，防滲墻可分為槽段式、樁柱式和預(yù)制拼裝式。特別是射水、鋸槽、多頭攪拌樁、插板、垂直塑膜等薄墻方法可較為經(jīng)濟(jì)有效地適用于堤防的垂直防滲。
（1）槽段式防滲墻槽段式防滲墻可采用抓斗、沖擊鉆劈打、輪銑、射水、鋸槽、鏈斗、多頭鉆等成槽機(jī)具分一、二期跳打成槽。按槽厚可分為薄墻和厚墻。受機(jī)械尺寸所限，抓斗、沖擊鉆劈打、輪銑等機(jī)具僅能形成厚墻，槽孔長(zhǎng)度多依據(jù)地質(zhì)條件、混凝土供應(yīng)強(qiáng)度、施工工藝等確定。而射水、鋸槽、鏈斗、多頭鉆等成槽機(jī)具和改進(jìn)的薄型抓斗、輪銑機(jī)具可以形成較薄的薄墻。各種機(jī)具都有其適用地層的問(wèn)題，如卵礫石含量高且大的地層，多采用沖擊鉆造孔，抽桶出渣，甚至采用預(yù)爆破或定向聚能爆破作業(yè)處理。
射水法成墻機(jī)主要由造孔機(jī)、混凝土攪拌機(jī)和澆筑機(jī)組成。利用造孔機(jī)的成型器內(nèi)射水噴嘴形成的高速水流（泥漿）切割土層，成型器上下運(yùn)動(dòng)切割修整孔壁，采用泥漿護(hù)壁，正循環(huán)或反循環(huán)出渣。槽孔成型后經(jīng)灌注水下混凝土、塑性混凝土或鋼筋混凝土形成防滲墻。該方法適用于密實(shí)黏土、亞黏土、淤泥、砂土及和粒徑小于10cm的砂礫石地層。
鋸齒掏槽法成墻是由專門的鋸槽機(jī)完成。主要由近乎垂直的鋸管在功率較大上下擺動(dòng)的裝置或液壓裝置（又稱液壓開(kāi)槽機(jī)）驅(qū)動(dòng)下，鋸管設(shè)置的刀刃切割地層，隨鋸槽機(jī)根據(jù)地層狀況移動(dòng)開(kāi)槽。采用泥漿護(hù)壁，正循環(huán)或反循環(huán)出渣。槽孔成型后，根據(jù)需要可采用導(dǎo)管法水（泥漿）下澆筑混凝土、塑性混凝土或鋼筋混凝土形成防滲墻，但需要采用水脹膠囊等隔漿裝置隔離開(kāi)槽區(qū)和澆筑區(qū)。該法適應(yīng)于顆粒粒徑小于100mm的松散地層，如黏土、砂土、砂、礫及小卵石等地層。
（2）樁柱式防滲墻可采用回轉(zhuǎn)鉆、沖擊鉆、螺旋鉆、多頭鉆、攪拌鉆等成孔機(jī)具成孔。墻體材料可采用混凝土、鋼筋混凝土、塑性混凝土、水泥土等，采用套打連接成墻。多頭攪拌樁薄墻是利用多頭小直徑深層攪拌機(jī)，將水灰比為0.8～2的水泥漿噴入土體并攪拌成水泥土墻。該方法適用于粘土、砂土、淤泥質(zhì)土及少量粒徑小于5cm礫石地層。
4.結(jié)語(yǔ)
混凝土防滲墻是覆蓋層地基和土石壩（圍堰）工程的主要防滲措施。近幾年，防滲墻技術(shù)在病險(xiǎn)水庫(kù)的除險(xiǎn)加固工程中應(yīng)用較廣泛，它施工簡(jiǎn)便、速度快、消耗少，在處理壩基滲漏等滲透變形隱患問(wèn)題上效果較好。目前，我國(guó)的防滲墻技術(shù)總體上達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，近年來(lái)并不斷有新的發(fā)展。
參考資料
[1]王滿瑩，孫洪亮. 淺談混凝土防滲墻工程施工[J]. 河北工程技術(shù)高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2014，03：26-28.
[2]黃榮峰，周江沭. 塑性混凝土防滲墻在土壩防滲加固中的應(yīng)用與探索[J]. 城市建筑，2012，17：97+106.
[3]薛云峰. 混凝土防滲墻質(zhì)量控制及檢測(cè)技術(shù)研究[D].中南大學(xué)，2012.
[4]許子福. 混凝土防滲墻粘土泥漿零排放施工法[J]. 科技資訊，2013，06：63.
