水利工程混凝土防渗墙施工技术探讨

水利工程混凝土防渗墙施工技术探讨

石岩

中水利水电第十一工程局有限公司河南郑州450001

摘要：随着时代的不断发展，我国国民经济水平不断提升，水利工程建设规模也随之逐渐扩大，其建设形势日益复杂，发展方向也呈现出综合性趋势。水利工程施工在建设工程施工中的重要性也持续增强，水利工程防渗工作就是其中存在的重要问题，混凝土防渗墙施工技术就是水利工程防渗施工中的主要技术方法，其施工水平高低直接关系着工程建设的整体质量。为此，本文主要对水利工程中混凝土防渗墙的施工工艺及质量控制进行了分析与探究。

关键词：水利工程；防渗墙；施工技术

一、水利工程防渗墙施工技术简介

1、高压喷射防渗墙

高压喷射防渗墙工艺是一项比较高端的防渗透技术，它是应用特定的产生高压的设备制造高压射流冲击搅动坝基并将其覆盖，在同一时间在坝基里灌入水泥浆，让浆液与通过高压射流冲击产生的灌地层土的颗粒均匀的混合在一起，从而形成防渗墙。通过高压喷射形成的防渗墙，有着非常好防渗水作用。因为水利工程的大力发展，我国政府对于水利工程防渗水这一技术也十分重视，组织了许多的科技人员同过大量的实践后，成功的掌握了利用高压喷射防渗墙技术解决了水利工程中渗水的问题。并且高压喷射防渗墙在许多不同环境的水利工程中得到了很好的推广，还取得了很好的成绩。应用高压喷射技术将大粒径地层同水泥浆形成防渗墙进行防渗施工加固，这样不仅可以高效快捷的完成任务，而且十分经济。通过高压喷射技术解决了大粒径再地层中的造孔难问题，这也是水利工程技术中一大突破。

2、混凝土防渗墙

混凝土防渗墙技术是20世纪60年代就开始发展的，是一种垂直的防渗透技术，发展到如今，混凝土防渗墙技术相对来说已经非常成熟了，现在是粒状地层主要防渗的手段之一，混凝土防渗墙技术不仅仅被用在永久性的地基防渗上，而且对于一些正在渗漏的甚至是一些渗透十分严重的危坝堤来说也可以用其进行防渗处理。

3、自凝灰浆防渗墙

自凝灰浆防渗墙这项技术是以前的塑性混凝土墙技术的基础上发展起来的。是通过使用膨润土、水泥并掺入少量的缓凝剂而制成的“自凝灰浆”，自凝灰浆防渗墙在凝固前可用作造孔的固壁泥浆.在完工后可以通过添加凝固剂让它自行凝固，最后形成防渗墙，通过这种技术形成得防渗墙防渗非常好。所以自凝灰浆防渗墙技术再欧美一些国家得到广泛的应用。但是在我国还处在刚刚起步的阶段。

二、不同防渗墙工艺方法的应用范围

水利工程中混凝土防渗墙一般情况下都要穿过松散覆盖层以及较破碎的基岩，有时根据需要也会穿过比较完整基岩。所以我们在建设水利工程中的防渗墙时，一定要事先做好勘探工作，并弄清楚松散覆盖层的厚度、层位的分布、透水的情况以及工程基岩的结构等等，然后在根据工程的需要来建设防渗墙的厚度。下面是通过大量试验得到的数据，防渗墙在玄武岩、花岗岩中入岩深度最高达到36.29m，在粉砂岩、白云岩夹泥质粉砂岩中入岩深度一般在8到12.5m，在板岩、石英岩、砂质板岩中德入岩深度最高是4.0m。这些数据同各种岩石风化强度是基本上一致的，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，风化带最薄，入岩深度也最浅。

松散覆盖层在一般情况下不均一，虽然在大多数水利工程中是一层结构地基，这种地基结构建设防渗墙时相对容易一些，但是根据工程的需要还是经常遇到双层结构地基和多层结构地基，着两种地基结构，对地基的渗透稳定性和结构应力的情况的影响都比较大。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，特别是在不同层的弹性模量出现比较大差异时，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。冲积层一般在三向上都不均一性，技术人员可以根据需要作多个剖面，在将这些剖面联系起来。渗透系数对于防渗透工程来说是一个十分重要的指标，我们可以应用野外钻孔来做注水试验、抽水试验或室内试验来加以确定。洪冲积土层孤石的存在与否对造孔方式的有着十分重要的影响，而且技人员造孔的过程中，对于一些底部是孤石或者是基岩的地基结构，我们利用一般的技术手段分辨不出来，为了不出现混淆，技术人员在勘探过程中一般找一条比较准确的基岩面线，钻孔一般都要适当加密。

三、水利工程混凝土防渗墙技术设计指标以及方案

1、水利工程防渗墙设计质量指标

在水利工程混凝土防渗墙设计中，防渗墙设计根据清孔、泥浆膨润土、槽孔制造、混凝土浇筑、混凝土成墙以及墙内孔管质量进行质量控制。通过孔深、孔位、孔斜、槽孔接头厚度、槽孔嵌入深度以及基岩岩样设置槽孔搭建指标；根据密度、浓度、静切力、粘度以及pH值，明确水利工程泥浆膨润土；根据接头孔壁质量、孔底厚度、粘度、泥浆密度以及含砂量，明确清孔指标；通过混凝土扩散度、塌落度、埋深、导管间距、混凝土上升速度以及土面高差，明确混凝土浇筑；通过弹模、强度以及渗透系数，在允许水利工程渗透比降的同时，明确混凝土成墙指标；通过官绅弯曲、偏差，在混凝土防渗墙检修一个月后进行检查，从根本上保障墙体均匀性，在明确墙体混凝土弹模、强度以及渗透系数的同时，设置墙内孔管指标。

2、水利工程防渗墙设计方案

根据水利工程地质勘察资料显示：目前我国混凝土防渗墙技术普遍存在土料选择不严格、碾压不充分、土料分区不明显、填筑质量不达标等状况；由于干密度系数小于标准数值，坝基透水系数较小的土层埋藏深度只有5～20m。因此，水利工程防渗墙设计通常采用坝顶布孔修筑以及游坝坡脚设置防渗墙，通过铺设工膜，从而达到防渗标准。防渗墙设计深度通常根据底部原则，进行坝体防渗；在厚度满足混凝土墙体耐久性、抗渗性、变形以及应力要求时，根据施工设备、地质状况确定防渗墙墙体厚度。

四、水利工程防渗墙施工工艺

1、防渗墙施工设备

在水利工程施工中，钻孔机械作为水利工程混凝土防渗墙施工的重要设备，通过钻头对水利工程地层进行反复破碎，碎屑被水利工程泥浆悬浮，抽砂筒提出孔外的钢绳冲击钻机，由于功效低，功耗大等特点，被广泛应用于防渗墙施工中。冲击式反循环钻几次，将断续出渣进行改抽，在连续出渣的同时，避免水利工程钻头对地层颗粒的重复性破碎，在配套钻渣分离的同时，提高防渗功效。在抓斗挖槽机中，无需泥浆，通过斗齿切割，在土层破碎的同时，将渣土直接抓出，不仅保障了防渗墙施工技术，同时对水利工程施工效益也有很大影响，根据工作原理有钢绳抓斗和液压抓斗两种情况。

2、孔工艺

在钻孔工艺中，钻劈法根据不同长度的墙轴线槽段，在相邻槽段进行施工，通常用于砂卵石地层施工。在反循环钻机以及钢绳冲击钻机使用中，由于主、副钻进，当主孔钻进达到一定深度时，通过副孔劈打进行石渣清除。在抓取法中，水利工程施工通过粉土层以及砂卵石层防渗墙修筑，在抓斗过程中进行成槽挖掘，从而增强水利工程施工效益。在钻抓法施工中，通过施工深槽孔以及地层造槽，在扎都和冲击钻联合施工的同时，将冲击钻深入基岩或者主孔漂卵石，根据水利工程槽孔的大小，运用三钻两抓或者两钻一抓的方式进行施工，在副孔中，通过抓掘抓斗的方式进行造孔。

3、其他工序

导墙作为水利工程混凝土防渗墙开挖机具的导体，在承重的同时，能有效保护槽口。在实际施工中，由于槽段施工周期相对较短，为了节省防渗墙施工成本，在尽量选用钢结构导墙的同时，尽量缩小导墙断面，形成符合施工标准的矩形。在成槽中，为了保障水利工程槽壁稳定性，在运用泥浆固壁的同时，使用膨润土进行施工制浆；在保障施工指标密度的同时，让马氏漏斗粘度始终在32～50s之间；在泥浆重复运用的同时，用净化机进行泥浆除砂。

另外，由于塑性混凝土材料变形模量和材料强度较低，具有极好的地基变形和抗渗性，渗透系数低于1×10-6cm/s，渗透比可以达到300以上。在直升导管法中，由于导管内径一般在20cm左右，因此，在实际施工中通常采用泵或者罐车输送的方式进行混凝土输送。在墙体连接中，通过接头管法的具体要求，在严格切削的过程中，保障施工进程和效益。

五、水利工程混凝土防渗墙施工技术和质量控制

1、底层漏失、松散以及成槽方式

在水利工程槽口土体松散的地方，由于土质欠佳、填筑质量达不到相关要求，造成很多槽口土体松散；当混凝土防渗墙进行挖槽施工时，由于自身因素，造成坍塌、劈裂。因此，为了保障成槽施工质量，必须根据具体情况，采用多项或者单项预防，当土体深入导墙4～6m时，根据施工要求，选用粉喷桩或者深搅的方式进行加固施工；通过明确槽孔长度，运用跳挖的方式，保障混凝土防渗墙槽孔距离始终在一个或者两个期槽距离；对于已经产生的坍坑或者劈裂缝，通过适当调整泥浆固壁高度，在水泥粘土浆液灌注以及回填开挖过程中进行防渗墙施工处理。

2、混凝土墙段连接

2.1接头管连接在机具连接中，通过厚壁无缝钢管制成具有一定刚度和强度的接头管，在钢管顺直平滑的同时，保障管径始终小于墙体厚度10～20mm。在起拔设备中，当墙体厚度低于20m时，通常选用30～50t的履带式起重机；当墙体厚度超过20m时，通过专用起重机以及拔管机联合，保障接头管连接。

2.2切屑、桩法平接

在混凝土防渗墙切屑中，当墙体深度低于20m，墙体抗压强度小于1MPa时，根据二期槽具体要求，在一期槽切割的同时，在二期槽孔内部进行锯齿连接；通过成槽斜率以及墙体深度，设置合理的切削长度。当墙体深度大于40m时，由于成槽精度和设备影响，一般采用接头管的方法，在易发事故点，进行接缝质量预防。通过冲击钻机以及回转的方式进行相邻槽桩孔连接，在塑性、灰浆混凝土浇筑中，对槽孔进行连接，从而保障墙段连接可靠性。

2.3硬岩嵌岩方法

在机具选用中，主体重凿一般通过铸钢的形式完成，当底部拥有冲击合金刃角的同时，保障外形尺寸适中在1～1.5m之间，墙体厚度大于宽度。在硬岩开挖中，通过重凿冲击、岩块、岩屑捞取，在形成循环回次的同时，进行深度预计。在钻控法中，通过槽孔覆盖，在正确使用“纯瓦法”的同时，保障嵌岩深度，从根本上杜绝槽壁失稳。在冲击反循环中，根据横断面钻头以及排渣管特点，在正确使用钻头冲击的同时，将排渣管岩渣及时排除槽外；通过现行标准，在明确换浆、清孔、起拔、浇筑的同时，对槽体质量进行检查、控制。

六、墙体质量监控与检测

在水利工程防渗墙的建设中，为了确保防渗墙的质量，技术人员一定要加强对施工过程中的质量监控同时要对质量进行抽样检测，在防渗墙施工工序中一般都是槽孔建造，技术人员要及时做好清孔的换浆工作，接头管下设起拔、混凝土浇筑。防渗墙的质量检测工作一般都在防渗墙墙体形成大约30天后进行，对其检测的方法一般是开挖试坑对防渗墙的墙顶进行直观的检测以及直接对防渗墙钻孔然后再进行检测。

结束语

通过上文，我们简单的了解了防渗透技术在水里工程中的重要性，以及防渗墙施工的工艺，还有防渗墙施工技术在水力工程中的应用。水利工程是一个造福人类的工程，而防渗墙施工技术作为水利工程中防渗水的核心技术，所以为了更好的让水利工程为我们服务，我们应该高度重视水利工程中防渗墙施工技术的有效应用，不断的提高防渗墙施工技术，将水利工程做的更加完善。

参考文献：

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