论文部分内容阅读
摘 要：混凝土防渗墙是病危水库坝基防渗处理的一种比较常见、有效的方法。混凝土防渗墙施工新技术的应用， 对施工中的导墙设计、特殊地层钻孔技术、卡钻处理等提出了新的解决方案， 提高了施工效率， 节省了工程成本， 在实际应用中取得了良好的经济效益和社会效益。
关键词：混凝土防渗墙;新技术;新工艺
我国已建成江河堤防工程总长20 余万km，但堤防工程的主体—防洪大堤90% 以上为就地取材填筑的土堤。由于筑堤的历史条件、筑堤材料、自然环境等复杂因素， 目前我国有70% 的城市未达到防洪标准，50% 的海堤未达到国家标准，40% 的水库带病运行，蓄滞洪区安全建设严重滞后。大部分堤防隐患仍然较多，每遇高位洪水时，就会出现管涌、流土、接触冲刷、接触流土等各种险情。混凝土防渗墙能最有效地截断各类渗水通道，可以处理大部分存在渗透稳定问题的地基，并有效降低防区内地下水水位，其质量的优劣直接关系到建筑物的安危， 因此对混凝土防渗墙施工过程中的质量控制至关重要。在总结以往堤基加固防渗工程措施经验及目前土木工程防渗新技术、新材料、新工艺的基础上，加大力度、尽快研究出混凝土防渗墙施工新技术及新设备已属当务之急。
一、导墙结构形式
（一）目前常用的导墙结构
1字型导墙
它是用现场浇注或预制的钢筋混凝土建造的， 施工简单， 但这种导墙要求表层土质好， 荷载小， 槽孔长度不要过长， 造孔过程中不要有超挖现象。
2.倒L型导墙
施工较简单， 刚度大， 稳定性较好. 但施工过程仍应保持支顶才能稳定。
3.L型导墙
此种导墙稳定性最好， 墙后填土增加了墙的稳定性. 一般应按无支顶情况进行设计。经过比较后， 最后采用了L型导墙。还把导墙顶与现场铺设的混凝土地板连接起来， 以增加导墙的稳定性。
（二）导墙结构的改进设计
笔者认为以上结构形式虽然安全可靠， 但尚不经济， 有较大的改进余地。
（1）在导墙地基梁断面设计时应充分利用地基的承载力。按照上述思路进行计算， 梁的断面积大、配筋率高， 不仅制作成本高， 同时拆除费用也大.在实际施工过程中， 当槽口不出现坍塌时， 导墙地基梁竖向承载力是次要的， 地基的承载力起主要作用，梁主要承受侧向推力。虽然也存在梁以下地层严重坍塌这种最不利工况， 但只要在钻孔时措施恰当， 如采取提高泥浆固壁效果等措施， 是可以避免的。况且， 当出现这种最不利工况时， 即便能够承受上部荷载， 可以采取其它一些措施勉强可以成槽， 但由于浇筑的水下混凝土断面积过大， 也不符合设计对结构的要求。所以当出现槽口严重坍塌这种情况时， 应处理以后才能继续施工， 在梁的断面计算时可以不考虑这种工况。
（2）取消梁上架设的钢槽板， 采用适当增加梁的高度的办法同样可以增强槽口松散地层的稳定性。当钻孔过程中出现严重坍塌时， 钢槽板后面的填筑料也将坍塌， 槽板将失稳。为降低工程成本， 连续梁采用薄壁钢筋混凝土结构， 壁厚为20 ～ 25 cm。
（3）遇强透水地层时， 不必用粘土进行置换。需要用粘土进行置换的原因是强透水层由于其结构松散，极易因漏浆引起坍孔。但采用粘土置换也有其特点， 一是在开挖土料时易引起土地资源的破坏， 二是在填筑时往往由于工期和雨季等原因， 填筑质量得不到保证，在钻孔过程中容易坍塌。所以正确的思路应该是在钻孔过程中采取适当措施， 保持孔壁稳定。
二、混凝土防渗墙若干施工技术
（一） 塑性混凝土防渗墙施工技术
近几年来随着防渗墙施工工艺的日臻完善成熟。防渗墙在病险水库除险加固项目中也愈加广泛被设计采用。混凝土防渗墙为了适应土石坝的变形需要，通常采用塑性混凝土防渗墙方案，其主要特点在于适应变形能力强，克服了常规（ 刚性） 混凝土的许多缺陷，在国内水电工程中不乏成功应用的实例。其所采用的塑性混凝土是一种掺有大量粘土或膨润土的新型墙体材料，对普通混凝土防渗墙的墙体物理特性进行了很大改性，具有弹性模量低、极限应变大、能适应较大变形、有利于改善防渗墙体的应力状态等优点，同时还具有一定的抗压强度、防渗性能好、节约水泥、施工较方便等优点，是一种很好的防渗墙体材料。
（二）孔底落淤
采用反循环与抽砂筒法相结合的施工方法进行孔底清淤，对孔底细砂成份采用胶凝材料（如水泥、膨润土等）胶结清除。施工时将胶凝材料系于钻头底部，放至孔底后进行钻打，经过一定时间胶结材料把细砂胶结在一起，用抽砂筒进行抽砂，使细砂成份被抽出，保证1h内孔底落淤淤积厚度在10cm以内，保证了混凝土与基岩有效连接。
（三）接头连接技术
在有效控制接头孔垂直度的前提下，采用“接头管法新工艺”，该工艺是在一期槽段混凝土浇筑前，将直径（?800mm）与墙厚度相同的接头管置入接头孔位置，待混凝土浇筑完毕达到一定强度后，用2×308t自动液压拔管机拔出接头管，形成接头孔。接头管新工艺节约了接头孔部位的混凝土原材料，不需要再对接头孔混凝土进行二次钻凿，即可直接形成接头孔，这种工艺可以显著提高防渗墙接头孔的施工工效，大幅度降低施工成本，且施工质量可靠，是一种施工快捷、高效、节能、低耗的施工工艺。在此段防渗墙施工中已成功使用数次，先后试验成功了30m、40m拔管深度，取得了成功经验。在二期槽段浇筑混凝土前用多极刷子钻头对孔壁连接位置进行长时间的刷洗，直到刷子钻头上不带泥屑为止，由于接头孔使用了接头管新技术，孔壁较规则，刷洗质量保证，一期槽段与二期槽混凝土能紧密连接，保证了墙体有良好的抗渗性。
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。我国的城市化进程任重道远， 老城改造、新城建设、交通、环保工程等等，都需要建设大量的混凝土防渗墙和其他地下连墙。可见， 混凝土防渗墙技术有广泛的市场需求， 其发展前景看好。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，混凝土防渗墙施工技术及设备主要研究方向为：首先是低成本、高质量：以往的堤防工程中， 除上述板柱灌注法以外，普遍都因为技术及设备原因，使墙体过厚，所需水泥量过多，成本很高。因此，必须设计出超薄连续的防渗墙施工技术及设备。
参考文献：
[1]乔世珊.水利发展与技术装备.建筑机械，2001.
[2]牛运光.土坝安全与加固.中国水利水电出版社，1998.
[3]马建华.适用于长江中下游干流堤防堤基垂直防渗的新技术.水利水电技术，2001.
[4]陈武林.混凝土及其在三峡工程二期围堰防渗墙的应用研究综述.重大工程，1996
关键词：混凝土防渗墙;新技术;新工艺
我国已建成江河堤防工程总长20 余万km，但堤防工程的主体—防洪大堤90% 以上为就地取材填筑的土堤。由于筑堤的历史条件、筑堤材料、自然环境等复杂因素， 目前我国有70% 的城市未达到防洪标准，50% 的海堤未达到国家标准，40% 的水库带病运行，蓄滞洪区安全建设严重滞后。大部分堤防隐患仍然较多，每遇高位洪水时，就会出现管涌、流土、接触冲刷、接触流土等各种险情。混凝土防渗墙能最有效地截断各类渗水通道，可以处理大部分存在渗透稳定问题的地基，并有效降低防区内地下水水位，其质量的优劣直接关系到建筑物的安危， 因此对混凝土防渗墙施工过程中的质量控制至关重要。在总结以往堤基加固防渗工程措施经验及目前土木工程防渗新技术、新材料、新工艺的基础上，加大力度、尽快研究出混凝土防渗墙施工新技术及新设备已属当务之急。
一、导墙结构形式
（一）目前常用的导墙结构
1字型导墙
它是用现场浇注或预制的钢筋混凝土建造的， 施工简单， 但这种导墙要求表层土质好， 荷载小， 槽孔长度不要过长， 造孔过程中不要有超挖现象。
2.倒L型导墙
施工较简单， 刚度大， 稳定性较好. 但施工过程仍应保持支顶才能稳定。
3.L型导墙
此种导墙稳定性最好， 墙后填土增加了墙的稳定性. 一般应按无支顶情况进行设计。经过比较后， 最后采用了L型导墙。还把导墙顶与现场铺设的混凝土地板连接起来， 以增加导墙的稳定性。
（二）导墙结构的改进设计
笔者认为以上结构形式虽然安全可靠， 但尚不经济， 有较大的改进余地。
（1）在导墙地基梁断面设计时应充分利用地基的承载力。按照上述思路进行计算， 梁的断面积大、配筋率高， 不仅制作成本高， 同时拆除费用也大.在实际施工过程中， 当槽口不出现坍塌时， 导墙地基梁竖向承载力是次要的， 地基的承载力起主要作用，梁主要承受侧向推力。虽然也存在梁以下地层严重坍塌这种最不利工况， 但只要在钻孔时措施恰当， 如采取提高泥浆固壁效果等措施， 是可以避免的。况且， 当出现这种最不利工况时， 即便能够承受上部荷载， 可以采取其它一些措施勉强可以成槽， 但由于浇筑的水下混凝土断面积过大， 也不符合设计对结构的要求。所以当出现槽口严重坍塌这种情况时， 应处理以后才能继续施工， 在梁的断面计算时可以不考虑这种工况。
（2）取消梁上架设的钢槽板， 采用适当增加梁的高度的办法同样可以增强槽口松散地层的稳定性。当钻孔过程中出现严重坍塌时， 钢槽板后面的填筑料也将坍塌， 槽板将失稳。为降低工程成本， 连续梁采用薄壁钢筋混凝土结构， 壁厚为20 ～ 25 cm。
（3）遇强透水地层时， 不必用粘土进行置换。需要用粘土进行置换的原因是强透水层由于其结构松散，极易因漏浆引起坍孔。但采用粘土置换也有其特点， 一是在开挖土料时易引起土地资源的破坏， 二是在填筑时往往由于工期和雨季等原因， 填筑质量得不到保证，在钻孔过程中容易坍塌。所以正确的思路应该是在钻孔过程中采取适当措施， 保持孔壁稳定。
二、混凝土防渗墙若干施工技术
（一） 塑性混凝土防渗墙施工技术
近几年来随着防渗墙施工工艺的日臻完善成熟。防渗墙在病险水库除险加固项目中也愈加广泛被设计采用。混凝土防渗墙为了适应土石坝的变形需要，通常采用塑性混凝土防渗墙方案，其主要特点在于适应变形能力强，克服了常规（ 刚性） 混凝土的许多缺陷，在国内水电工程中不乏成功应用的实例。其所采用的塑性混凝土是一种掺有大量粘土或膨润土的新型墙体材料，对普通混凝土防渗墙的墙体物理特性进行了很大改性，具有弹性模量低、极限应变大、能适应较大变形、有利于改善防渗墙体的应力状态等优点，同时还具有一定的抗压强度、防渗性能好、节约水泥、施工较方便等优点，是一种很好的防渗墙体材料。
（二）孔底落淤
采用反循环与抽砂筒法相结合的施工方法进行孔底清淤，对孔底细砂成份采用胶凝材料（如水泥、膨润土等）胶结清除。施工时将胶凝材料系于钻头底部，放至孔底后进行钻打，经过一定时间胶结材料把细砂胶结在一起，用抽砂筒进行抽砂，使细砂成份被抽出，保证1h内孔底落淤淤积厚度在10cm以内，保证了混凝土与基岩有效连接。
（三）接头连接技术
在有效控制接头孔垂直度的前提下，采用“接头管法新工艺”，该工艺是在一期槽段混凝土浇筑前，将直径（?800mm）与墙厚度相同的接头管置入接头孔位置，待混凝土浇筑完毕达到一定强度后，用2×308t自动液压拔管机拔出接头管，形成接头孔。接头管新工艺节约了接头孔部位的混凝土原材料，不需要再对接头孔混凝土进行二次钻凿，即可直接形成接头孔，这种工艺可以显著提高防渗墙接头孔的施工工效，大幅度降低施工成本，且施工质量可靠，是一种施工快捷、高效、节能、低耗的施工工艺。在此段防渗墙施工中已成功使用数次，先后试验成功了30m、40m拔管深度，取得了成功经验。在二期槽段浇筑混凝土前用多极刷子钻头对孔壁连接位置进行长时间的刷洗，直到刷子钻头上不带泥屑为止，由于接头孔使用了接头管新技术，孔壁较规则，刷洗质量保证，一期槽段与二期槽混凝土能紧密连接，保证了墙体有良好的抗渗性。
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。我国的城市化进程任重道远， 老城改造、新城建设、交通、环保工程等等，都需要建设大量的混凝土防渗墙和其他地下连墙。可见， 混凝土防渗墙技术有广泛的市场需求， 其发展前景看好。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，混凝土防渗墙施工技术及设备主要研究方向为：首先是低成本、高质量：以往的堤防工程中， 除上述板柱灌注法以外，普遍都因为技术及设备原因，使墙体过厚，所需水泥量过多，成本很高。因此，必须设计出超薄连续的防渗墙施工技术及设备。
参考文献：
[1]乔世珊.水利发展与技术装备.建筑机械，2001.
[2]牛运光.土坝安全与加固.中国水利水电出版社，1998.
[3]马建华.适用于长江中下游干流堤防堤基垂直防渗的新技术.水利水电技术，2001.
[4]陈武林.混凝土及其在三峡工程二期围堰防渗墙的应用研究综述.重大工程，1996