对水利工程中混凝土防渗墙施工技术的探讨

摘要：混凝土防渗墙是水库大坝基础防渗处理的一种常见方法，广泛用于水利、水电工程中，在水库的消险加固及防渗方面也得到广泛应用，且取得了良好的效益。本文主要对混凝土防渗墙施工技术进行综述。

关键词：混凝土防渗墙；施工技术；技术难点；综述

1混凝土防渗墙特性

混凝土防渗墙是利用钻孔、挖槽机械，在松散透水地基或坝堰体中以泥浆护壁，挖掘槽形孔或连锁桩柱孔，在槽孔内浇筑混凝土，或回填其他防渗材料筑成的具有防渗等功能的地下连续墙。它是一种被广泛应用到多种地下防渗工程的技术措施。近年来我国的防渗墙施工技术有了长足的发展和进步，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工程的需要。特别是经过长江三峡、黄河小浪底、长江堤防、嫩江尼尔基、金沙江向家坝、旁多等多项国家重点工程的施工，积累和创造了许多新经验、新方法。

2防渗墙施工技术综述

2.1施工设备

钻孔机械是防渗墙施工的主要设备。仿苏式钢绳冲击钻机，其钻孔原理是利用钻头对地层进行反复冲击破碎，直至地层碎屑被破碎到能被泥浆悬浮，用抽砂筒提出孔外，因而功耗大，工效低。冲击式反循环钻机，改抽筒断续出渣为泵吸连续出渣，避免了钻头对地层颗粒的重复破碎，工效提高，但需要有泥浆净化机配套分离钻渣。抓斗挖槽机，抓斗无须以泥浆为介质，完全利用斗齿切割，破碎土层，直接抓出渣土。按工作原理可分液压抓斗和钢绳抓斗。

2.2施工工艺

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。

2.3造孔工艺

（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土层中修建混凝土防渗墙，采用抓斗法直接挖掘槽孔，这一方法可大大地提高工效。

3混凝土防渗墙施工技术

3.1详细分析地质情况

防渗墙施工前，应详细分析施工轴线的地质情况，以便对施工工艺和方法进行规划。首先要收集现有地质资料，包括：地质构造、分层情况、分层厚度、颗粒组成、密实程度、透水性、地下水位、基岩岩性、风化程度；可能出现的孤石、反坡、深槽、断层、破碎带等情况。然后按要求进行先导孔施工，对地质情况进行确定。在地层条件复杂的情况下，应该在施工轴线上增加补充勘察孔。地质情况分析对后续工作能否顺利开展，具有决定性意义。

3.2确定施工机具

在对地质情况有了详细的了解后，就可以确定成槽机具和成槽工艺。施工机具目前主要以冲击钻、抓斗、液压铣为主。

3.3塑性混凝土防渗墙施工技术

塑性混凝土防渗墙施工技术，采用一种含有大量的粘土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。

3.4深层搅拌工法

该技术是运用特制的单头或多头小直径深层搅拌桩机把水泥浆喷入土体，并搅拌成水泥土，固化后形成连续的防渗墙。其使用设备主要为搅拌桩机、多管喷射装置、泥浆泵及输送管道。

3.5抓斗法成墙

抓斗法是利用改进的液压抓斗形成薄壁槽孔，并在施工形成的槽孔内浇注或铺设防渗材料，从而形成一个完整的防渗墙。施工时需要有液压抓斗、泥浆泵、混凝土搅拌机、输送管道及导向定向装置等设备。

3.6控制好混凝土浇筑

混凝土浇筑是防渗墙施工最重要的环节。首先要做好混凝土的配合比试验，其次应控制好混凝土的拌合质量。拌合质量主要从塌落度、扩散度、和易性三方面控制，这三方面决定着混凝土的浇筑质量。浇筑导管使用前应进行压水试验，以检查导管的密封性和抗压性能。导管的下设和起拔及特殊情况处理要严格按规范进行。

3.7槽段接头孔处理

槽段接头孔的施工主要有钻凿法、接头管法、接头板法、液压铣消法等。钻凿法是采用冲击钻凿接头孔的方法，该方法会对混凝土质量产生一定负面影响，同时也会造成混凝土的浪费且工效较低。接头管或接头板法施工接头孔，是接头处理的先进技术，工效高且节约混凝土。但在施工时一定要严格控制一期槽的端孔孔斜，接头管或接头板一定要下到终孔深度，否则会对二期槽施工产生不利影响。不管使用何种方法进行接头孔施工，二期槽浇筑前都必须认真洗涮接头，该环节对防渗墙的连续性和防渗性能起着重要作用。

4施工技术难点与对策

4.1松散、漏失地层和成槽方法

4.1.1槽口土体松散的处理方法

因土质不好或填筑质量欠佳造成的槽口土体松散，在挖槽施工时，极易产生劈裂和坍塌，对此，可采用以下一项或多项预防措施。

①对导墙下4cm～6cm深的土体用深搅或粉喷桩加固。②适当划小一期槽孔长度。③在开挖时，采用跳挖法，即同时开挖的一期槽孔中间至少需留出一个一期槽加两个二期槽的距离。④适当降低固壁泥浆面的高度。对已产生的劈裂缝和坍坑，可采用开挖回填和水泥粘土浆液灌注等方法处理。

4.1.2槽内漏失地的处理方法

在抓斗挖槽过程中，遇覆盖层或基层中的强漏失地层时，泥浆会迅速漏失，造成孔壁坍塌事故。一般的漏失地层处理方法是，迅速向槽内回填土料等堵漏材料，并用翻搅和挤压，然后继续开挖。特别严重的漏失地层，最好在槽孔开挖前预灌水泥膨润土（或黏土）浆液。

4.2墙段连接方法

4.2.1接头管法

⑴机具。接头管用厚壁无缝钢管制成，具有一定强度和刚度，且平滑顺直，其管径宜略小于墙体厚度10mm～20mm。起拔设备：在墙体深度小于20m时，可用30t～50t履带式起重机；在大于20m时须用专用拔管机和起重机联合作业。在墙体深度30m～40m时，拔管机性能尤为重要。

⑵起拔工艺。正确确定接头管的起拔时间，是该工法成败的关键，接头管起拔应在混凝土初凝前进行。对某一具体工程，除了依据初凝时间、还要考虑气温、混凝土配比、混凝土面上升速度、接头管埋深等因素。通过试验来选择最佳拔管时间，接头管起拔时所形成的接头孔，必须及时用泥浆充填，否则会造成混凝土及覆盖层的坍塌。

⑶事故处理。如接头管出现拉断和铸管事故。而又无法取出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。

4.2.2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。

4.2.3桩法平接法

在墙体深度超过40m时，受设备和成槽精度的制约，采用接头管法，易生铸管事故，接缝质量也较难保证，此时考虑本法，其施工方法是：在预定的相邻槽的接缝处先用回转或冲击钻机建造直径为80cm～100cm的桩孔，浇筑低强度（

4.3硬岩嵌岩方法

4.3.1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1m～115m，宽度略小于墙体厚度。高度3m，横断面呈长方形，重量3t～5t。驱动重凿冲击的主机，一般运用30t～50t履带式起重机。工艺要点：①槽孔开挖遇硬岩时，先用重凿冲击破碎，后捞取岩块、岩屑，构成一个循环回次，经若干回次后，可达预计深度。②嵌岩效率的高低取决于正确使用重凿，操作手依据经验，选择重凿合理的提升高度、冲击点数和冲击次数，特别注意避免过度破碎。③在使用“钻控法”成槽工艺时，可先将整个槽孔覆盖层全部挖除后，才开始作业，而使用“纯挖法”时应先将主孔开挖至预计嵌岩深度后，方可开挖副孔，以避免槽壁失稳。

4.3.2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碴管。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碴管将岩碴排出槽外。基岩钻进方法可用平打法或劈打法。

5结束语

近年来，随着对堤防建设的高度重视和大力投入，我国在混凝土防渗墙施工技术及设备方面积累了大量的经验并不断创新，但普遍都还存在着各种各样的缺陷。随着国民经济的快速发展，水利建设、水能资源的开发都面临着极大的机遇。因此，通过对现有状况的分析，根据水利建设现状及发展的要求，提高混凝土防渗墙施工技术已成为重要课题。