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混凝土防渗墙施工关键技术研究
2017-06-19  中国桥梁网 分享到:
关键词:混凝土防渗墙 施工方法 

   0.引言

    混凝土防渗墙施工技术,广泛用于水利、水电工程中,在我国的应用已经有几十年历史,为了适应堤防加固垂直防渗工程的需要,已开发出多项混凝土防渗墙施工新技术,如射水法、锯槽法、抓取法等。现此项技术除在堤防上广泛应用外,在水库的消险加固和水库防渗等方面也广泛使用,且取得了良好的效益。本文对混凝土防渗墙的概念和导墙结构进行了叙述,并重点讨论了防渗墙的施工技术。

   1.混凝土防渗墙概念

    在松散透水地基中连续造孔,以泥浆固壁,往孔内灌注混凝土而建成的墙形防渗建筑物。防渗墙按分段建造,一个圆孔或槽孔浇筑混凝土后构成一个墙段,许多墙段连成一整道墙。墙的顶部与闸坝的防渗体连接,两端与岸边的防渗设施连接,底部嵌入基岩或相对不透水地层中一定深度,即可截断或减少地基中的渗透水流,对保证地基的渗透稳定和闸坝安全,充分发挥水库效益有重要作用。它也可作为土石坝中的防渗墙,还可用以加固渗漏严重的土石坝。

   2.导墙结构形式

    按照目前的混凝土防渗墙的施工工艺,建造槽孔前应修筑导墙。导墙的安全性是防渗墙施工的保证,是保证工程顺利进行和施工企业取得经济效益的先决条件。为适应不同的地质条件,导墙结构有多种形式,但一般情况下均采用“┓┏”形式的钢筋混凝土连续梁结构。与其它结构形式相比,它具有结构简单、施工方便、开挖和回填工程量小等优点。为了保证槽口稳定,在导墙设计时同时采取其它配套措施。

    (1)钢筋混凝土梁深埋1m,梁高0.7~0.8m,梁上架设定制钢槽板,钢槽板的上口用拉筋加以固定。

    (2)当地层为河床砂卵石或人工填筑的强透水层时,为防止在钻孔时因漏浆引起坍塌,防渗墙轴线两侧各2m范围用粘土加以置换,置换尝试一般为3m左右,粘土分层夯填密实。粘土回填至梁上口高程时,采用两次开挖的方式立模浇筑混凝土连续梁。

    (3)在配筋时,按简支梁计算,计算长度为槽段长度加2m,荷载取最不利工况下的荷载,即梁上部地层的静荷载、设备的静荷载、正常施工时的设备的动荷载、其它非正常荷载的组合。不计地基反力,按施工槽段梁以下全部坍塌考虑。

   3.防渗墙施工技术

   3.1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;中击破碎,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。

   3.2造孔工艺

    (1)钻劈法

    适用于一般砂卵石地层。施工时墙轴线划分不同长度的槽段,相邻两个槽段分一、二期先后施工。使用钢绳冲击钻机或冲击式反循环钻机,分主、副孔钻进,当相邻两个主孔钻进一定深度后,再劈打副孔接存劈落的石渣并提出孔外。

    (2)抓取法

    在粒径较小的砂卵石层或粉土层中修建防渗墙,可用抓斗直接挖掘成槽,可大大地提高工效。

    (3)钻抓法

    在紧密的地层中造槽或施工深槽孔,即采用冲击钻和抓斗联合施工;中击钻钻进主孔漂卵石层及基岩,两主孔之间的副孔用抓斗抓掘。根据槽孔的大小,可采用两钻一抓或三钻两抓。

   3.3防渗墙的具体施工方法

    根据施工工艺的不同,防渗墙可分为槽段式、桩柱式和预制拼装式。特别是射水、锯槽、多头搅拌桩、插板、垂直塑膜等薄墙方法可较为经济有效地适用于堤防的垂直防渗。

    (1)槽段式防渗墙槽段式防渗墙可采用抓斗、冲击钻劈打、轮铣、射水、锯槽、链斗、多头钻等成槽机具分一、二期跳打成槽。按槽厚可分为薄墙和厚墙。受机械尺寸所限,抓斗、冲击钻劈打、轮铣等机具仅能形成厚墙,槽孔长度多依据地质条件、混凝土供应强度、施工工艺等确定。而射水、锯槽、链斗、多头钻等成槽机具和改进的薄型抓斗、轮铣机具可以形成较薄的薄墙。各种机具都有其适用地层的问题,如卵砾石含量高且大的地层,多采用冲击钻造孔,抽桶出渣,甚至采用预爆破或定向聚能爆破作业处理。

    射水法成墙机主要由造孔机、混凝土搅拌机和浇筑机组成。利用造孔机的成型器内射水喷嘴形成的高速水流(泥浆)切割土层,成型器上下运动切割修整孔壁,采用泥浆护壁,正循环或反循环出渣。槽孔成型后经灌注水下混凝土、塑性混凝土或钢筋混凝土形成防渗墙。该方法适用于密实黏土、亚黏土、淤泥、砂土及和粒径小于10cm的砂砾石地层。

    锯齿掏槽法成墙是由专门的锯槽机完成。主要由近乎垂直的锯管在功率较大上下摆动的装置或液压装置(又称液压开槽机)驱动下,锯管设置的刀刃切割地层,随锯槽机根据地层状况移动开槽。采用泥浆护壁,正循环或反循环出渣。槽孔成型后,根据需要可采用导管法水(泥浆)下浇筑混凝土、塑性混凝土或钢筋混凝土形成防渗墙,但需要采用水胀胶囊等隔浆装置隔离开槽区和浇筑区。该法适应于颗粒粒径小于100mm的松散地层,如黏土、砂土、砂、砾及小卵石等地层。

    (2)桩柱式防渗墙可采用回转钻、冲击钻、螺旋钻、多头钻、搅拌钻等成孔机具成孔。墙体材料可采用混凝土、钢筋混凝土、塑性混凝土、水泥土等,采用套打连接成墙。多头搅拌桩薄墙是利用多头小直径深层搅拌机,将水灰比为0.8~2的水泥浆喷入土体并搅拌成水泥土墙。该方法适用于粘土、砂土、淤泥质土及少量粒径小于5cm砾石地层。

   4.结语

    混凝土防渗墙是覆盖层地基和土石坝(围堰)工程的主要防渗措施。近几年,防渗墙技术在病险水库的除险加固工程中应用较广泛,它施工简便、速度快、消耗少,在处理坝基渗漏等渗透变形隐患问题上效果较好。目前,我国的防渗墙技术总体上达到了国际领先水平,近年来并不断有新的发展。

   参考资料

   [1]王满莹,孙洪亮. 浅谈混凝土防渗墙工程施工[J]. 河北工程技术高等专科学校学报,2014,03:26-28.

   [2]黄荣峰,周江沭. 塑性混凝土防渗墙在土坝防渗加固中的应用与探索[J]. 城市建筑,2012,17:97+106.

   [3]薛云峰. 混凝土防渗墙质量控制及检测技术研究[D].中南大学,2012.

   [4]许子福. 混凝土防渗墙粘土泥浆零排放施工法[J]. 科技资讯,2013,06:63.
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