大坝除险加固中防渗墙施工方法分析

罗 钦

(仁怀市水利局，贵州仁怀564500)

大坝除险加固中防渗墙施工方法分析

罗 钦

(仁怀市水利局，贵州仁怀564500)

混凝土防渗墙施工被广泛地应用于大坝除险加固工程中，经过许多年的探索，防渗墙施工技术越来越成熟。有效地解决了许多建筑项目中的渗漏问题，形成了一整套完整的规范体系。文章结合具体实例分析了大坝除险加固中防渗墙施工技术。混凝土防渗墙作为土石坝工程以及覆盖地基的一种主要防渗措施，在水利水电工程中作用十分明显。

水库大坝;除险加固;混凝土防渗墙;施工方法

0 引言

当前，防渗墙施工技术越来越成熟，在大坝除险加固中被广泛应用。

混凝土防渗墙是一种地下的连续墙，其大多用于水利水电工程中。混凝土防渗墙在建筑时一般先以专业的设备进行槽孔的营造，待槽孔完成以后通过导管向其中灌注混凝土，从而形成墙体。其中，在槽孔完成时为了防止其发生坍塌，一般会先向内部加注泥浆。

目前，混凝土防渗墙作为土石坝工程以及覆盖地基的一种主要防渗措施，在水利水电工程中作用十分明显。

1 工程概况

某水库坝长533 m，主坝长381 m，副坝长152 m。其中主坝坝脚渗漏严重，多处出现散浸。

地质勘探资料显示:

1)主坝坝体主要为含卵砾石和中、重粉质壤土，部分为土混卵碎石土，填土渗透系数为1.15×10-3cm/s～6.44 ×10-5cm/s。

2)坝基主河床处存在砂卵石层，左段坝基为含砾石粉质壤土，表层含砾石，下伏基岩为辉长岩。

2 施工过程中常见的事故原因、预防及处理措施

2.1 卡塞

在进行混凝土的浇筑时，导管内的混凝土球塞可能会与隔离用的泥浆被卡住，这样的现象一般称为卡塞。

造成卡塞的原因有以下3点:

1)在进行导管塞的制作时，其材料的选取不正确。以木材以及钢材等较硬的材质所制作的卡塞相对于其他物质而言容易被卡住［1］。

2)导管塞的形状不合理也会导致其发生卡塞，在进行导管塞的设计时应当尽量避免选用帽形、圆柱形的导管塞。

3)此外，导管塞的损坏、形变，砂浆材料的不均匀，混合有杂质等等都会造成卡塞事故。

在施工中一旦发现发生卡塞应当停止施工，将导管加以拆卸至被卡部位，处理以后再继续施工。

2.2 断桩

在混凝土浇筑过程中有时候由于一些故障会导致无法进行连续作业，从而使得之前浇筑的混凝土发生初凝，进而之后浇筑的混凝土无法较好得与之融合，从而造成断桩。

一般情况下，断桩都是由以下2种原因所造成的:

1)在进行槽孔的清理时没有能够清理干净，这样在后来的一系列浇筑准备工作完成以后进行浇筑时就会使得槽孔内部的落淤较大，从而造成断桩。

2)在进行浇筑时对于混凝土的入料口没有做好相应的防护工作，在建筑过程中一些散渣从入料口进入其中，这样一来就使得混凝土之间存在了不均匀的分布，内部挤压力分布不均匀，从而极易导致断桩的发生。

要想避免断桩现象的发生就应当做好以下预防措施:

1)在施工中加强对于施工过程相应操作的管理，避免由于人员操作的失误从而造成断桩。

2)合理的选用混凝土，对于其性能指数实验合格以后再加以使用。

3)对于施工过程中发现的存在的问题应当及时进行处理。

3 防渗加固方案

防渗加固方案方案包括混凝土防渗墙方案、多头小直径深层搅拌防渗墙方案和高压摆喷防渗墙方案。

3.1 混凝土防渗墙方案

混凝土防渗墙施工技术具体的是指先用专门的仪器设备进行槽孔的开挖，待完成槽孔的开挖以后向其中注入泥浆以防止其发生崩塌，而后再以混凝土注入其中，置换出泥浆，待等混凝土凝结以后便形成了混凝土墙。这一技术能够较好的应用于一些砂土以及黏性土质层，具有较好的防渗效果。但是该施工方案需要较大的投入，在施工时需要动用大型的施工设备，并不能够适用所有的工程。

3.2 多头小直径深层搅拌防渗墙方案

多头小直径深层搅拌防渗墙是近几年刚刚在国内兴起的一项防渗墙施工技术，相对于其他的施工技术而言其具有着造价低、工序少、施工简单快速等一系列的优点［2］。该方案再施工时可以就地取材，避免了一系列的繁琐的工序，具有较好的社会效益与经济效益。但是该方案仅仅适用于一些软土地基，对于砾石较多的工程并不适用。

3.3 高压摆喷防渗墙方案

高压摆喷防渗墙方案最早是由日本人所提出来的一种防渗加固技术，其具体就通过高压水力喷射将泥土、水泥浆液以及一些化学物质相互搅拌融合，从而改变土层的理化性质，达到加固地基的目的［3］。

这一方法直接在泥层中形成水泥与土的凝结体，从而有效地提升了其防渗性能，达到了防渗的目的。

这一施工方案具有着较为广阔的适用范围，并且经过长期的研究与实验已经具有了较为成熟的施工技术。能够较好的在一些环境恶劣区域发挥其作用，应用前景极其广泛。

表1 某水库除险加固工程设计防渗处理方案比选

4 高压摆喷方案设计

4.1 高压摆喷施工参数确定

某水库除险加固设计高压摆喷墙体长度共计381 m，设计抗压强度5 MPa，渗透系数i×10-6cm/s(i=1～9)，渗透破坏比降500。为了达到设计的防渗效果，还需在正式加固处理前进行高压摆喷现场试验确定适合该水库特殊土质要求的控制参数，包括孔间距、摆喷角度、水压、气压、浆液流量、浓度、提升速度与摆速。

在进行防渗施工处理之前应当先进行地质勘探与调查，对于坝体与岩层的检出面大小需要调查清楚，并应当对于周边土质层做一个细致的了解。然后对于相隔1.2 m平行于拟灌浆轴线的施工应当参照表2中的一些参数来进行试验性喷注，并对于结果进行注水检验。

根据试喷结果并参照相关工程经验，本工程选用技术参数如下:钻孔间距1.2 m，摆喷角度20°，水压30 Mpa，气压0.7 MPa，浆液浓度1.6 g/cm3，提升速度10 cm/min左右。

4.2 高压摆喷施工

某水库的除险加固方案选取的是高压摆喷防渗墙施工方案，其在具体的施工过程中选用的是单排布孔三管二序法施工。具体的设计如图1。

待钻机完成钻孔工作以后先调整高喷台车的位置，使其处于孔口处，对于孔洞检查一切正常以后进行下管喷射，直到洞口开始返浆再开始提高喷射的速度，在提高喷射速度的同时不能够停止喷射，应当一边喷射一边提速，直至速度达到最大值。

喷射完成以后应当及时进行喷管的清洗，不能够在喷管中留有残渣。完成喷灌以后还要留意孔洞是否发生下沉，如果发生下沉应当及时地进行补奖。

表2 某水库除险加固工程高压摆喷技术参数表

图1 高压摆喷二序施工布孔图

5 高压摆喷防渗效果检测

高压摆喷防渗墙施工属于隐蔽性施工工程，其需要用一些专业的设备仪器才能够对其质量进行检测。

因而工程委托了相关的之间单位对于防渗墙的质量进行了检测，检测内容包括墙体的抗压强度、搭接情况以及钻孔注水试验检测器渗透性等等。

6 混凝土防渗墙技术的进展

6.1 用黏土取代水泥而形成新型的墙体材料

防渗墙选用黏土混凝土所需的成本较低，能够为工程节约资金，提高工程经济效益。同时其技术较为成熟，具有较好地抗压性能以及抗裂性能，并且防渗性能也不错，在完成以后能够较好地满足工程的设计需求，避免了一些不必要的维护与重建，有效的增加了功臣的经济效益。黏土混凝土防渗墙其施工技术较为成熟，应用前景较为广泛，这种新型墙体材料也因此得以广泛推广。

6.2 施工方法和技术不断改进

传统的钢绳冲击钻机由于具有能够适应各种地层、维修简便、价格低廉等优点，至今仍广泛使用，而且不断改进。

主要的改进之处有:

1)增加反循环出渣系统，变使用抽筒间断出渣为使用泥浆反循环连续出渣，加大电机功率，改进钻头形式，增大钻头重量，钻头重量由以往的1.5t增加到3 ～5t。

2)改进机械结构，延长易损零配件寿命，提高机械的综合性能。由于这些改进，增加了钻机的冲击功和耐用性，钻孔工效显著提高。

3)另外一项重大技术突破是，墙段接头技术取得了关键性的突破。

6.3 修建技术进入成熟阶段

多年来，我国水利水电混凝土防渗墙技术，从无到有逐渐发展直至目前，设计施工已成为一种解决在不同工程要求和不利自然条件下成功建成防渗墙的技术，已经可以在各种一般特殊地层中，修建各种用途的混凝土防渗墙，其中有的墙最大深度可接近100 m。

7 结语

防渗墙施工技术能够很好地解决大坝除险加固问题，控制好各个环节的施工。在实际的施工中应当针对混凝土防渗墙施工的关键技术，展开攻关，总结经验以促进防渗墙技术得不断发展。

［1］曲林彧.大坝除险加固中防渗墙施工方法分析［J］.黑龙江科技信息，2009(16):188.

［2］由广新.反循环回转钻法在混凝土防渗墙水利工程中的施工［J］.科技致富向导，2011(12):51

［3］赵雯平.某大坝混凝土防渗墙的施工技术［J］.科技促进发展，2010(04):88.

TV543.8

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1007-7596(2014)05-0108-03

2013-10-12

罗钦(1986-)，男，贵州仁怀人，助理工程师，从事水利工程勘测设计、水利工程施工管理工作。