針對水庫大壩修建防滲問題進行分析探討

1、    針對水庫大壩修建防滲問題進行分析探討    陳忠成摘 要：水庫大壩在現(xiàn)代生活中起到很大的作用，越來越被人們重視。然而大壩的修建也是最為關(guān)心的問題之一。混凝土防滲墻在大壩修建中起到很關(guān)鍵的作用，本文針對水庫大壩中的混凝土加固技術(shù)與防滲墻設(shè)計進行分析討論，僅供參考。關(guān)鍵詞：混凝土；水庫大壩；防滲墻；問題水庫大壩修建過程中，防滲墻的設(shè)計和混凝土加固技術(shù)也成為人們關(guān)注的問題。混凝土防滲墻自身要能滿足強度和變形的要求，并有足夠的抗?jié)B性和耐久性，能有效地截住滲透水流，控制滲流量，墻體滲透比降和出逸比降均滿足設(shè)計要求。一 造(挖)槽孔工法比選常用的造(挖)槽孔

2、工法主要有沖擊式鉆進法(鉆劈法)、沖擊式反循環(huán)鉆進法、射水法、鋸槽法、抓斗挖槽法(抓取法)和雙輪銑槽法等，施工中又有兩種或兩種以上工法的組合，如“兩鉆一抓”法、“兩鉆三抓(銑)”法和“銑、砸、爆”法等組合方法，以抓斗挖槽法和雙輪銑槽法為先進。1.1 沖擊式鉆進法沖擊式鉆進法是利用曲柄連桿機構(gòu)將回轉(zhuǎn)運動變?yōu)榉磸瓦\動來提升和下落鉆頭，利用鉆頭提升后自由下落的重力沖擊孔底，使土層(巖石)破碎而進行鉆進，并用一定濃度的泥漿護壁(泥漿會在鉆孔孔壁上形成泥皮，在泥漿壓力作用下使孔壁保持穩(wěn)定而不坍塌，并能防止泥漿滲漏)，當孔底的鉆渣逐漸增加以后，取出鉆頭放入抽筒掏渣，成孔后采用水下直升導管法澆注混凝土，混凝

3、土靠自重和自流平特性而自密實形成一段混凝土墻體，墻段間一般用鉆鑿法連接。沖擊式鉆進法是世界上最早采用的工法，該工法在各種土、砂層、礫石、卵石、漂石、軟巖、硬巖中都能使用，工效較低。國產(chǎn)主力機型是cz-22 和cz-30型，鉆具包括鉆頭和抽筒兩部分，鉆頭又可分為空心鉆頭、一字鉆頭、十字鉆頭、圓鉆頭、角錐鉆頭和雙反弧鉆頭等。1.2 沖擊式反循環(huán)鉆進法沖擊式反循環(huán)鉆進法是在沖擊式鉆進法的基礎(chǔ)上，在空心套筒式鉆頭中心設(shè)置排渣管，利用反循環(huán)砂石泵將鉆渣與循環(huán)漿液經(jīng)排渣管及循環(huán)管路，從孔底連續(xù)地抽入設(shè)在地面的泥漿凈化裝置進行凈化，凈化后的泥漿經(jīng)循環(huán)漿池注入槽孔循環(huán)使用，通過這一循環(huán)，鉆機完成鉆進及排渣作業(yè)

4、，直至造孔完畢。由于采用反循環(huán)出渣方式，從而大大提高了鉆進效率。沖擊式反循環(huán)鉆機最早由法國公司在20 世紀50 年代研制成功，我國水利水電基礎(chǔ)工程局于20 世紀90 年代研制成功czf-1200 型沖擊式反循環(huán)鉆機，同時地礦部門也研制成功cjf-20 型沖擊式反循環(huán)鉆機，目前國產(chǎn)機型主要是czf-1200、czf-1500、cjf-20 和cjf-12 型。1.3 射水法射水法是利用水泵送水至成形器中的射水裝置所形成的高速射流和成形器及導水管本身質(zhì)量的沖擊力，以及向下移動時成形器內(nèi)刀片的切削等作用，破壞土層結(jié)構(gòu)，水土混合回流后泥沙溢出地面(三代機是在成形器中設(shè)置排渣管用反循環(huán)砂石泵抽出地面)，

5、利用卷揚機操縱成形器不斷地上下移動，切削修整孔壁，造成有規(guī)則的槽孔，并用一定濃度的泥漿護壁。成孔后采用水下直升導管法澆注混凝土，混凝土靠自重和自流平特性而自密實形成一段混凝土墻體，利用成形器側(cè)向水噴嘴沖洗一期槽孔混凝土的側(cè)面，使一、二期混凝土連接緊密，形成地下連續(xù)防滲墻。該工法適用于粒徑小于10cm 的砂土、粉土、粘土地基，具有工效高、造價低的特點。1.4 鋸槽法鋸槽法是利用鋸槽機帶動鋸管鋸割地層，鋸出有規(guī)則的槽孔，并用泥漿護壁，在鋸管上設(shè)置排渣管，用反循環(huán)砂石泵出渣，再以混凝土等成墻材料置換護壁泥漿，形成具有一定強度和防滲性能的連續(xù)墻體。該工法僅適用于松散的砂土、粉土、粘土地基，工效較高。1

6、.5 抓斗挖槽法抓斗挖槽法是指蚌(蛤)式抓斗，利用機械作用并借助斗體的自重，打開和關(guān)閉斗門抓取土體并將其帶出孔外，同時用泥漿護壁的一種挖槽工法。成孔后采用水下直升導管法澆注混凝土，混凝土靠自重和自流平特性而自密實形成一段混凝土墻體，墻段連接一般選用接頭管(板)法。該工法適用各種土層和軟巖，特別適合于在含有小漂石和石塊的地基中挖槽。新型抓斗大多配有測斜和糾偏裝置，可調(diào)整抓斗斗體角度，使挖槽垂直精度達1p500 以上。抓斗挖槽法具有墻體整體性好、厚度均勻、適用地層廣、工效高的特點。液壓抓斗在粘土層中施工工效一般可80100m2p臺班。抓斗最早使用時是用鋼絲繩來懸掛并進行控制的， 20 世紀60 年

7、代后期開始使用液壓抓斗。1.6 雙輪銑槽法雙輪銑槽法是驅(qū)使安裝在機架上的的兩個鼓輪向相反方向轉(zhuǎn)動，鼓輪上的切刀將地層旋銑、切割、擠碎，松動后的土、砂、卵石、巖石碎塊用泵抽吸至地面，同時用泥漿護壁，成槽孔后采用水下直升導管法澆注混凝土，混凝土靠自重和自流平特性而自密實形成一段混凝土墻體，墻段連接由雙輪銑槽機直接切割一序混凝土，在一、二序墻段連接中不需專門的連接件和特殊封堵就能形成良好的墻段接頭。該工法適用各種土層和軟巖，配用特制的滾輪銑刀還可鉆進堅硬巖石，利用電子測斜裝置、導向調(diào)節(jié)系統(tǒng)和可調(diào)角度的鼓輪旋銑器來保證挖槽精度，精度高達12。該工法具有墻體整體性好、厚度均勻、適用地層廣、成槽深、挖槽精

8、度高和挖掘效率高的特點，是最先進的造槽機械。目前世界上最深和最厚的混凝土地下連續(xù)墻都是使用銑槽機建成的。1.7 兩鉆一抓法兩鉆一抓法是沖擊式鉆進法(或沖擊式反循環(huán)鉆進法)與抓斗挖槽法的組合，施工方法是先用沖擊鉆機或沖擊反循環(huán)鉆機鉆進兩相鄰的主孔，終孔后再用抓斗抓取中間副孔的造(挖)槽孔工法。兩鉆三抓(銑)法是在兩鉆一抓法基礎(chǔ)上加以改進的。造(挖)槽工法都有各自的主要性能和適用范圍(見附表)，選擇造(挖)槽孔工法和設(shè)備時，主要應(yīng)考慮幾個因素的影響：壩體填筑材料，壩基、壩肩地層和巖層特性，水文地質(zhì)條件；開挖深度、寬度和強度；施工條件；機械設(shè)備的適用條件。根據(jù)我省水庫大壩防滲處理防滲墻深度不大的具體

9、情況，宜優(yōu)先比選射水法、抓斗法等經(jīng)濟高效工法，或兩鉆一抓法等。二水庫防滲布置水庫防滲處理防滲布置時主要考慮以下幾點：(1)壩基地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件。宜將防滲墻放在堅固而不透水的基巖或粘性土層中，盡量避開不利的地質(zhì)構(gòu)造，墻底應(yīng)伸入相對不透水層，與壩的防滲體、壩基覆蓋層和基巖內(nèi)的防滲設(shè)施應(yīng)緊密地連接成一整體。(2)與原有防滲體及其他建筑物的連接。與土質(zhì)防滲體連接時，應(yīng)作成光滑的楔形，插入土質(zhì)防滲體高度宜為1p10 壩高，接觸面允許比降應(yīng)按土料允許比降確定。設(shè)計時應(yīng)認真做好與壩身混凝土構(gòu)筑物的防滲連接，但布置時應(yīng)盡量避開與壩身混凝土構(gòu)筑物連接，以減少接頭處理。(3)認真做好與兩岸的連接設(shè)計。(4)

10、工程量最小和造價最低。三 墻體材料比選墻體材料主要選用普通混凝土和塑性混凝土兩種。普通混凝土選用強度等級在c10以上，水泥用量在350kg/m3 以上，水膠比在0.65 以下，具有彈模高、強度大的特點，能承受較大的垂直和水平荷載。但由于普通混凝土彈模太高，極限應(yīng)變太小，墻體和周圍壩體間產(chǎn)生的沉降差和變形差使墻體在垂直壓力和側(cè)摩阻力作用下產(chǎn)生的應(yīng)力易超過普通混凝土允許強度而產(chǎn)生破壞。塑性混凝土就是在普通混凝土基礎(chǔ)上減少水泥用量，增加粘土和膨潤土用量的混凝土，由水泥、水、粘土(膨潤土)、砂石骨料和外加劑等配制而成，水泥用量70200kg/m3，膨潤土用量2050kg/m3，粘土用量150300kg

11、/m3，其抗壓強度25mpa，彈性模量3001000mpa，滲透系數(shù)k四 細部設(shè)計4.1 防滲墻與地基的連接通常將墻底嵌入弱風化基巖0.51.0m，當基巖相對不透水層埋藏較深時，應(yīng)下接灌漿帷幕。4.2 防滲墻與兩岸的連接當兩岸為緩坡時按一般防滲墻的做法即可；當兩岸巖石比較破碎，相對不透水層埋藏較深的，可考慮在兩岸坡段墻底進行帷幕灌漿；當兩岸為陡坡時應(yīng)選用帷幕灌漿。4.3 與頂部的連接從壩頂直接建造的防滲墻其軸線應(yīng)盡量往上游布置。防滲墻墻頂高程應(yīng)不低于非常運用條件的靜水位。墻頂不應(yīng)與壩頂公路硬化路面直接連接，其間應(yīng)留有一定的過渡層。4.4 與混凝土構(gòu)筑物相連與岸邊混凝土墻連接時在結(jié)合部進行灌漿或用高壓噴射灌漿進行連接。4.5 墻段連接墻段連接的方法很多，要根據(jù)造(挖)槽孔工法而選用鉆鑿法(包括套接接頭、平接接頭、雙反弧接頭)，接頭管(板)法和軟接頭法，設(shè)計時要考慮合適的槽段長度，盡量減少墻段連接縫數(shù)。4.6 墻體內(nèi)垂直成孔防滲墻下接帷幕灌漿時，墻體內(nèi)可采用預(yù)埋