混凝土防渗墙施工工艺及施工技术.doc

1、1混凝土防渗墙施工工艺及施工技术摘要：混凝土防渗墙经过几十年的不断探索和实践，其施工技术有效地解决了许多大中型水电项目中坝体和坝基的渗漏问题，并形成了一整套完整的规范体系，同时在施工实践的基础上总结出很多宝贵的经验，为这项技术的发展奠定了基础。本文以现有防渗墙施工技术为基础，主要针对防渗墙适用条件、施工工艺、施工技术和应用前景进行说明，以推动混凝土防渗墙的发展。 关键词：水利工程；混凝土防渗墙；施工技术 中图分类号：TV 文献标识码： A 文章编号： 混凝土防渗墙技术，在我国的水利工程的发展己经有几十年历史了，目前已经开发出多种混凝土防渗墙新技术，如射水法、锯槽法、抓取法等，适应了堤防加固防渗

2、工程的需要。另外，混凝士防渗墙技术在水库的除险加固及防渗方面也得到广泛应用，且取得了良好的效益。 1 混凝土防渗墙适用的地质条件 防渗墙通常都要穿过松散覆盖层和较破碎基岩，直至较完整基岩。在勘探工作中弄清松散覆盖层的厚度，层位及分布，透水性以及基岩顶部的风化程度透水性就显得很必要。防渗墙在玄武岩、花岗岩中入岩深度最深达 36.29m，在粉砂岩、白云岩夹泥质粉砂岩中入岩深度达812.5m，在板岩、石英岩、砂质板岩中最大入岩深度 4.0m。这与各种岩2石风化强度也是相一致的，即火成岩、玄武岩柱状节理发育，风化强烈，风化带较厚，入岩深度最深；沉积岩风化次之，风化带亦较薄，入岩深度次之；变质岩风化微弱

3、，风化带最薄，入岩深度也最浅。 松散覆盖层通常较不均一，工程中还常遇到双层结构地基和多层结构地基，这些地基类型，对地基的渗透稳定性和结构应力情况都有很大的影响。对于表面有相对不透水覆盖，下层为透水性较强的砂卵砾石层，在不透水层底面极易造成较高承压水头，可能引起流土现象。另外不同土层交界处常产生较大的负弯矩，尤其不同层的弹性模量存在较大差异时。勘探时在深覆盖地基层中应适当加密勘探孔，弄清各层的厚度、分布。冲积层往往具有三向不均一性，必要时还须作若干个剖面，并将其纵横联系起来。渗透系数是防渗设计的重要指标，可通过野外钻孔中做注水试验、抽水试验或室内试验加以确定。洪冲积土层是否存在孤石会影响造孔方式

4、，且在造孔过程中，对于底部遇到的是孤石还是基岩，极易混淆，这就要求在勘探过程中找到一条较为准确的基岩面线，钻孔应适当加密。 2 混凝土防渗墙施工工艺 2.1 工艺简述 众所周知，混凝土防渗墙施工离不开钻孔机械设备：如钢绳冲击钻机，利用钻头反复冲击破碎地层表面，直至地层碎屑被破碎到可以用泥浆悬浮为止，通过抽砂筒将其碎屑排出；冲击式反循环钻机，利用泵吸来进行连续出渣，避免了钻机的钻头反复破碎地层颗粒，从而提高了工效，但仍需有泥浆净化机配套才可进行分离钻渣；而抓斗挖槽机，则完3全利用它的斗齿来破碎土层，从而直接抓出渣土，避免了以泥浆作为工程介质。 2.2 施工步骤 （1）钻孔成槽 施工中可根据造孔进

5、度、孔壁稳定等情况对槽段划分作适当调整。对于坝土、砾石层、基岩部分均采用冲击十字钻头钻孔。副孔可参照主孔深度和基岩面鉴定来确定孔深。 （2）清孔及验收 槽孔钻掘完成后，须在混凝土浇筑前清理干净钻渣。清孔采用掏换方法或泵吸法，即用抽筒从孔底提取废浆，新浆从槽口补入槽内，先浅后深，反复多次，直至槽内浆液、沉淀厚度合格为止。二期槽接头孔在清孔换浆结束前，用专用的刷子钻具刷洗、清除混凝土接头孔孔壁上的泥皮，刷子钻头直径略大于造孔钻头直径，以刷子钻头基本上不带泥屑，孔底淤积不再增加为合格标准，而后进行下一道工序施工。 （3）混凝土浇筑 防渗墙的混凝土是靠导管内混凝土面与导管外泥浆面的压力差和混凝土本身良

6、好的和易性与流动性，不断填满原来被泥浆占据的空间，而形成连续墙体。 2.3 造孔方式比较 (1) 钻劈法 普遍适用于一般砂卵石性地层。墙轴线的相邻两个槽段，使用钢绳冲击钻机或冲击式反循环钻机，分一、二期(或者说是前、后期)分批进4行施工，按照主、副关系进行钻孔，相邻两个主孔钻进去有一定深度之后，再钻劈副孔，然后再存接钻劈下来的石渣，将其提出孔外。 (2) 钻抓法 适用于紧密的地层中挖较深的槽孔，采用冲击钻和抓斗法联合进行施工，在石层及基岩上用冲击钻钻主孔，用抓斗来抓掘相邻两个主孔之间的副孔。根据所挖槽孔的尺寸大小，通常可采用两钻一抓或者是三钻两抓。 (3) 抓取法 适用于砂卵石层或是粉七层中修

7、建混凝上防渗墙，采用抓斗法直接挖掘槽孔，这一方法可大大地提高工效。 2.4 其他的重要工序 (1) 导墙 混凝土防渗墙的每一段槽段的施工周期由于比较短。所以尽可能使用可重复使用的钢结构导墙，导墙断面一般为高宽=50cm30cm 的矩形，这样可大大降低工程成本。 (2) 墙体材料 通常情况下，一般选用一级配颦性墙体材料作为混凝士防渗墙的墙体材料，这种材料的强度和变形模量都比较小，渗透系数小，适应变形能力强，抗渗性能较好。 (3) 防渗墙的连接 防渗墙的连接工程上一般采用“接头管法” ，如何正确把握住接头管的起拔时间，是防渗墙的连接的关键所在，接头管起拔时间通常应在混5凝土初凝之前就要进行。通过试

8、验来准确对接头管最佳起拔时间进行选择，除了要参考混凝土初凝时间之外，还要综合考虑当地气温湿度、混凝土的配比、接头管的埋深等因素。另外，起拔接头管时形成接头气孔，为防止造成混凝土及其覆盖层的坍塌，必须及时充填泥浆等工程介质。 3 混凝土防渗墙施工技术应用 3.1 混凝土超薄防渗墙施工技术 混凝土超薄防渗墙施工之前，一般要先要向导向孔内灌入泥浆，泥浆水平面保持在低于导墙面 30cm 左右。工程中所用泥浆通常用膨润土和烧碱进行配制，黏粒含量大于 50，塑性指数大于 20，含砂量小于 5%， 与含量的比值约 3 左右。 混凝土超薄防渗墙施工工艺特点如下： (1)“两钻一抓法”成槽：原理如上钻孔工艺所述

9、，抓斗沿导墙边挖土成槽，槽内清底排渣时，抓斗伸入孔底，直接将孔底残留物以同体方式排出槽孔外。其中很关键的一点，为防止孔壁坍塌，挖槽过程中不可让孔内的泥浆脱离之前灌入水平线范围，应在工程过程中及时补充孔内新鲜泥浆，从而维持孔内泥浆侧压力防止塌方。并定时检测孔内泥浆性能指标，若发现指标参数异常应立即进行调整。 (2) 防渗墙接头采用在管上抹油、裹膜的新工艺：防渗墙的接头管采用直径 330mm、壁厚 l00mm 的焊接管，成槽之后，为了减小管壁与混凝土之间的摩擦力，事先要在接头管的管罐抹上润滑油，表面裹上二塑料薄膜，然后才将接头管铺入到所指定深度。 3.2 塑性混凝土防渗墙施工技术 6近年来，在水库

10、除险加固工程中防渗墙得到了广泛的采用。塑性混凝土防渗墙施工技术，采用一种含有大量的粘上或是膨润土在内的新型墙体材料，很大程度上改善了普通防渗墙墙体的很多物理特性的不足，新的墙体材料弹性模量低，适应土石坝的变形需要、具有一定的抗压能力、应力状态较好、防渗性能较强、节约水泥等等。 3.3 冲切成槽建造薄壁混凝土防渗墙技术 在冲击成槽建造混凝土防渗墙技术的基础之上，钻孔的圆钻头换成扁钻头，抽砂筒排渣换成泥浆循环系统，并对某些工艺加以改进，从而形成了冲切成槽法这一种新型的薄壁防渗墙施上技术。与通常的防渗墙施工不同，采崩冲切成槽法对混凝土防渗墙进行施工，对泥浆的循环要求更高。施工过程需安装正、反两循坏系

11、统抽吸，其中气举反循环装置一般采用 2.6m3min 的窄压机供风。为便于较为快速地排出粗大颗粒，提高冲切速度，出浆管采用管径较大的套管。防渗墙接头时，在下接头管的表面涂抹脱模剂，以保证接头钢管外壁的绝对光滑。 4 施工中特殊情况的处理措施 根据以往混凝土防渗墙的施工经验，对混凝土防渗墙施工过程中可能出现的如裂缝、掉钻、漏浆、混凝土流失、塌孔等事故采取如下措施：4.1 造孔安全保证措施 (1) 采取远离跳打法，分散开孔槽段，减小施工荷载，一个槽段最多安排两台钻机造孔，并在 15m 范围内不得超过三台钻机造孔。 (2) 严格控制泥浆比重、粘度和槽孔内浆面，减小泥浆对坝体的压7力。 (3) 若造孔

12、过程中出现裂缝，则立即暂停造孔，稳定裂缝，向槽内注浆，以保持槽内泥浆面。同时加强对裂缝变化的观测，随时掌握情况，保证安全，待裂缝稳定且槽内泥浆不再漏失后，方可恢复造孔。 (4) 若出现漏浆，立即将预先准备好的堵漏材料一水泥、粘土块、草袋、锯末、海带等倒入槽孔内，并向槽孔内注浆，以防止槽内乏浆而塌孔。 (5) 在施工中及时排除钻机平台和倒渣平台上的施工集水或雨水，以防水渗入钻机平台和倒渣平台的坝土内而使坝土饱和造成塌孔。 (6) 发现孔口沉陷、塌孔，及时处理、加固，防止出现大的沉陷、塌孔。 4.2 混凝土浇筑措施 (1) 混凝土浇筑时，用排污泵将槽内泥浆抽出，使槽浆面始终控制在孔口以下 2m，减

13、小槽内泥浆对两侧孔壁压力。 (2) 位于坝体中的槽段，在浇筑混凝土时采用自下而上分段控制混凝土浇筑速度，平均上升速度控制在 1.5-2.5m/h 之间，但整个槽段平均上升速度不得小于 2.0m/s。 (3) 浇筑混凝土时，若出现混凝土流失且坝体开裂，则要放慢浇筑速度，以稳定裂缝，减小或停止混凝土流失，等混凝土面上升正常后，再恢复正常浇筑。 （4）一旦槽段开孔后，应快速施工成槽，快速使槽段验收合格并于4 小时内开浇混凝土，严禁槽段长期搁置浸泡。 84.3 防止卡钻、掉钻具措施 (1) 钻头磨损后，要及时补焊，严禁亏径钻进，不允许出现梅花孔、小墙，避免卡钻。 (2) 要经常检查吊系钻头的钢丝绳、钢

14、丝绳卡子和钻头梁，发现钢丝绳和钻头梁磨损了 1/3 时，要立即更换钢丝绳和补焊钻头梁，绳和梁之间加设保护铁，钻头加设保护绳。 (3) 发生孔内卡钻时，严禁强拉和强行反冲而将钢丝绳拉断，可用抽筒或加重杆砸或扩大被卡钻头的四周使之松动。 (4) 如发生掉钻头事故，要及时进行处理。处理前，要先摸清被掉钻头所在的位置、钻头在孔内的方向及孔深、地层情况，并作好记录，然后用专用打捞工具将钻头取出，以免造成工程质量隐患。 4.4 坍孔预防处理措施 (1) 如果槽口坍塌，导墙断裂，视情况及时移开钻孔设备，回填槽孔，拆除旧有导墙，加固孔口土体，再重建新导墙。 (2) 若是孔内导墙下浅部坍塌，可在坍塌部位以上回填

15、粘土，然后回填低标号混凝土，重新开孔造槽。或就地用水泥、水玻璃等与槽内泥浆及坍塌物混合成固化灰浆，凝固后再开孔造墙。 5 混凝土防渗墙的发展前景 根据水利上程建设现状及发展的要求，混凝土防渗墙施工技术主要发展方向有以下几点： (1) 提高墙体深度：在某些堤防工程中，有些地层要求墙体能够深入 30m 以下，但现有的施工设备的实际应用都大多数限制了墙体的施工9环境及墙体深度，因此，今后的研究重点将放在开发研制出对墙体深度不限，并可以适应任何不同施工环境的防渗墙施工设备。 (2) 低成本、提高质量：参照以往的堤防工程实例，普遍都因为技术及设备落后等原因，使墙体普遍偏厚，从而使得所需水泥量也偏多，提高

16、了上程成本。因此，必须设计开发出超薄连续的防渗墙施工技术及设备。 (3) 施工现场布置紧凑化，过程简单化：堤防工程建设的特殊性，决定了在施工过程中施工现场场面铺设不宜过大，而且必须尽量缩短施工工期，使施工过程简单。因此必须对施工现场进行合理的布局和规划。6 结语 当前，我国水利建设正处在蓬勃发展的时期，不良的地质条件引发的渗流对水利工程施工和以后的正常运行造成了严重的影响，因此必须对工程进行防渗加固处理，而混凝土防渗墙以其施工技术成熟，工作可靠的优越性赢得了广大施工单位的认可和采用。另外，随着我国的城市化进程的发展，在老城改造、新城建设、交通问题、坏保工程等等建设施工中，都需要进行防渗加固处理

17、。可见，混凝土防渗墙技术有着广泛的市场需求。随着施工技术的不断提高，施工设备的不断研发，混凝土防渗墙必将发挥更加广泛的用处。 参考文献 【1】郑文魁厚中粗砂层中多轴深层搅拌防渗墙的施工【J】 水利10科技与经济，2007，13(9)：693-695 【2】田艳萍、杨文、孙小丹简述堤防工程截渗墙施工技术【J】 水利科技与经济，2007，13(10)：763764 【3】陈航斌混凝上防渗墙施工技术分析【J】 建筑科学，2009(3)：80 【4】傅祝体混凝土防渗墙的常用技术及其发展【J】 科技咨询导报，2007(2)：204205 【5】沙吾列希浅议混凝七防渗墙的常用技术及其发展【J】 石河子科技，2008(1)：4445 【6】邝柏昌水利水电工程中混凝七防渗墙施工技术的应用【J】 水利水电建设，2008. 5：197198