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摘要：本文对我国的水利工程中混凝土防渗施工技术作了归纳，可以看出我国混凝土防渗在降低造价、提高防渗性能等技术上，近十几年来的取得重大发展。
关键词： 混凝土防渗；混凝土强度；防渗技术
Abstract: In this paper the water conservancy project in the concrete in the construction technique of seepage control is summarized, we can see that the concrete seepage control in China in reducing cost and improve the performance and so on seepage control technology, nearly ten years has been made great development.
Key words：concrete seepage control；concrete strength ；impervious technology
中图分类号：TV文献标识码： A 文章编号：
混凝土防渗具有防渗性能好、糙率小,寿命长和施工简便等优点,因而在我国得到了广泛的应用。另外，混凝土具有原料丰富，价格低廉，抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽，生产工艺简单等特点，因而使用范围也十分广泛，用量越来越大。随着水利工程建设的发展，水利工程的构筑物也都采用混凝土结构。
一、水利混凝土结构的特点
（1）结构型式繁多，有板、梁、柱、堰、重力式挡土墙、扶壁式挡土墙、立墙、挑坎、底板、护坡、倒虹吸等。
（2）混凝土拌合物一般采用施工单位自己进行拌制，使用商品混凝土较少。
（3）水工混凝土结构建在不同的地形、地质结构上，混凝土浇筑受地形影响大。
（4）水工混凝土结构建成后，承受水力的冲刷，水荷载的作用是主要矛盾。
（5）水工混凝土结构要安装止水带，止水带安装在混凝土浇筑过程中是一项重要内容。
（6）二期混凝土浇筑在一项工程中是一个质量控制难点。
（7）战线长，结构布置分散。
（8）结构型式大小不一，形状不规则。
二、混凝土防渗问题
水库的渗漏问题关系到水利工程本身的质量,是我们在从事水利工程施工、管理和维护过程中需要特别关注的问题。水库渗漏如果没有得到及时的处理与修缮,一方面将会对水库本身的质量产生危害,从而缩短水库工程的使用寿命;另一方面也将威胁到水库附件居民的生产、生活,水库的渗漏原因繁多,处理渗漏的技术也比较复杂,概括的来说,当前国内主要使用以下几种手段来处理渗漏问题。
2.1. 垂直防渗技术
垂直防渗常适用于地基透水层较薄或隔水层较浅的情况,以做成封闭式防渗帷幕来根治坝基渗透破坏的险情,可以比较彻底地解决坝基和坝身渗漏问题。
2.1.1塑性混凝土防渗墙技术 。防渗墙的机理是:使用专用机具(乌卡斯钻机),在已建的坝体或覆盖层透水地基中建造槽型孔,以泥浆固壁,并利用高压泵将泥浆压入孔底,携带岩渣,再从孔底回流到地面,然后采用直升导管,向槽孔内浇筑混凝土,形成连续的混凝土墙,起到防渗目的。塑性混凝土是用黏土和膨润土取代普通混凝土中的大部分水泥形成的一种柔性工程材料。普通混凝土相比,塑性混凝土弹性模量低、极限应变大、能适应较大变形、抗渗性能好的特点。塑性混凝土防渗墙的一般施工步骤是:
(1)修建施工平台及导向槽;
(2)划分槽段。槽段的长度宜尽量加长,以减少槽段间接头数量,提高墙体的整体性。但受墙基地质条件限制及成槽深度等因素影响,槽段又不宜过长。根据工程特点,采用冲击钻与液压抓斗相结合的“两钻三抓”成槽方式,即用冲击式钻机钻槽孔两端的接头孔,槽段中间部分用“三抓”完成。
(3)混凝土浇筑。采用直升导法浇筑水下混凝土由混凝土输送泵往储料斗送料。
(4)泥浆固壁。塑性混凝土防渗墙施工过程中,固壁泥浆直接影响工程的施工进程和槽壁的稳定,并能起到冷却钻头、润滑钻具、悬浮岩屑以及防止坍孔的作用。
(5)清孔换浆。抓斗在抓孔过程中,会有部分细砂或其他岩渣悬混在泥浆中,然后逐渐沉淀到底孔,抓斗在挖掘槽孔底部时也会遗留少部分细砂和岩渣,这些淤积物都必须在混凝土浇筑前清理干净 否则,会给墙体质量带来危害
(6)墙体塑性混凝土浇筑。塑性混凝土的浇筑采用泥浆下直升导管法,导管采用直径为250mm的钢制导管,丝扣连接,导管安装用16t吊车或冲击钻辅助下设。
(7)槽段连接。墙段连接采用接头管法,即在一期槽孔浇筑前在槽孔两端下设钢管,待混凝土初凝后,按一定的速度将其拔起,形成混凝土接头孔。
2.1.2高压喷射灌浆防渗技术。高压喷射灌浆防渗技术的机理是:按设计布孔,利用钻机钻孔,将喷射管置于孔内(内含水管、水泥管和风管),由喷射出高压射流冲切破坏土体,同时随喷射流导入水泥浆液与被冲切土体搅拌,喷嘴上提,浆液凝固,在地基中按设计的方向、深度、厚度及结构形式与地基结合成紧密的凝结体,起到防渗作用。
2.1.3、置换法
置换法就是利用机械将原地基土层挖,然后填充防渗的材料,在土体中形成一道起阻渗作用的墙体,从而达到防渗的目的。置换法主要是指地下连续墙。地下连续墙被广泛用于岩土工程和水工建筑中的地下基础防渗处理。
2.1.4、板桩墙工法
用木桩、钢板桩、板桩灌注墙。木桩是采用适宜的木料借助机械打入土层中而形成连续板桩。板桩灌注墙为挤密填充型防渗墙,是通过特制机械模板在震动冲击作用下,使土体受强迫振动作用而产生剪胀破坏或液化破坏,从而对土层进行挤压,达到一定深度,然后进行灌注浆(水泥砂浆或水泥粘土砂浆或水泥粉煤灰砂浆等)而形成墙体,分振动切槽(单模)和振动成模(双模)两种工法。此法适用于砂层、粉砂质粘土层、粘土质或含较小砾石的砂砾石层。
2.1.5、深层搅拌工法
它是用特制的单头或多头小直径搅拌机械,在向下搅动过程中,不断喷入水泥浆于土体,使土体最终形成水泥土墙体。依搅拌头不同,有单头、双头和三头搅拌方式。该法一般适于粘性土、砂层土、砂层。
2.1.6、注浆法
该方法多以钻孔为主要手段,然后注入浆体,通过浆液的渗透作用而使土體在一定范围形成适宜的墙体。一般有粘土注浆、水泥注浆、化学注浆等。在具体使用时,应结合土层进行选择,特别是使用化学注浆时,还要注意环境污染
2.1.7、土工膜防渗墙
土工合成材料目前已广泛用于水利、建筑、交通等施工领域。我国近期也逐渐用于防渗工程中。它主要是在已经成槽的地层中,用土工膜送入器将土工膜以单帷幕式或双帷幕的形式送入槽内,之后在槽内填充与地层同性质的土(或以土还土、以砂还砂),或填充其他柔性的材料起到阻水作用。在堤坝施工中土工膜是一种柔性防渗墙,也用于水平防渗铺盖。总的来说,其工艺简单,工效高,成本低适于广泛推广。
2.1.8 堤防垂直防渗墙工程应用
垂直防渗方式由于不涉及移民搬迁问题,施工周期短,因此山湖水车库段采用的是多头小直径防渗墙,河王坝水库段采用的是帷幕灌浆的防渗方式。这两个工程试验段施工完成后,对其效果进行了试验观测和计算分析。结果表明,试验段防渗墙对大堤的防渗作用显著,有效减弱了大堤内外的水力联系,降低了堤防内侧的出逸比降。经现场巡查发现,堤内以前有散浸的地方现在没有了;而没有完成防渗墙的堤内仍然有散浸现象。因此可以说,此两种方式施工的防渗墙质量良好,防渗效果都是明显的。
2.2 . 水平防渗技术
水平铺盖分利用天然黏土和人工填筑黏土两种,可以就地取材、造价低、施工工作面大、工期短、简单易行,不需要特殊的施工设备和器材。按设计要求施工,可以满足渗透稳定,但渗透量较大,坝基下游仍有一定的坡降。因此在采用水平铺盖防渗时,必须结合下游排水减压设施。
2.3. 使用化学补强技术处理水库渗漏
化学补强是在不改变原工程结构的前提下,利用原混凝土结构强度,对其薄弱环节产生的裂缝和破损部分,采用化学物质环氧材料进行局部修补的一种方法目的是恢复建筑物的整体性,保持混凝土的强度、耐久性和抗渗性。环氧材料具有较高的粘结强度,并具有一定的弹性能与新老混凝土很好地结合,是目前较理想的防渗堵漏新型材料,其组成成分主要有:
(1)主剂环氧树脂是有环氧基团的高分子聚合物,其结构是线型的,本身不会固化,但流动态随温度高低而发生变化加固化剂后,具有良好的粘结性;
(2)固化剂;
(3)增韧剂;
(4)稀释剂;
(5)填料等。
具体步骤:首先清除混凝土表面污渍,先沿裂缝沟槽,把漏水处用水玻璃掺水泥止住水,然后用环氧砂浆修补,接着填筑环氧砂浆,待填满后用木板压紧压平。
水库是水利产业的重要组成部分。水库是民心工程,改革开放以来,尤其是近年来随着经济的快速发展,国家对水库的各项投资逐渐加大,水库工程的数量、规模及建设质量都有了巨大的进步。但对水库的防渗漏问题我们仍然不能掉以轻心,必须在思想和行动上动作起来,切实提高水库的质量。
关键词： 混凝土防渗；混凝土强度；防渗技术
Abstract: In this paper the water conservancy project in the concrete in the construction technique of seepage control is summarized, we can see that the concrete seepage control in China in reducing cost and improve the performance and so on seepage control technology, nearly ten years has been made great development.
Key words：concrete seepage control；concrete strength ；impervious technology
中图分类号：TV文献标识码： A 文章编号：
混凝土防渗具有防渗性能好、糙率小,寿命长和施工简便等优点,因而在我国得到了广泛的应用。另外，混凝土具有原料丰富，价格低廉，抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽，生产工艺简单等特点，因而使用范围也十分广泛，用量越来越大。随着水利工程建设的发展，水利工程的构筑物也都采用混凝土结构。
一、水利混凝土结构的特点
（1）结构型式繁多，有板、梁、柱、堰、重力式挡土墙、扶壁式挡土墙、立墙、挑坎、底板、护坡、倒虹吸等。
（2）混凝土拌合物一般采用施工单位自己进行拌制，使用商品混凝土较少。
（3）水工混凝土结构建在不同的地形、地质结构上，混凝土浇筑受地形影响大。
（4）水工混凝土结构建成后，承受水力的冲刷，水荷载的作用是主要矛盾。
（5）水工混凝土结构要安装止水带，止水带安装在混凝土浇筑过程中是一项重要内容。
（6）二期混凝土浇筑在一项工程中是一个质量控制难点。
（7）战线长，结构布置分散。
（8）结构型式大小不一，形状不规则。
二、混凝土防渗问题
水库的渗漏问题关系到水利工程本身的质量,是我们在从事水利工程施工、管理和维护过程中需要特别关注的问题。水库渗漏如果没有得到及时的处理与修缮,一方面将会对水库本身的质量产生危害,从而缩短水库工程的使用寿命;另一方面也将威胁到水库附件居民的生产、生活,水库的渗漏原因繁多,处理渗漏的技术也比较复杂,概括的来说,当前国内主要使用以下几种手段来处理渗漏问题。
2.1. 垂直防渗技术
垂直防渗常适用于地基透水层较薄或隔水层较浅的情况,以做成封闭式防渗帷幕来根治坝基渗透破坏的险情,可以比较彻底地解决坝基和坝身渗漏问题。
2.1.1塑性混凝土防渗墙技术 。防渗墙的机理是:使用专用机具(乌卡斯钻机),在已建的坝体或覆盖层透水地基中建造槽型孔,以泥浆固壁,并利用高压泵将泥浆压入孔底,携带岩渣,再从孔底回流到地面,然后采用直升导管,向槽孔内浇筑混凝土,形成连续的混凝土墙,起到防渗目的。塑性混凝土是用黏土和膨润土取代普通混凝土中的大部分水泥形成的一种柔性工程材料。普通混凝土相比,塑性混凝土弹性模量低、极限应变大、能适应较大变形、抗渗性能好的特点。塑性混凝土防渗墙的一般施工步骤是:
(1)修建施工平台及导向槽;
(2)划分槽段。槽段的长度宜尽量加长,以减少槽段间接头数量,提高墙体的整体性。但受墙基地质条件限制及成槽深度等因素影响,槽段又不宜过长。根据工程特点,采用冲击钻与液压抓斗相结合的“两钻三抓”成槽方式,即用冲击式钻机钻槽孔两端的接头孔,槽段中间部分用“三抓”完成。
(3)混凝土浇筑。采用直升导法浇筑水下混凝土由混凝土输送泵往储料斗送料。
(4)泥浆固壁。塑性混凝土防渗墙施工过程中,固壁泥浆直接影响工程的施工进程和槽壁的稳定,并能起到冷却钻头、润滑钻具、悬浮岩屑以及防止坍孔的作用。
(5)清孔换浆。抓斗在抓孔过程中,会有部分细砂或其他岩渣悬混在泥浆中,然后逐渐沉淀到底孔,抓斗在挖掘槽孔底部时也会遗留少部分细砂和岩渣,这些淤积物都必须在混凝土浇筑前清理干净 否则,会给墙体质量带来危害
(6)墙体塑性混凝土浇筑。塑性混凝土的浇筑采用泥浆下直升导管法,导管采用直径为250mm的钢制导管,丝扣连接,导管安装用16t吊车或冲击钻辅助下设。
(7)槽段连接。墙段连接采用接头管法,即在一期槽孔浇筑前在槽孔两端下设钢管,待混凝土初凝后,按一定的速度将其拔起,形成混凝土接头孔。
2.1.2高压喷射灌浆防渗技术。高压喷射灌浆防渗技术的机理是:按设计布孔,利用钻机钻孔,将喷射管置于孔内(内含水管、水泥管和风管),由喷射出高压射流冲切破坏土体,同时随喷射流导入水泥浆液与被冲切土体搅拌,喷嘴上提,浆液凝固,在地基中按设计的方向、深度、厚度及结构形式与地基结合成紧密的凝结体,起到防渗作用。
2.1.3、置换法
置换法就是利用机械将原地基土层挖,然后填充防渗的材料,在土体中形成一道起阻渗作用的墙体,从而达到防渗的目的。置换法主要是指地下连续墙。地下连续墙被广泛用于岩土工程和水工建筑中的地下基础防渗处理。
2.1.4、板桩墙工法
用木桩、钢板桩、板桩灌注墙。木桩是采用适宜的木料借助机械打入土层中而形成连续板桩。板桩灌注墙为挤密填充型防渗墙,是通过特制机械模板在震动冲击作用下,使土体受强迫振动作用而产生剪胀破坏或液化破坏,从而对土层进行挤压,达到一定深度,然后进行灌注浆(水泥砂浆或水泥粘土砂浆或水泥粉煤灰砂浆等)而形成墙体,分振动切槽(单模)和振动成模(双模)两种工法。此法适用于砂层、粉砂质粘土层、粘土质或含较小砾石的砂砾石层。
2.1.5、深层搅拌工法
它是用特制的单头或多头小直径搅拌机械,在向下搅动过程中,不断喷入水泥浆于土体,使土体最终形成水泥土墙体。依搅拌头不同,有单头、双头和三头搅拌方式。该法一般适于粘性土、砂层土、砂层。
2.1.6、注浆法
该方法多以钻孔为主要手段,然后注入浆体,通过浆液的渗透作用而使土體在一定范围形成适宜的墙体。一般有粘土注浆、水泥注浆、化学注浆等。在具体使用时,应结合土层进行选择,特别是使用化学注浆时,还要注意环境污染
2.1.7、土工膜防渗墙
土工合成材料目前已广泛用于水利、建筑、交通等施工领域。我国近期也逐渐用于防渗工程中。它主要是在已经成槽的地层中,用土工膜送入器将土工膜以单帷幕式或双帷幕的形式送入槽内,之后在槽内填充与地层同性质的土(或以土还土、以砂还砂),或填充其他柔性的材料起到阻水作用。在堤坝施工中土工膜是一种柔性防渗墙,也用于水平防渗铺盖。总的来说,其工艺简单,工效高,成本低适于广泛推广。
2.1.8 堤防垂直防渗墙工程应用
垂直防渗方式由于不涉及移民搬迁问题,施工周期短,因此山湖水车库段采用的是多头小直径防渗墙,河王坝水库段采用的是帷幕灌浆的防渗方式。这两个工程试验段施工完成后,对其效果进行了试验观测和计算分析。结果表明,试验段防渗墙对大堤的防渗作用显著,有效减弱了大堤内外的水力联系,降低了堤防内侧的出逸比降。经现场巡查发现,堤内以前有散浸的地方现在没有了;而没有完成防渗墙的堤内仍然有散浸现象。因此可以说,此两种方式施工的防渗墙质量良好,防渗效果都是明显的。
2.2 . 水平防渗技术
水平铺盖分利用天然黏土和人工填筑黏土两种,可以就地取材、造价低、施工工作面大、工期短、简单易行,不需要特殊的施工设备和器材。按设计要求施工,可以满足渗透稳定,但渗透量较大,坝基下游仍有一定的坡降。因此在采用水平铺盖防渗时,必须结合下游排水减压设施。
2.3. 使用化学补强技术处理水库渗漏
化学补强是在不改变原工程结构的前提下,利用原混凝土结构强度,对其薄弱环节产生的裂缝和破损部分,采用化学物质环氧材料进行局部修补的一种方法目的是恢复建筑物的整体性,保持混凝土的强度、耐久性和抗渗性。环氧材料具有较高的粘结强度,并具有一定的弹性能与新老混凝土很好地结合,是目前较理想的防渗堵漏新型材料,其组成成分主要有:
(1)主剂环氧树脂是有环氧基团的高分子聚合物,其结构是线型的,本身不会固化,但流动态随温度高低而发生变化加固化剂后,具有良好的粘结性;
(2)固化剂;
(3)增韧剂;
(4)稀释剂;
(5)填料等。
具体步骤:首先清除混凝土表面污渍,先沿裂缝沟槽,把漏水处用水玻璃掺水泥止住水,然后用环氧砂浆修补,接着填筑环氧砂浆,待填满后用木板压紧压平。
水库是水利产业的重要组成部分。水库是民心工程,改革开放以来,尤其是近年来随着经济的快速发展,国家对水库的各项投资逐渐加大,水库工程的数量、规模及建设质量都有了巨大的进步。但对水库的防渗漏问题我们仍然不能掉以轻心,必须在思想和行动上动作起来,切实提高水库的质量。