水闸混凝土防渗墙施工技术的应用分析

摘要：我国的水利堤坝工程在经济建设和农业发展的过程中发挥着重要的作用，所以要保障堤坝工程尤其是水闸混凝土的质量。在水闸混凝土工程中，如果出现渗漏将会严重的影响到工程的结构安全，所以对堤坝工程的防渗加固技术尤为重要。所以，加强对水利水电工程中混凝土防渗墙施工技术的研究是十分必要的。本文根据笔者在如东县东安新闸闸室防渗墙施工实践与相关防渗参考文献学习，对混凝土防渗墙的施工特点、施工工序进行了论述，对混凝土防渗墙施工技术应用、施工质量控制及发展前景进行了探讨，以期为相关人员提供借鉴。

关键词：水利水电 防渗墙 施工

中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：

在水闸工程中由于混凝土防渗墙的应用范围较广，并且起着关键性的作用。混凝土防渗墙在施工过程中，必须严格遵循施工技术规范进行，每道工序和工艺必须按照设计要求来完成。施工的重要技术环节要进行严格的监督和检验，只有施工技术达标才能保证工程的质量，才能保证混凝土防渗墙的长期稳固。

1混凝土防渗墙的施工概述

混凝土防渗墙的施工噪声和污染较小，对周围环境的影响不大，混凝土防渗墙的适用范围也较广，它可适用于各种复杂的土质地层，其中包括软土层、漂石层、坚硬的花岗岩层等，并且它可以应用于较大的工程范围，深度和厚度都有着较强的应用弹性，混凝土防渗墙的墙体连续均匀，有着较高的防水性和承重性。但是混凝土防渗墙施工具有一定的复杂性，混凝土防渗墙一般为地下隐蔽工程，所以施工中存在许多不可预见的质量隐患和安全隐患。这也说明混凝土防渗墙施工具有一定的难度和风险性，混凝土防渗墙施工的工作量较大、作业面较广，且各作业面之间的衔接非常重要。

2混凝土防渗墙施工工序

（1)造孔成槽

造孔施工应该结合不同的地质条件和钻机类型来选择施工工艺。目前常用的有钻劈法、两钻一抓法和抓取法等。①钻劈法:在我国一些地区的混凝土防渗墙施工中，采用钢丝绳冲击钻机钻劈法来造孔成槽的方法仍然很多。施工时先钻进主孔，然后劈打副孔，在用普通的冲击钻劈打副孔时，需要在相邻的两个主孔中设置接砂斗出渣。在用冲击反循环钻机进行钻进时，用钻机的砂石泵来抽出残渣。在主副孔完成后，中间会留下小墙部分，这时需要变换钻机和钻头的类型，然后从上向下劈打小墙。这种方法比较适用在含有大颗粒的覆盖层或者砂卵层中造孔成槽作业，②两钻一抓法:这种方法目前应用较为广泛，施工时使用冲击钻机来钻主孔，抓斗机抓取副孔。可能采用两钻一抓的施工工艺，也可以采用三钻两抓或者四钻三抓的方法，从而形成不同长度的孔槽，但是在施工时一定要使副孔的长度小于抓斗的最大开度，不然就会出现漏抓或者小墙现象，③抓取法:这种方法主要适用于土层所含颗粒细小或者不含大颗粒的软土层中，该法分为主副孔施工，且每个槽孔都由三抓或者多抓而形成，主孔的长度需要不能大于抓斗的最大开度，且副孔的长度要小于主孔的长度。

（2)清槽

在成槽的过程中，需要及时的将沉积在槽底的残渣清除干净，所以必须对防渗墙的槽底进行清渣作业，以提高墙体的防渗功能。在清槽时要不断将泥浆泵送到槽内，同时要防止塌孔。要保证清槽的彻底。一般采用抽筒法进行清槽，在清槽的同时不断地向槽内泵送新泥浆，在清孔结束前，要用刷子清除掉二期槽孔端头半圆形混凝土壁上的泥渣。

（3)设接头管

清孔之后，需要在一期槽孔的两个端孔位置设接头管。下设时使用吊车分节下设到孔的底部，并采用螺栓和销子等进行连接，并用胶圈进行密封。在下设之前，需要对接头管进行编号和记录。导管下设以后要进行固定，每套接头管都需要按照实际的孔深进行组装。

（4)混凝土浇筑

混凝土浇筑施工应该在清孔作业完成并合格后的4h内进行。混凝土在搅拌时，配比必须符合设计要求，并根据原材料的强度和稳定性确定拌合的时间，同时要保证拌和的均匀。为了保证混凝土质量，要采用泵送的运输方式，及时将混凝土运送到浇筑槽位置。在浇筑之前可以在导管内设置可浮起的隔离球。浇筑时要先注入水泥砂浆，然后再注入混凝土，挤出隔离球并埋住导管底部。浇筑过程中要保持一定的进展速度，当混凝土埋住导管的深度在1~6m之间时，混凝土面上升的速度要≥2m/h，且槽内的混凝土面应该保持均匀，混凝土面层的高差应该控制在50cm之内，并按时测量槽内混凝土面的深度和导管内混凝土的深度。

（5)接头管起拔

接头管的起拔，一般采用吊车配合液压拔管机的方法。混凝土开始浇筑后，留取一定量的混凝土样，以观察其初凝的时间，根据时间确定混凝土浇筑后的拔管时间，如果起拔过早可能会引起孔塌，但如果起拔过晚，预埋管又有可能被埋。开始拔管时，要上下微动进行起拔，起拔时要尽量做到勤拔和少拔，以减少混凝土对接头管的粘结力，并防止混凝土未达到初凝状态时拔管造成的坍塌。接头管拔起后要用十字钻具对成孔进行扩孔和初验，在一期槽接头管起拔后，要马上进行二期槽孔的施工。

3 其他的关键工序

(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=50cm×30cm的矩形,这样可大大降低工程成本。

(2)墙体材料。

通常情况下, 一般选用一级配塑性墙体材料作为混凝土防渗墙的墙体材料,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凝土初凝之前就要进行。通过试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, 起拔接头管时所形成的接头气孔, 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。

4.混凝土防渗墙施工技术应用

4.1 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,SiO2与Al2O3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:原理如上述钻孔工艺所述,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100mm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壁抹上油,表面裹上塑料薄膜,然后才将接头管铺入到所指定深度。

4.2塑性混凝土防渗墙施工技术

近年来, 在水库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。

塑性混凝土防渗墙的施工过程如下。

(1)导向槽及施工平台准备:导向槽的宽度一般大于设计防渗墙宽十几厘米,深度取决于工程中上部土层而定, 导向槽采用钢筋混凝土做材料, 保证与防渗墙之间中心线一致看齐, 从而能够对造孔浇筑进行导向以及支撑住上部孔壁。

(2)造孔:造孔是塑性混凝土防渗墙施工的一道重要工序,为了有利于施工更快速、安全的进行,槽孔的划分要依照预先已经划分好的槽孔来进行, 从而尽量减少墙段的接头。

(3)泥浆护壁及混凝土浇筑。

4.3 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工技术。与通常的防渗墙施工不同,采用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、反两循环系统抽吸,其中气举反循环装置一般采用2.6m3/min的空压机供风。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。

5.混凝土防渗墙的施工质量控制

（1)泥浆的质量控制

泥浆不但可以稳定槽壁、悬浮岩渣，还可以冷却与钻具。用来固壁的泥浆应该具有良好的物理性能、较强的流动性以及化学稳定性，特别在透水性较大的砂砾石层、松散土层或者漏失地层段施工时，要采用密度较高且黏度较好泥浆。采用泥浆固壁时要尽量排除浆液中的细砂颗粒。在施工过程中，可以结合地质条件的特殊性，适当地加入一些外加剂，也可采用优质的膨润土浆液，以保证孔壁的稳定性。如果施工条件允许，可以对泥浆进行循环使用，以减少资金投入和环境污染。

（2)混凝土原材料的质量控制

用于防渗墙的混凝土配合比要根据施工地点的实际情况进行设计，并要通过严格的试验进行选定。对混凝土所需要的原材料要求为:①水泥:应该选择标号较低的矿河里硅酸盐水泥，在进行混凝土拌和时需要掺入少量的粉煤灰，这样可以有效的延长混凝土的初凝时间，②骨料:砂子要选用天然的纯净细砂，骨料的粒径不能大于设计要求。一般采用天然的卵石或者砾石。

（3)成孔施工的质量控制

造孔成槽是防渗墙施工的关键环节，成槽的质量不但影响了防渗墙的轮廓尺寸，甚至会影响防渗墙的整体结构稳定性。槽孔比较容易出现的问题是:①孔斜:孔斜的出现可能会影响槽孔各部位之间搭接的厚度，导致防渗墙出现扭曲或者裂缝。地质条件或者是机构设备的故障问题，可能是导致孔斜产生的主要原因，也可能由于工作人员放绳不标准造成。所以在槽孔开挖时要充分了解施工地的地质特点，并在施工之前全面的对机械设备进行检查，同时也要保证工作人员的放绳质量，②孔故:孔故一般表现为导向槽破坏变形、槽壁坍塌、卡钻或者掉钻等。导向槽不但是维持孔口的稳定还可作为槽孔开挖的基准，所以如果导向槽发生变形或者破坏，就可能造成孔壁的坍塌，也能影响到钻具的起落和成孔的精确度，生成孔斜。另外如发生掉钻事故，要及时进行处理，如果处理不当就可能造成钻头偏离槽孔之外，在工程完成后钻头经过水流冲蚀、腐蚀后就会形成墙体的空洞，从而影响防渗墙的质量。

（4)接头孔施工时的质量控制

混凝土防渗墙的接头施工主要包括混凝土构造物的连接、墙体之间的连接以及地基之间的连接等。在基岩的接头处，最主要的是做好接头管的安装，要保证接头管的垂直和深入尺寸，使防渗墙在砂砾石层的厚度与墙厚相同，混凝土构造物之间的连接主要采用灌浆或者高压喷射灌浆的方法进行，墙段之间的连接要尽量选择合适的槽段长度，并尽量减少连接，在连接时为了能够保证连接质量，一定依据挖槽的方法来选择钻凿法、接头管法或者软接头法。

6. 混凝土防渗墙施工技术发展前景

根据水利工程建设现状及发展的要求,本人认为,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的防渗墙施工设备。

(2)低成本、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,提高了工程成本。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。

7.结语

在防渗加固工程中，有多种的施工方法，要根据工程的实际情况选择适应的施工方案，以保证施工效果，使水利堤坝工程发挥更好的性能，为我国的经济建设和农业发展提供有利的基础保证。我国的城市化进程任重道远,老城改造、新城建设、交通问题、环保工程等等,都需要建设大量的混凝土防渗墙。可见, 混凝土防渗墙技术有着广泛的市场需求, 发展前景十分看好。

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