水利工程中防渗墙施工技术的有效应用

　　摘要：在水利工程中，渗透问题常常伴随于每一项工程建设。如何做好防渗工作是摆在每一个水利人面前的重要课题。混凝土防渗墙施工技术是水利工程防渗施工中非常重要的技术之一，由于其防渗效果好，适应地层能力强，在水利工程中得到了广泛地应用。本文就防渗墙施工技术的有关事项进行一些探讨，旨在不断提高水利工程中防渗墙施工技术的应用水平。
　　关键词：水利工程；混凝土防渗墙；施工技术
　　防渗墙施工技术在水利工程中有着十分广泛地应用，其应用水平随着施工技术的发展也在不断地提高。
　　一、水利工程中防渗墙施工设备及工艺
　　（一）防渗墙施工的主要设备
　　在水利工程防渗墙施工技术中，其主要的机械设备是钻孔机械。常见的钻孔机械有以下三种。一是仿苏式钢绳冲击钻机。这种钻机的钻孔原理是：地层在钻头的反复冲击下变得破碎,当这些碎屑破碎到一定程度，就能在泥浆的浮力作用下悬浮起来,然后，用抽砂筒将这些土层碎屑提出孔外,所以，这种机械设备的功耗比较大,工效非常低。二是冲击式反循环钻机。这种机械设备是将用抽筒断断续续出渣的方式改为泵吸式能够连续地出渣,使地层颗粒避免了受钻头重复撞击而变得重复破碎,大大提高了工作效率,但是，这种机械必须要有配套的泥浆净化机进行分离钻渣。三是抓斗挖槽机。在进行施工时，抓斗需要借助泥浆这种介质,运用斗齿对土层实施切割,使土层破碎,直接将渣土抓出。根据工作原理进行分类，可以分为：液压式抓斗和钢绳式抓斗。
　　（二）造孔工艺
　　一是钻劈法。对于一般的砂卵石地层，采用这种造孔方法比较适宜。在进行施工过程中，应根据防渗墙轴线，划分出长度不同的槽段,将相邻近的两个槽段，应分一期和二期依次施工。此种方法一般使用的机械设备是：钢绳冲击钻机或者是冲击式反循环钻机。钻进时，应分主孔和副孔。
　　二是抓取法。当将防渗墙修建在粉土层或砂卵石层（粒径较小的）中时,可利用抓斗，将地层上实施直接挖掘，挖成槽,能够使工作效率大大提高。
　　三是钻抓法。当在地层结构比较紧密的地方造槽，或是需要挖掘出深槽孔时,可以将冲击钻的使用和抓斗的使用联合起来。利用冲击钻，在漂卵石层和基岩钻好主孔,在两个主孔之间的副孔，可以用抓斗实施抓掘。根据挖掘槽孔的实际大小。
　　（三）主要施工工艺
　　第一，切实发挥导墙的作用，给开挖机具提供正确的导向,使槽口和承重得到有效地保护。因每一个槽段所用的施工周期比较短，使用可以周转的钢结构导墙，能够使工程成本得到有效地降低。若使用的导墙是混凝土，在保证安全的条件下，应尽可能地缩小其断面。
　　第二，为了使槽壁稳定，在成槽时,应用泥浆进行固壁,现在一般最常使用的泥浆是膨润土。泥浆可以多次重复使用,但需要做好除砂工作。防渗墙的墙体材料，一般采用的是一级配塑性混凝土。这种防渗墙的材料强度具有很低的强度，也有很低的变形模量,能够较强地适应地基变形,具有很好的抗渗性能。
　　第三，浇筑混凝土应用直升导管法,其导管内径大约为22-27厘米。根据施工现场的具体条件，可选取合适的方式输送混凝土。墙的连接应该采用“接头管法”、“切削法”等方法,这是连接墙段技术中的难点。
　　二、混凝土防渗墙施工技术控制难点与对策
　　（一）松散、漏失地层的成槽方法
　　1、槽口土体松散的处理方法
　　当土质或填筑质量不好时，极易使槽口土体形成松散的问题。在挖槽的过程中,为了避免坍塌或劈裂等问题,可以采用一些有效的措施。一是用深搅的方法对于导墙下面4米至6米深的土体进行加固。二是在进行开挖过程中,可以采用跳挖的方法,即在同时开挖的一期槽孔中间，至少需要留出三个一期槽的距离。三是适当地抬高固壁的泥浆面高度使坍孔得到有效的控制。对于那些已经产生的坍坑和劈裂缝，应用开挖回填的方法和灌注水泥粘土浆液进行控制。
　　2、槽内漏失地的处理方法
　　在用抓斗挖槽时,在漏失地层上，其泥浆会使其迅速漏失,使孔壁发生坍塌事故。处理漏失地层的方法是,向槽内必须回填好土料等,并适应翻搅、挤压等方式,然后，继续进行开挖施工。当漏失地层特别严重时,最好在开挖槽孔前，应预灌好黏土浆液。
　　（二）连接墙段方法
　　1、接头管法
　　一是机具。接头管是用钢管制成的,其钢管是厚壁无缝型的，强度、刚度比较大,且顺直平滑,其管径宜比墙体厚度小10—20毫米。二是起拔设备。当墙体深度小于等于20米时,可以用机型为30—50吨的履带式起重机。当墙体比大于等于20米大时，必须将拔管机与起重机进行联合作业。当墙体的深度达到30—40米时,拔管机更能发挥出作用。
　　二是起拔工艺。对于如何确定起拔时间,是确保施工方法的关键所在,应该在混凝土初凝前实施接头管起拔。怎样确定最佳的拔管时间，必须通过试验进行选择，拔管后必须用泥浆将接头孔进行充填,否则会使混凝土发生坍塌。
　　三是做好事故处理。如果在接头管出现铸管事故，又没有办法将造成墙体接缝缺陷时,可用高压喷射灌浆包裹事故接头管部位,加以补救。
　　2、切削法
　　在墙体深度小于20m,而墙体材料28d抗压强度小于1MPa时,在开挖二期槽时,可直接将一期槽的墙体材料切割掉一部分,可在两期槽孔间开成锯齿状的可靠连接,切削的长度视墙体深度和成槽斜率而定,一般等于墙体厚度。
　　（三）硬岩嵌岩方法
　　1、重凿嵌岩法
　　机具,重凿主体一般用铸钢制成,底部焊有耐冲击合金刃角,外形尺寸长1~1.5m,宽度略小于墙体厚度。高度3m,横断面呈长方形,重量3~5t。驱动重凿冲击的主机,一般运用30~50t履带式起重机。其工艺要点有：
　　一是当开挖槽孔而遇到硬岩时,应首先将地层用重凿冲击破碎,后将岩块、岩屑捞取出来,能够形成一个循环回次,经过若干回次以后,可以达到预计好的深度。二是能够正确地使用重凿，是决定嵌岩效率的重要因素,操作人员应该根据施工经验,应选择提升重凿的合理高度，用合适的冲击点数和次数,应特别注意使土层出现过度破碎。
　　2、冲击反循环法
　　嵌岩作业的主机是冲击反循环钻机,钻具为横断面呈长方形的扁形钻头和排渣管。在遇硬岩时可用主机驱动扁钻头冲击破碎岩石,同时用砂石泵通过排渣管将岩碴排出槽外。基岩钻进方法可用平打法或劈打法。
　　三、墙体质量控制与检查
　　如何确保防渗墙的质量，必须加强对施工工序中的质量控制和质量检查,这些工序都是槽孔建造，做好清孔换浆，接头管下设起拔、混凝土浇筑。检查时一般可按现行标准执行。考虑成槽规律,并依据国内外施工经验,槽孔建造精度现行标准偏高,孔斜率应为在墙深小于25m为8‰,墙大于25m为6‰。墙体质量检查后在成墙一个月后进行,检查方法有开挖试坑对墙顶直观检查和对墙体钻孔取芯检查。检查所得的试样或芯样,可对其物理力学性能进行检测,并在所形成的钻孔内进行注水试验和其他无损检测如超声波法和地震透射层析成像(CT)法。
　　总之，防渗墙施工技术是关系着水利工程质量的重要施工技术。随着社会的发展，防渗墙施工技术也得到不断地提高。因此，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，不断创新防渗墙施工方法，提高施工技术水平。
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