摘 要：近2 0 年來(lái), 通過(guò)對(duì)滲流理論的究, 根據(jù)滲流原理發(fā)展了許多治理堤坎的技術(shù)與方案。本文將綜述近年常用的混凝土防滲墻技術(shù)，同時(shí)也展望了未來(lái)發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞：防滲墻 防滲墻 前景
中圖分類(lèi)號(hào)：TU72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-0534(2007)01(b)-0204-02
我國(guó)已建成江河堤防工程總長(zhǎng)20 余萬(wàn)km,但堤防工程的主體—防洪大堤90% 以上為就地取材填筑的土堤。由于筑堤的歷史條件、筑堤材料、自然環(huán)境等復(fù)雜因素, 目前我國(guó)有70% 的城市未達(dá)到防洪標(biāo)準(zhǔn),50% 的海堤未達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),40% 的水庫(kù)帶病運(yùn)行,蓄滯洪區(qū)安全建設(shè)嚴(yán)重滯后。大部分堤防隱患仍然較多,每遇高位洪水時(shí),就會(huì)出現(xiàn)管涌、流土、接觸沖刷、接觸流土等各種險(xiǎn)情?；炷练罎B墻能最有效地截?cái)喔黝?lèi)滲水通道,可以處理大部分存在滲透穩(wěn)定問(wèn)題的地基，并有效降低防區(qū)內(nèi)地下水水位，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到建筑物的安危, 因此對(duì)混凝土防滲墻施工過(guò)程中的質(zhì)量控制至關(guān)重要。在總結(jié)以往堤基加固防滲工程措施經(jīng)驗(yàn)及目前土木工程防滲新技術(shù)、新材料、新工藝的基礎(chǔ)上,加大力度、盡快研究出混凝土防滲墻施工新技術(shù)及新設(shè)備已屬當(dāng)務(wù)之急。
1 混凝土防滲墻常用技術(shù)的關(guān)鍵工序
混凝土防滲墻于20 世紀(jì)50 年代初在意大利和法國(guó)開(kāi)始使用, 隨后各國(guó)相繼引進(jìn)和推廣。與此同時(shí), 我國(guó)也開(kāi)始對(duì)混凝土防滲墻進(jìn)行研究、試用和發(fā)展。結(jié)合幾十年來(lái)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，在這里介紹一下各種技術(shù)在具體運(yùn)用的關(guān)鍵工序：
1.1 導(dǎo)墻的作用
是為開(kāi)挖機(jī)具導(dǎo)向, 保護(hù)槽口、承重等。由于防滲墻每一槽段的施工周期較短，為降低工程成本，應(yīng)盡量使用可周轉(zhuǎn)使用的鋼結(jié)構(gòu)導(dǎo)墻,如使用混凝土導(dǎo)墻時(shí)其斷面盡量縮小，一般為高×寬= 50cm × 30cm 的矩形。
1.2 材料
防滲墻一般采用一級(jí)配塑性混凝土為墻體材料,這種材料強(qiáng)度和變形模量均很低,適應(yīng)地基變形的能力強(qiáng),抗?jié)B性能好,滲透系數(shù)小于1 × 10-6cmPs 滲透破壞比降可達(dá)300 以上。
1.3 墻的連接
墻的連接多采用“接頭管法”, 也可采用“切削法”或其他方法, 墻段連接是該項(xiàng)技術(shù)的難點(diǎn)之一。起拔工藝。正確確定接頭管的起拔時(shí)間,是該工法成敗的關(guān)鍵,接頭管起拔應(yīng)在混凝土初凝前進(jìn)行。對(duì)某一具體工程,除了依據(jù)初凝時(shí)間、還要考慮氣溫、混凝土配比、混凝土面上升速度、接頭管埋深等因素。
通過(guò)試驗(yàn)來(lái)選擇最佳拔管時(shí)間,接頭管起拔時(shí)所形成的接頭孔,必須及時(shí)用泥漿充填, 否則會(huì)造成混凝土及覆蓋層的坍塌。
2 混凝土防滲墻若干施工技術(shù)
2.1 混凝土超薄防滲墻施工技術(shù)
一般采取“兩鉆一抓法”成槽、防滲墻接頭采用在接頭管上抹油、裹膜的“接頭管法”新工藝對(duì)混凝土超薄防滲墻進(jìn)行施工，保證了防滲墻的施工質(zhì)量。另外，一般要對(duì)個(gè)別檢測(cè)有缺陷的接頭處，采取高壓旋噴進(jìn)行處理。泥漿采用膨潤(rùn)土及燒堿、C M C 等進(jìn)行配制, 其黏粒含量大于5 0 ，塑性指數(shù)大于20，含砂量小于5 ，二氧化硅與三氧化二鋁含量的比值為3-4。施工前要先向?qū)蚩變?nèi)灌入泥漿，泥漿面保持在導(dǎo)墻面以下3 0 -5 0 c m ，抓槽時(shí)抓斗沿導(dǎo)墻挖土，挖槽過(guò)程中及時(shí)向孔內(nèi)補(bǔ)充新鮮泥漿，使孔內(nèi)泥漿始終保持在導(dǎo)墻面以下30-50cm，以維持孔內(nèi)泥漿側(cè)壓力，防止孔壁坍塌，同時(shí)定時(shí)檢測(cè)孔內(nèi)泥漿性能指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)指標(biāo)參數(shù)有變化立即進(jìn)行調(diào)整。采用抓斗直接排渣的方法進(jìn)行清底，抓斗伸入孔底將孔底殘留物以同體方式排出槽孔外，而槽孔內(nèi)泥漿的密度及含砂率指標(biāo)變化不大，可以減小換漿工作量。加快施工進(jìn)度。防滲墻接頭采用接頭管施工，接頭管采用焊接管，直徑3 3 0 m m , 壁厚l 0 m m ，待一序槽成槽之后，在管壁抹上一層潤(rùn)滑油，再在表面裹上一層塑料薄膜，將接頭管捕入至設(shè)計(jì)深度。在接頭管管壁抹潤(rùn)滑油及裹上一層塑料薄膜的主要目的是：減小管壁與混凝土的摩擦力，使在拔接頭管的過(guò)程中拔管容易，以免對(duì)已澆槽段混凝土的破壞，影響接頭質(zhì)量。
2.2 塑性混凝土防滲墻施工技術(shù)
近幾年來(lái)隨著防滲墻施工工藝的日臻完善成熟。防滲墻在病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固項(xiàng)目中也愈加廣泛被設(shè)計(jì)采用?；炷练罎B墻為了適應(yīng)土石壩的變形需要，通常采用塑性混凝土防滲墻方案，其主要特點(diǎn)在于適應(yīng)變形能力強(qiáng)，克服了常規(guī)( 剛性) 混凝土的許多缺陷，在國(guó)內(nèi)水電工程中不乏成功應(yīng)用的實(shí)例。其所采用的塑性混凝土是一種摻有大量粘土或膨潤(rùn)土的新型墻體材料，對(duì)普通混凝土防滲墻的墻體物理特性進(jìn)行了很大改性，具有彈性模量低、極限應(yīng)變大、能適應(yīng)較大變形、有利于改善防滲墻體的應(yīng)力狀態(tài)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有一定的抗壓強(qiáng)度、防滲性能好、節(jié)約水泥、施工較方便等優(yōu)點(diǎn)，是一種很好的防滲墻體材料。塑性混凝土防滲墻的施工由以下幾個(gè)工藝過(guò)程組成：導(dǎo)向槽和施工平臺(tái)準(zhǔn)備- 造孔成槽- 泥漿護(hù)壁- 混凝土澆筑。導(dǎo)向槽中心線要與防滲墻中心線一致，主要起支撐上部孔壁及造孔澆筑的導(dǎo)向作用。導(dǎo)向槽大多采用鋼筋混凝土墻，凈寬一般大于設(shè)計(jì)防滲墻寬10~20cm 左右，深度視上部土層情況而定，如上部為砂礫石料導(dǎo)向槽深度控制在1 . 5 ~ 1 . 8 m ，如地層為心墻，填筑質(zhì)量尚好,深度一般在1.2~1.5m 之間，而且導(dǎo)向槽混凝土配筋也可適當(dāng)減少，降低成本，提高工效。造孔是塑性防滲墻施工的主要工序，要妥善而周密地做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。造孔要按照預(yù)先劃分好的槽孔進(jìn)行，槽孔劃分的原則是盡量做到墻段接頭少，有利于快速、均衡和安全施工。
2.3 沖切成槽建造薄壁混凝土防滲墻技術(shù)
混凝土防滲墻成槽方法多種多樣，但對(duì)于砂卵石和風(fēng)化基巖，目前還沒(méi)有一種很好的施工方法。沖切成槽法是在原沖擊成槽建造混凝土防滲墻的基礎(chǔ)上，用扁鉆頭代替圓鉆頭，用泥漿循環(huán)系統(tǒng)代替抽砂筒排渣，并對(duì)施工工藝加以改進(jìn)而形成的一種新的薄壁防滲墻施工方法。
由于沖切鉆頭重，開(kāi)鉆容易碰撞孔壁造成孔壁坍塌，為了保護(hù)槽口和控制槽孔的垂直度，在沖切成槽前必須澆筑混凝土導(dǎo)墻。導(dǎo)墻間槽一般寬30~40cm，槽口兩側(cè)混凝土厚30~50cm，深80~100cm，墻體混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C15。沖切成槽施工對(duì)泥漿制備、泥漿性能、泥漿循環(huán)系統(tǒng)的要求與通常的防滲墻、鉆孔灌注樁造孔沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別，只是沖切成槽對(duì)泥漿的循環(huán)要求更高。
因?yàn)閺臎_切的機(jī)理來(lái)看，地層受沖擊，泥渣難以懸浮，從沖切鉆頭的結(jié)構(gòu)來(lái)看，扁板狀的鉆頭也不象籠式鉆頭那樣，泥渣容易被泥漿攜帶出，因此，加強(qiáng)泥漿循環(huán)，對(duì)于提高鉆進(jìn)速度顯得尤其重要。施工時(shí)，除安裝正循環(huán)系統(tǒng)外，在槽孔內(nèi)還安設(shè)氣舉反循環(huán)裝置定時(shí)抽吸。氣舉反循環(huán)采用2.6m3 ／ min 的空壓機(jī)供風(fēng)，出漿管為108mm 的套管，出漿管徑大，便于粗顆?？焖倥懦?，大大提高了沖切速度。接頭管采用146mm 的套管，鋼管外壁必須保證光滑，在下接頭管前表面刷脫模劑。
混凝土澆筑結(jié)束后，待混凝土初凝，轉(zhuǎn)動(dòng)接頭管，混凝土終凝后及時(shí)用液壓拔管機(jī)拔出接頭管。一、二期槽孔形成半圓形搭接形式，保證了防滲墻接頭的止水效果。由于塑性混凝土的強(qiáng)度不高，所以也可不埋接頭管，直接采用鉆鑿法進(jìn)行防滲墻接頭的施工。
3 未來(lái)發(fā)展前景展望我國(guó)的水能資源開(kāi)發(fā)程度僅為15% 左右,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家水平。我國(guó)的水資源時(shí)空分布很不平衡, 早澇災(zāi)害頻繁。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展, 水利建設(shè)、水能資源的開(kāi)發(fā)都面臨著極大的機(jī)遇。我國(guó)的城市化進(jìn)程任重道遠(yuǎn), 老城改造、新城建設(shè)、交通、環(huán)?！ 」こ痰鹊?都需要建設(shè)大量的混凝土防滲墻和其他地下連墻?？梢?jiàn), 混凝土防滲墻技術(shù)有廣泛的市場(chǎng)需求, 其發(fā)展前景看好。因此，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有狀況的分析，根據(jù)水利建設(shè)現(xiàn)狀及發(fā)展的要求，混凝土防滲墻施工技術(shù)及設(shè)備主要研究方向?yàn)椋菏紫仁堑统杀尽⒏哔|(zhì)量：以往的堤防工程中，除上述板柱灌注法以外，普遍都因?yàn)榧夹g(shù)及設(shè)備原因，使墻體過(guò)厚，所需水泥量過(guò)多，成本很高。因此，必須設(shè)計(jì)出超薄連續(xù)的防滲墻施工技術(shù)及設(shè)備。提高墻體深度：在堤防工程中，有些地層要求墻體能夠深入30m 以下，而現(xiàn)有設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中大多數(shù)都限制了墻體的施工環(huán)境及深度。因此，開(kāi)發(fā)研制出能適應(yīng)任何不同地質(zhì)條件并對(duì)墻體深度不限的防滲墻施工設(shè)備已成為重要課題。施工現(xiàn)場(chǎng)布置緊湊化，施工過(guò)程簡(jiǎn)單化：由于堤防建設(shè)的特殊性，在施工過(guò)程中，施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)面鋪設(shè)不宜過(guò)大，而且必須盡量縮短施工工期，使施工過(guò)程簡(jiǎn)單。
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