水利水電工程施工防滲墻及巖基處理

1、水利水電施工技術(shù)-三峽電力職業(yè)學(xué)院教科書第一節(jié) 巖基開挖與處理一、巖基開挖巖基開挖是巖基處理中最常用的方法。開挖就是按照設(shè)計要求，將不能作為建筑物地基的有缺陷的巖層挖除，使水工建筑物修筑在堅實(shí)可靠的巖體上。大多數(shù)混凝土水工建筑物，需要坐落在巖基上，都有巖基開挖問題。大中型水利水電工程的基巖開挖量往往很大，有的達(dá)到幾百萬m。乃至上千萬m。，需要大量的設(shè)備、器材、勞力和資金，并且占用相當(dāng)長的工期。因此，多、快、好、省地做好開挖處理，對于加快整個工程建設(shè)有著重要的意義。做好巖基開挖處理工作的前提條件是：1）詳細(xì)分析壩址的工程地質(zhì)資料，了解巖基的性狀，掌握各種巖基缺陷（風(fēng)化，破碎、軟弱夾層、節(jié)理斷層帶

2、及巖溶狀況等）的分布及發(fā)育程度；2）明確水工設(shè)計對地基的具體要求；3）熟知工程的施工條件及施工技術(shù)力量；4）由地質(zhì)、設(shè)計、施工、監(jiān)理等有關(guān)人員共同研究，確定適宜的壩基或其它主體建筑物地基的開挖范圍，開挖深度及形態(tài)。為了保證巖基開挖的質(zhì)量、進(jìn)度與安全，必須從施工組織、技術(shù)措施、現(xiàn)場布置等方面妥善解決下列問題。（一）及時排除基坑積水，確保開挖在不受水的干擾下進(jìn)行基坑是由上下游圍堰（分期分段施工時還有縱向圍堰）包圍的主體建筑物的施工范圍。通常，基坑地勢低凹，常有施工用水、圍堰及岸坡滲水、降雨等匯集成的積水，如不及時排除，勢必大大影響壩基的開挖工作。因此，結(jié)合巖基開挖應(yīng)注意在基坑范圍內(nèi)修好集水坑和排水

3、溝槽，配備足夠的便于移動的抽水機(jī)，及時排除積水，保證開挖工作在干地上進(jìn)行。（二）合理安排開挖程序，保證施工安全，提高開挖效率基坑開挖范圍一般比較集中，為了提高工效常有多個工序平行作業(yè)，如安排不當(dāng)易產(chǎn)生施工干擾，甚至?xí)鸢踩鹿省；拥拈_挖程序，要掌握好“自上而下，先岸坡后河槽”的原則。對于較開闊的河床中基坑開挖也可合理分區(qū)、作好防護(hù)、同時并舉。 對于形體比較復(fù)雜的地基開挖，則要注意開挖卸荷造成地層應(yīng)力應(yīng)變的重分布，避免形成新的不穩(wěn)定巖體。無論是岸坡還是河槽地基，都要分層開挖、逐步下降（如圖2-l所示）。（三）合理選定基坑開挖范圍與形態(tài)基坑開挖范圍主要取決于水工建筑物的平面輪廓，這也就是巖基開

4、挖的最小輪廓線。實(shí)際開挖時，還要考慮由于施工機(jī)械運(yùn)行，道路布置、施工排水、立模支撐等要求，適當(dāng)放寬，放寬的范圍根據(jù)實(shí)際需要而定，一般從幾米到十幾米不等。對于擴(kuò)挖輪廓線以外的岸坡和坑槽開挖壁面應(yīng)注意隨著開挖高程的下降及時測量檢查和安全處理，防止欠挖或過多超挖。要避免在形成高邊坡、深槽壁面后再進(jìn)行處理，防止滑坡或落石傷人。必要時，在適當(dāng)高程巖坡上設(shè)置擋渣柵欄。為了有利于水工建筑物的穩(wěn)定，建筑物的地基開挖以后要求基巖面比較平整，高差不宜太大，要避免基巖有尖突部分和應(yīng)力集中，并盡可能略向上游傾斜，如圖22所示。如原基巖面高差過大或向下游傾斜，若仍按圖22的開挖形態(tài)來開挖基巖也是沒有必要的。因?yàn)檫@樣會徒

5、增開挖量，造成浪費(fèi)。正確的方法是開挖成一定寬度的平臺與一定寬度的斜坡結(jié)合的折線型基巖面。但要注意平臺面寬度不能太小，一般約占壩段的12至13左右，圖2-2壩基開挖形態(tài)并且平臺要避免向下游傾斜，如圖23所示。對于地形較陡的岸坡重力壩段的巖基，還應(yīng)考慮到壩體沿壩軸線方向上的穩(wěn)定要求，將巖基開挖成沿壩軸線方向有一定寬度的平臺，以利于各壩段的穩(wěn)定和正常工作，如圖2 4所示。拱壩的壩基開挖要求更為嚴(yán)格，因?yàn)楣皦误w形比較單簿，壩體的穩(wěn)定主要靠兩岸拱端基巖的反力作用，不全依靠壩體自重來維持，因此，拱端巖體的穩(wěn)定是壩體安全的根本保證。拱壩基巖開挖形態(tài)除同重力壩的要求外，沿壩軸線方向的岸坡段巖基開挖面要略傾向上

6、游，同時與拱壩所受的推力方向保持垂直，以保證按設(shè)計要求使拱的推力傳向兩岸壩肩巖體。拱壩壩肩巖體的處理與加固，對拱壩安全十分重要，在壩基開挖同時就解決好，采用控制爆破開挖，再用錨筋樁或預(yù)應(yīng)力錨桿和錨索加固就是常用的加固手段，如圖2 5所示。支墩壩壩基，同樣要求開挖平整，并略向上游傾斜。支墩之間高差太大時，應(yīng)使各支墩坐落在各自的平臺上，并注意支墩的側(cè)向穩(wěn)定，必要時用回填混凝土或加撐墻柱等結(jié)構(gòu).予以加固，如圖26所示。（四）正確選擇開挖方法及參數(shù)，保證壩基開挖質(zhì)量水工建筑物的自重與工作荷載往往是巨大的，因而支承這巨大的荷載的基巖必須有足夠的”強(qiáng)度、抗?jié)B性及耐久性。天然巖基由于長期經(jīng)受地質(zhì)作用，都有不

7、同程度的風(fēng)化層，節(jié)理裂隙、軟弱夾層和斷層破碎帶等缺陷。因此，要合理確定一定的開挖深度，清除表層不合設(shè)計要求的巖體。開挖深度是根據(jù)壩基應(yīng)力狀態(tài)、巖石強(qiáng)度及完整性，水工建筑物上部結(jié)構(gòu)對地基的要求和地基固處理的效果、工期和費(fèi)用等因素研究確定。我國重力壩設(shè)計規(guī)范規(guī)定：壩高在70m以上的重力 壩可建在新鮮、微風(fēng)化或弱風(fēng)化下部基巖上；壩高3070rn的中壩可建在微風(fēng)化至弱風(fēng)化上部基巖上；同一重力壩中兩岸較高部位的壩段壩基，基巖的標(biāo)準(zhǔn)可比河床部位適當(dāng)放寬，但要注意這條規(guī)定對拱壩壩基不適用。 開挖深度對巖基而言是十分重要的參數(shù)，并非是多挖巖石就一定達(dá)到了設(shè)計要求，要根據(jù)實(shí)際狀況，全面、科學(xué)地分析論證。這是關(guān)系

8、到大壩的根基是否堅實(shí)可靠，開挖工程量及費(fèi)用是否經(jīng)濟(jì)合理，工期和施工強(qiáng)度能否得到保證的大問題。 正確選擇開挖方法，是做好基坑開挖工程的關(guān)鍵。對巖石3回填混凝土地基而言，主要的開挖方法是爆破開挖，采取控制爆破，分層向下，預(yù)留保護(hù)層的方式進(jìn)行開挖施工。其技術(shù)原理和具體方法可參閱第一章爆破工程施工。 壩基爆破開挖的基本要求是：保證質(zhì)量；注重安全；方便施工；綜合平衡。其中以質(zhì)量、安全為重點(diǎn)。 保證質(zhì)量、具體在兩個方面：一方面要求在爆破開挖過程中既有效地按設(shè)計分層逐層下挖，又要有效地防止由于爆破震動破壞保留巖體和設(shè)計基巖線下的巖體；另一方面要求在爆破開挖時防止對已建成的水工建筑物或已完工的灌漿地段造成損壞

9、。 為保證基巖巖體不致遭受開挖爆破的破壞，一般可采用兩種方法：一是預(yù)留保護(hù)層的方法，二是不預(yù)留保護(hù)層的開挖方法。 保護(hù)層是指在一定的爆破方式和爆破規(guī)模（最大一段起爆藥量）下，不同直徑的藥卷爆破對設(shè)計建基面不產(chǎn)生破壞，而在建基面以上（或以外）預(yù)留的相應(yīng)安全厚度。保護(hù)層厚度可根據(jù)水工建筑物對地基的要求通過現(xiàn)場試驗(yàn)來確定，在不具備試驗(yàn)條件時，可參照表2一l選取。 保護(hù)層以上巖體的開挖，一般采用延長藥包梯段爆破，毫秒分段起爆，最大一段起爆藥量（是指一次爆破中，毫秒分段中振波不同相疊加的串聯(lián)孔最多的各孔藥量之和）不大于5塒3kg。對于不具備梯段地形的巖基，則應(yīng)先進(jìn)行平地拉槽毫秒起爆，創(chuàng)造出梯段爆破的條件

10、后再進(jìn)行梯段爆破。 保護(hù)層的開挖是控制基巖質(zhì)量的關(guān)鍵。對大于15m的保護(hù)層巖體，仍可采用中（小）孔徑及相應(yīng)直徑的藥卷進(jìn)行梯段毫秒爆破，按表21或現(xiàn)場試驗(yàn)留出相應(yīng)的保護(hù)層。距建基面l.5m的一層巖體，采用手風(fēng)鉆鉆孔，仍可用毫秒分段起爆，其最大一段起爆藥量應(yīng)不大于300kg。 建基面以上15m以內(nèi)的垂直方向的保護(hù)層，宜采用手風(fēng)鉆逐層鉆孔、裝藥、表 2-1保護(hù)層厚度巖石性質(zhì)保護(hù)層名稱軟弱巖石（c300Mpa）垂直向保護(hù)層40d30d25d水平向保護(hù)層（地表）（200100）d水平向保護(hù)層（底層）（15075）d注：表中d為爆破開挖所用的藥量的直徑（mm），c為巖石抗壓強(qiáng)度?；鸹ㄆ鸨幘碇睆讲坏么笥?/p>

11、32ram（散裝炸藥加工的藥卷直徑，不得大于36mm）。最后一層保護(hù)層的開挖鉆孔可視建基面處巖質(zhì)情況分別處理。1）對于堅硬完整的基巖（一般極限抗壓強(qiáng)度c “大于60MPa的巖石）可鉆至建基面終孔，但孔深不得超過50cm；2）對于軟弱、破碎巖基，則應(yīng)留足2030cm的撬挖層，用風(fēng)鎬或人工撬挖。以上預(yù)留保護(hù)層開挖方式的技術(shù)要點(diǎn)是：分層開挖，梯段爆破，控制一段起爆藥量，按藥卷直徑若干倍數(shù)預(yù)留保護(hù)層，其目的就是為了控制爆破震動的影響，保證巖基開挖質(zhì)量。第二種基巖開挖方法是分層爆破開挖，不留保護(hù)層，或者是保護(hù)層一次爆破開挖的方法。由于分層爆破開挖，預(yù)留保護(hù)層的開挖方法，其優(yōu)點(diǎn)是可以盡量減少爆破開挖對巖基

12、的震動破壞，不降低基巖的承載力和抗?jié)B性能，但是施工速度相對較慢，人工耗費(fèi)量大，尤其最后一層2030cm巖層靠人工撬鑿，勞動強(qiáng)度大、工效低，因而開挖單價也較高。為此，近年來，許多重要水利水電工程總結(jié)推廣了不留保護(hù)層或一次爆破保護(hù)層的新的方法，該方法的技術(shù)要點(diǎn)是：（1）先鋒槽開挖先鋒槽即采用鉆爆方法，首先在基坑適當(dāng)部位開挖出一塊地槽，從而得到四周相鄰的新工作面，為相鄰巖體開挖創(chuàng)造有利條件。先鋒槽鉆爆開挖鉆孔裝藥簡圖如圖27所示。（2）鄰接塊控制爆破開挖鄰接塊是緊隨先鋒祥肄插進(jìn)行的，其大小根據(jù)先鋒槽的情況，壩基的幾何形狀以及鉆機(jī)性能而定逐步擴(kuò)大郜接塊的爆破開挖分別采用水平預(yù)裂和水平梯段爆破，在頂部則

13、用垂直或傾斜L梯段爆破鉆孔布置如圖27所示。（3）水平預(yù)裂爆破與水平梯段爆破參數(shù)的選擇和爆破施工水平預(yù)裂爆破，水平梯段爆破的作用原理與垂直或傾斜預(yù)裂爆破、梯段爆破并無本質(zhì)的不同。所不同的是在爆破過程中需要克服巖石的自重作用，因此其參數(shù)選擇不宣照搬垂直或斜孔的爆破參數(shù)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行必要的科學(xué)試驗(yàn)?；騾⒄找延械某晒?jīng)驗(yàn)用類比法選擇，然后在實(shí)際施工中修改完善。以東江水電站基坑開挖為例，其河床水平預(yù)裂爆破應(yīng)用的參數(shù)為：孔徑90mnn，孔距90100cm，一次鉆進(jìn)141 6m，藥卷直徑為32mm（乳膠炸藥），不偶合系數(shù)28l，線裝藥10002000g/m，中部650800g/m，上部500600g

14、/m，用導(dǎo)爆索連接。裝藥方法，堵塞和電爆網(wǎng)路均與岸坡相同。水平梯段爆破應(yīng)用于先鋒槽與河床段鄰接塊，其參數(shù)與斜孔或豎直孔相近。水平段爆破孔應(yīng)平行于底部水平預(yù)裂孔，高差0.71Om，7孔距1.5m，視巖層厚度布孔23層，上層孔高差2m左右，鉆孔深1416m，呈梅花形分布，用75mm乳膠炸藥，單位巖石耗藥量0.7kg/m，最大一段起爆藥量300kg。先鋒槽兩側(cè)各鉆4：1傾斜光面爆破孔一排，孔距1.82.0m，孔底距水平預(yù)裂面1m，用32mm乳膠炸藥，單位耗藥量0.35kg/m，如圖28所示。采用預(yù)裂爆破技術(shù)，開挖幾何輪廓清晰，整齊美觀，對邊坡減震效果顯著，大大減少邊坡安全處理的工作量。同時采用大孔徑

15、深孔預(yù)裂和一次開挖成形，不留保護(hù)層，也大大加快了施工進(jìn)度，節(jié)約了資金。不留保護(hù)層的另一種爆破方法可以用深孔梯段與規(guī)格洞相結(jié)合的方法。所謂規(guī)格洞，就是沿設(shè)計建基面輪廓，先開挖出若干水平輔助洞，輔助洞連通若干水平支洞，在支洞底部布置水平預(yù)裂孔，其上一定間距布置主爆孔，在規(guī)格洞頂部及外側(cè)采用深孔鉆爆（內(nèi)側(cè)為保留巖體部分）。深孔梯段與規(guī)格洞相結(jié)合爆破開窀法見圖29所示。保證基巖開挖質(zhì)量的另一重要方面是爆破開挖不能破壞已修筑的建筑物和灌漿設(shè)施。在安排施工進(jìn)度時，應(yīng)避免在已澆的壩段和灌漿地段附近進(jìn)行爆破作業(yè)。如確實(shí)無法避免時，則應(yīng)有充分的論證和可靠的防震措施。根據(jù)水工建筑物巖石基礎(chǔ)開挖工程施工技術(shù)規(guī)范（S

16、DJ211-83）規(guī)定：1）根據(jù)建筑物對基礎(chǔ)的不同要求以及混凝土不同齡期，通過模擬破壞試驗(yàn)確定保護(hù)對象允許的質(zhì)點(diǎn)振動速度值（即破壞標(biāo)準(zhǔn)）。若不進(jìn)行試驗(yàn)時可參照類似工程實(shí)例確定。 2）通過實(shí)地試驗(yàn)尋求本工程爆破振動衰減規(guī)律，即利用不同藥量、測距與相應(yīng)各測點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動資料，用公式（1-58）求得。3）采用本工程關(guān)系式和被保護(hù)對象允許的質(zhì)點(diǎn)振速值，規(guī)定相應(yīng)的安全距離和允許裝藥量。4）若無條件執(zhí)行上述規(guī)定時，則應(yīng)參照表22的規(guī)定執(zhí)行。表22距離與爆破方式及裝藥量美系5）在鄰近建筑物的地段（10m以內(nèi)）進(jìn)行爆破時，必須根據(jù)被保護(hù)對象的允許質(zhì)點(diǎn)振動速度值，按本工程實(shí)測的振動衰減規(guī)律嚴(yán)格控制淺孔火花起爆的最

17、小裝藥量。當(dāng)裝藥量控制到最小程度仍不能滿足要求時，應(yīng)采取打防震孔或其它防震措施。6）不得在灌漿完畢地段及其附近進(jìn)行爆破，如因特殊情況需要爆破時，只能進(jìn)行少量的淺孔火花爆破，并應(yīng)對灌漿區(qū)進(jìn)行爆前爆后的對比檢查，必要時，還須進(jìn)行一定范圍的補(bǔ)灌。（五）做好開挖和利用石渣的綜合平衡，全面規(guī)劃大中型工程基坑土石方的開挖量往往是很大的，需要大量的裝渣運(yùn)輸機(jī)械及大片堆渣場地。如果能充分利用開挖的土石料，不僅可以大大減少棄渣占地，而且可以同時進(jìn)行相關(guān)的工程項目，節(jié)約大批建設(shè)資金。例如，不少工程用基坑出渣修筑土石副壩和圍堰；用基坑石料制做混凝土骨料；用基坑出渣填筑有用的施工場地及填平對施工有妨礙的地面溝塹；有條

18、件的地方，棄渣還可結(jié)合農(nóng)業(yè)上的改地造田，盡量做到料盡其用。對于確需要丟棄的廢渣，必須認(rèn)真規(guī)劃棄渣場地，結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件作出合理布局。工作中應(yīng)著重注意以下幾點(diǎn)：1）棄渣場地及連通道路，作為工程施工總平面布置的一部分，統(tǒng)籌規(guī)劃，使得既方便施工，又節(jié)省出渣費(fèi)用。2）棄渣不得惡化河道水流條件，造成上下游河床的有害淤積。如提高尾水或堰前水位，阻滯水流，降低電站出力，影響圍堰防滲等。3）棄渣堆放，應(yīng)力求不占壓或盡量少占壓耕地，以免影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。4）盡量使棄渣一次到位，避免二次搬運(yùn)，以節(jié)約資金，降低工程造價。二、巖基處理前述巖基爆破開挖是巖基處理的常用方法之一。當(dāng)基巖表層不是很深的范圍內(nèi)存在強(qiáng)風(fēng)化巖體、節(jié)理裂隙

19、、破碎帶或軟弱夾層等地質(zhì)缺陷，采用爆破開挖處理，一般都是有效的和經(jīng)濟(jì)的。但如果基巖的缺陷埋藏很深，情況復(fù)雜，開挖起來相當(dāng)困難或者費(fèi)用高昂，就須考慮采用其它專門方法。由于水利水電工程基巖狀況各不相同，地質(zhì)缺陷也各有差異，處理方法也有多種，這里僅介紹幾種有代表性的處理措施。（一）斷層破碎帶處理巖層或巖體受力而產(chǎn)生斷裂，并沿斷裂面兩側(cè)發(fā)生顯著位移的斷裂構(gòu)造稱為斷層。斷層兩邊巖體受一系列斷裂活動及風(fēng)化作用，常常形成強(qiáng)度低的破碎發(fā)育巖體帶，稱作斷層破碎帶。其長度及深度往往較大，不同于一般的巖體節(jié)理。壩基上的斷層破碎帶，其強(qiáng)度、承載能力、抗?jié)B性遠(yuǎn)不能滿足設(shè)計要求，必須清除或處理。對于寬度較小或閉合的淺埋破

20、碎帶，多采用明挖換基的方法，將破碎帶一定深度兩側(cè)破碎風(fēng)化的巖石清除，回填混凝土，必要時鋪設(shè)抗裂鋼筋和進(jìn)行接觸灌漿。對于埋深較大且為陡傾角的斷層破碎帶，除在斷層出露處按上述處理辦法設(shè)置回填混凝土塞之外（混凝土塞寬度一般可取斷層寬度的l15倍，且不小于1.Om），必要時可沿破碎帶開挖若干斜井和平洞，用混凝土回填與斷層相交一定長度，組成地下抗滑塞群，并且與帷幕灌漿結(jié)合起來共同保證壩基的抗?jié)B性和承載力，如圖2一10所示。我國黃河上游第一級大型水電工程龍羊峽水電站，在深長斷層破碎帶基礎(chǔ)處理上成果顯著，頗具代表性，作為工程實(shí)例，茲簡介如下：龍羊峽壩址區(qū)內(nèi)巖體主要為花崗閃長巖體，斷層、裂隙發(fā)育，且常沿斷裂形

21、成軟弱破碎帶，較大的斷層錯縱交匯，呈全、強(qiáng)風(fēng)化狀。壩址區(qū)內(nèi)較大的構(gòu)造帶有8條，地質(zhì)條件復(fù)雜。因此深層斷層破碎帶的處理是確保大壩安全及正常運(yùn)行的關(guān)鍵工程。龍羊峽水電站基礎(chǔ)處理的主要措施是：除按常規(guī)進(jìn)行帷幕灌漿，打排水孔加強(qiáng)壩基防滲和排水外，還利用回填混凝土沿斷層走向?qū)ζ扑閹нM(jìn)行部分置換、布置抗剪洞塞，將主壩傳遞的剪推力傳遞給兩岸深部完整巖體。斷層破碎帶未置換部分，則利用高壓固結(jié)灌漿及化學(xué)灌漿予以加強(qiáng)，如圖2-ll及圖2-12所示。對斷層破碎帶進(jìn)行回填置換混凝土，布置抗剪洞塞的前提是做好沿斷層帶掏挖洞室，這部分工程是在軟弱破碎巖層中進(jìn)行，應(yīng)特別注意施工安全與質(zhì)量。嚴(yán)格監(jiān)控開挖后巖層的松弛，預(yù)防塌方

22、，一般可采用的技術(shù)措施是：錨噴支護(hù)，即用錨桿噴敷混凝土，必要時掛鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)；分部開挖，先上部導(dǎo)洞開挖再下部擴(kuò)大開挖；鋼支撐防護(hù)，采用型鋼搭設(shè)保護(hù)棚，控制抵御塌方，并在防護(hù)棚下出渣和澆筑混凝土；先回填部分混凝土，減少施工斷面，在斷層帶交匯處，破碎巖體范圍較寬，有可能因開挖擾動造成塌方，預(yù)先回填部分混凝土對控制塌方是必要的。對未被置換的斷層破碎帶進(jìn)行高壓水泥灌漿，個別重要部位在水泥灌漿的基礎(chǔ)上再進(jìn)行化學(xué)灌漿處理，可以取得良好的效果。對于拱壩壩肩高邊坡部位的斷層破碎帶的處理，是許多高山深谷壩基處理常見的問題。如圖2一13所示，是日本奈川渡拱壩壩肩處理方案的一部分。該壩壩址附近，斷層節(jié)理較發(fā)育，其

23、中以幾組接近直立且平行于河谷縱向的斷裂面，對壩肩的穩(wěn)定影響最大。該工程采用開挖回填混凝土，預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)錨桿和固結(jié)灌漿相結(jié)合的處理方案，收到良好效果。該工程壩肩斷層處理有兩個特點(diǎn)：1）用高壓水力切割法進(jìn)行斷層開挖，避免爆破震動對壩肩巖體的影響。水槍在工作隧洞（斷面為2m寬，25m高）以水柱壓力102MPa，流量2m。mill，由下至上噴射。水槍有效射距約5m，斷面開挖分層為l0m左右，斷層開挖、回填的水平長度約30m。開挖回填以后，再從工作隧洞向四周鉆輻射狀的固結(jié)灌漿孔進(jìn)行固結(jié)灌漿，最大灌漿壓力為10MPa。為了防止高壓水沖挖時由于應(yīng)力解除和巖體發(fā)生局部回彈，采用分層分塊開挖的方法，開挖一塊，立即

24、回填混凝土，待混凝土凝固以后，再開挖、回填第二塊。2）用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼錨桿組加固壩肩巖體。先在兩岸壩肩一定范圍內(nèi)鉆直徑150mm的鉆孔，孔深為4090m不等，深入完整穩(wěn)定巖體，然后插入6根一組的高強(qiáng)鋼錨桿（A，B型各3根），每根錨桿直徑27mm，孔底內(nèi)錨固段長約6m，用摻有鋁粉的水泥砂漿作膠固劑，灌入內(nèi)錨固段。在內(nèi)錨固段灌注完畢以后，在每個孔口澆筑鋼筋混凝土錨固墩，作施加預(yù)應(yīng)力之用。待內(nèi)錨固段砂漿與外錨固墩混凝土齡期達(dá)到28天以后，用千斤頂對每根錨桿施加400kN的設(shè)計張拉力，張拉過程按操作規(guī)程逐級加載后鎖定，為減少錨桿松弛造成預(yù)應(yīng)力損失，一段時間后進(jìn)行補(bǔ)償張拉，最后用水泥砂漿封孔，以防錨桿銹蝕

25、。我國在高拱壩壩肩處理方面也取得顯著成績。近年來一些重點(diǎn)水電工程基礎(chǔ)處理，包括高拱壩壩肩的處理水平達(dá)到當(dāng)代國際水平，如圖214所示為在建中的李家峽水電站壩基（壩肩）處理示意圖。該工程大壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高165m。，裝機(jī)容量200萬KW，壩兩巖山體陡峻，但受多期構(gòu)造活動影響，斷層裂隙較發(fā)育，影響較大的有四組斷裂，以順河向最為發(fā)育。尤其是左岸壩肩山體三面臨空，山體單薄且被沖溝切割成溝梁相間的鋸齒狀地形，壩肩和基礎(chǔ)處理復(fù)雜，工作量大。主要采取的處理措施是：1）對壩肩兩岸高邊坡采用噴混凝土護(hù)面，必要處另加鋼筋網(wǎng)再噴混凝土。2）壩肩兩岸山體（以下游側(cè)為主）布設(shè)系統(tǒng)的錨桿，預(yù)應(yīng)力錨索及錨筋樁。其

26、主要型式為JLM32600kN高強(qiáng)精軋螺紋預(yù)應(yīng)力筋錨桿，孔徑110mm，孔深一般2530m。QM1519型預(yù)應(yīng)力錨索，工作拉力1000kN，錨索孔徑120mm，孔深3035m，錨索由6股75高強(qiáng)、低松弛鋼絞線組成。QM，。一19型預(yù)應(yīng)力錨索，工作拉力：000kN，錨索孔徑165mm，孔深一般4045m，錨索由19股75高強(qiáng)、低松弛鋼絞線組成。另有332、328粘著式錨筋樁，采用級熱軋人字螺紋鋼筋，單根錨筋采取閃光對接焊或多嘴對接氣焊加長，錨筋樁束每2m相互粘焊5cm長組成整體，孔徑100mm，孔深一般1015m。上述幾種錨桿、錨索及錨筋樁的間距一般為3m3m，錨桿、錨索的內(nèi)錨固段一般為68m長

27、。內(nèi)錨固段膠凝材料采用525號早強(qiáng)硅酸鹽水泥，另摻配適量的外加劑。待內(nèi)錨固段與外錨墩混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計張拉錨索（桿）要求之后方可進(jìn)行張拉及鎖定施工。必要時，還要在適當(dāng)時間進(jìn)行補(bǔ)償張拉。錨索（桿）的安設(shè)張拉及鎖定，必須遵循嚴(yán)格的操作規(guī)程才能保證施工質(zhì)量及安全，達(dá)到設(shè)計要求。3）壩基下的斷層，在上部設(shè)置混凝土塞，塞下部和附近加強(qiáng)固結(jié)灌漿。再往深處則沿斷層帶一定高程處挖洞設(shè)混凝土抗剪洞塞，并利用這些洞作高壓灌漿廊道和高沖置換洞。4）作好壩基帷幕灌漿和排水系統(tǒng)。采用這些綜合措施，保證了壩基（壩肩）的整體性、抗?jié)B性及承載能力，滿足了設(shè)計要求。（二）緩傾角軟弱夾層的處理軟弱夾層，主要是指基巖層面之間或裂隙

28、面中強(qiáng)度較低，已泥化或遇水容易泥化的夾層，一般它比斷層破碎帶尺度要小，但如處理不當(dāng)或忽視它也會帶來嚴(yán)重后果。對于陡傾角軟弱夾層，如沒有與上下游河水連通，可采用開挖和回填混凝土的方法，主要解決地基的承載能力問題。如果夾層與庫水相通，則除對壩基范圍內(nèi)的夾層進(jìn)行開挖，回填處理之外，還須在夾層上游庫水入滲處進(jìn)行封閉處理。一般情況下可按壩基防滲要求，用犬口徑鉆機(jī)鉆孔或用豎井或斜井挖除夾層，再回填混凝土，同時，做好帷幕灌漿和排水系統(tǒng)，如圖210所示。一般情況下的陡傾角軟弱夾層，作了上述處理后，壩基的穩(wěn)定性是有保證的。對于貫通性復(fù)雜的陡傾角軟弱夾層，必要時還要在巖基內(nèi)挖掘立體交叉的回填洞塞。對于壩肩部位陡傾

29、角軟弱夾層，主要是預(yù)防不穩(wěn)定巖塊切割體的塌滑，采用錨固技術(shù)一般都是有效的。而對于位于壩基的緩傾角軟弱夾層，尤其是傾向下游的，對壩體穩(wěn)定十分不利，因?yàn)樯嫌螏焖膹?qiáng)烈滲透，可以泥化軟弱夾層，從而降低壩體的抗滑穩(wěn)定性，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致大壩整體失穩(wěn)，發(fā)生嚴(yán)重失事。因此，壩基內(nèi)如有不利的軟弱夾層存在時，往往成為影響壩體安全的關(guān)鍵問題。在水工建筑設(shè)計和施工部門稱這類問題為壩基深層抗滑穩(wěn)定問題。處理緩傾角夾層的方法有多種，比較常用的有以下幾種。1加深開挖，在壩踵及壩趾設(shè)置兩段齒槽齒槽嵌入軟弱帶下的深度及切穿軟弱帶處的寬度要通過計算確定，即齒槽嵌入段能發(fā)揮的被動抗力應(yīng)和齒槽的抗剪斷強(qiáng)度相適應(yīng)，并能滿足抗滑安全度

30、所需值。齒槽設(shè)在壩踵的部分，可以與帷幕灌漿銜接，兼起防滲墻的作用。齒槽在施工中需認(rèn)真處理好現(xiàn)場組織，在狹深的凹槽中回填混凝土，對其溫度控制和防裂等問題亦須注意，如圖215所示。2設(shè)置抗剪樁或抗剪鍵槽沿軟弱夾層開挖平洞然后回填混凝土或鋼筋混凝土（并可利用平洞進(jìn)行必要的灌漿、加固工作）形成抗剪鍵槽。如軟弱夾層較淺且又有多層，在淺地層下開挖平洞和回填混凝土就比較困難，此時可自上而下由壩基采用鋼筋混凝土抗剪樁代替抗剪鍵槽。其優(yōu)點(diǎn)是比較經(jīng)濟(jì)，施工簡便，能同時穿過幾層夾層，缺點(diǎn)是每個樁的斷面有限，抗剪效果不如鍵槽?？辜魳犊捎萌斯ら_挖，也可用大口徑鉆機(jī)鉆孔，如圖216所示。3采用預(yù)應(yīng)力錨索加固預(yù)應(yīng)力錨索加固

31、壩基軟弱夾層效果顯著。我國雙牌水庫大壩，建成于60年代初期，運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)下游壩趾有黃色物質(zhì)涌出，發(fā)現(xiàn)壩基內(nèi)有多層軟弱破碎夾層，揚(yáng)壓力增高。大壩泄洪運(yùn)行之后，下游沖刷坑深切，使緩傾角夾層顯露，嚴(yán)重影響大壩的安全運(yùn)行。經(jīng)勘探，主要夾層有五條，厚度l3cm，夾層物質(zhì)為板巖碎片、巖粉與黃色粘土，f值0.330.4之間，c值僅0.0270.05MPa。同時，上游帷幕也發(fā)現(xiàn)局部失效。采取的加固措施是：加強(qiáng)帷幕，修復(fù)其完整性；延長挑流鼻坎，使沖刷坑遠(yuǎn)移；用預(yù)應(yīng)力錨索加固大壩及鼻坎延長段，錨索材料選用5鋼絲165根，單孔加力3187kN，共設(shè)274孔。采用這些措施之后，大壩運(yùn)行恢復(fù)正常。如圖2 17所示。國外大

32、中型水電工程采用預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)進(jìn)行壩基、壩肩基礎(chǔ)加固，壩體加高，壩體病害（裂縫及缺陷）處理及大型弧門鉸支座加固等，均取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。我國自1964年在梅山水庫左壩肩斷層加固處理采用預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)獲得成功以來（混凝土柱狀錨頭，膠結(jié)式內(nèi)錨桿，單L錨固力3240kN），越來越多的大中型水利水電工程都在采用預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)。在錨固材料，錨具型式、張拉機(jī)具及施工技術(shù)工藝等方面，發(fā)展很快，目前已接近國際水平。4.適當(dāng)改進(jìn)壩體結(jié)構(gòu)，利用上游水重增加穩(wěn)定性在壩踵前設(shè)置防滲混凝土底板，并將帷幕及排水系統(tǒng)適當(dāng)前移，這樣可利用防滲板上部的水重增加抗滑力，如圖218所示。我國葛洲壩水利水電樞紐和大化水電站等都曾

33、成功地采用這種措施來提高壩體抗滑安全系數(shù)。這種結(jié)構(gòu)措施關(guān)鍵問題之一是要做好防滲板與壩體的聯(lián)接處的止水設(shè)施，防滲板本身不能漏水，否則將會失效。（三）巖溶處理巖溶是可溶性巖層長期受地表水或地下水溶蝕和溶濾作用后，所產(chǎn)生的一種然現(xiàn)象。在我國可溶性巖石（主要是石灰?guī)r、白云巖）分布較廣，黔、滇、桂、川、湘、粵、蘇、浙、晉、魯?shù)仁^(qū)都有分布，其中以黔、滇、桂等省區(qū)最為集中。由于水的長期溶蝕、溶濾作用，在巖體中形成溶洞、溶槽、漏斗、暗溝、暗河、巖溶湖、巖溶泉等地質(zhì)地貌現(xiàn)象。上述作用和現(xiàn)象我國總稱為“巖溶”，又稱“喀斯特”。巖體中上述地質(zhì)缺陷削弱了水工建筑物基礎(chǔ)的承載能力，并形成漏水的通道，嚴(yán)重危及水工建筑物

34、的正常建設(shè)和運(yùn)行，必須妥善處理。因此，巖溶處理的主要目的，就是防止?jié)B漏，保證蓄水及提高壩基的承載能力，確保水工建筑物的穩(wěn)定與安全。巖溶情況比較復(fù)雜，又比較隱蔽，因此首要的問題是做詳細(xì)的壩基探測，弄清溶洞等地質(zhì)缺陷的形態(tài)、規(guī)模、來龍去脈，做到心中有數(shù)，再區(qū)別情況，采取相應(yīng)的措施。對于壩基表層或埋藏較淺的溶槽、溶洞等，可以從地表進(jìn)行開挖，清除溶蝕作用造成的風(fēng)化破碎巖石和洞穴中的充填物，沖洗干凈后，用混凝土填塞；對于深長的溶槽或溶洞等，不宜直接挖除，一般可進(jìn)行洞挖回填置換，并進(jìn)行灌漿處理。當(dāng)溶蝕比較輕微，滲透性較小時，可用常規(guī)的灌漿方法施工；對大裂隙破碎帶等滲漏性大的地段，則可用群孔水氣混合沖洗，然

35、后進(jìn)行高壓灌漿處理；對于有溶洞，暗河等貫通性地下空腔，則應(yīng)打平洞或大口徑豎井，在洞內(nèi)修筑截水墻，并用多段混凝塞封閉通道后再進(jìn)行高壓灌漿。 采用這種巖溶地基處理方法的工程實(shí)例很多，如美國道格拉斯重力壩，其壩基岸坡下有溶洞多處，從表層延深到深部地層，長達(dá)100多米。溶洞一般高度l3m，最大高達(dá)6m。該工程采用直徑1m左右?guī)r心鉆，每隔一定距離，鉆設(shè)直達(dá)溶洞頂部的鉆孔。然后沿溶洞走向開挖平洞，清除充填物，沖洗干凈后回填混凝土。最后再作接觸灌漿和帷幕灌漿處理。對于內(nèi)含松散物質(zhì)的大型溶洞，除上述措施之外，還可采用高壓旋噴法來處理。高壓旋噴法是近年來發(fā)展起來的處理軟土地基的一項新技術(shù)，它適用于標(biāo)準(zhǔn)貫入度為O

36、30的淤泥、粘性土、砂土、砂礫石層的固結(jié)和防滲工程。該法利用鉆桿下端有特殊噴嘴的鉆頭（或噴頭），待鉆到預(yù)定位置后，用高壓（200250MPa）脈沖泵迫使?jié){液從噴嘴以高速噴出。 漿體的強(qiáng)大沖擊力將土層切割攪動，使充填物與灌漿液混合。當(dāng)鉆桿以一定速度帶動噴嘴旋轉(zhuǎn)又提升時，在鉆孔周圍形成水泥漿與充填物混合膠固體，形狀似圓柱，稱為旋噴樁。許多個旋噴樁膠結(jié)為整體后就可以大大提高防滲性能，增強(qiáng)地基承載力。我國烏江渡水電工程在采用高壓灌漿配合旋噴法處理含充填物溶洞方面取得較成功的經(jīng)驗(yàn)，如圖2一19所示。第二節(jié) 軟基開挖與處理軟基主要指土基和砂礫石地基。軟基處理的方法有多種，諸如開挖、同填、換砂、預(yù)壓、樁基、

37、筑截水墻、修防滲墻、設(shè)鋪蓋、設(shè)減壓井、帷幕灌漿、振沖加固、旋噴加固等等。為避免與一般土石方工程和地基基礎(chǔ)工程論著的重復(fù)，這里主要介紹水利水電工程常用的防滲墻施工及振沖加固等問題，有關(guān)灌漿工程施工問題，將在第三章中介紹。一、防滲墻施工防滲墻是修建在擋水建筑物基礎(chǔ)透水地層中的地下連續(xù)墻。其作用是控制地下滲流，減少滲透流量，保證建筑物和地基的滲流穩(wěn)定。它是解決深厚覆蓋層中滲流的有效措施。50年代它起源于意大利。目前，這項技術(shù)已有20多種挖槽機(jī)械和施工工藝，在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。我國水利水電建設(shè)中，自1958年開始采用防滲墻技術(shù)，先后在70多個工程中建造了40多萬m2的防滲墻。最大墻深744m（四川銅

38、街子水電工程），最大墻厚為1.3m（甘肅碧口水電工程），其中墻深超過40m的已有25道，都取得預(yù)期效果。防滲墻技術(shù)已發(fā)展成處理深厚覆蓋層和透水基礎(chǔ)的較成熟的施工技術(shù)。防滲墻之所以得到廣泛的應(yīng)用，主要原因是它具有結(jié)構(gòu)可靠，防滲效果好，能適應(yīng)各種不同地層條件，施工時幾乎不受地下水位的影響，施工方便快速，修筑深度大（國外已超過lOOm深），造價也比帷幕灌漿低得多。水利水電工程中的防滲墻的作用及應(yīng)用有以下主要方面：1）控制閘、壩基礎(chǔ)的滲流；2）控制圍堰堰體和基礎(chǔ)的滲流；3）防止泄水建筑物下游基礎(chǔ)的沖刷；4）作一般水工建筑物基礎(chǔ)的承重結(jié)構(gòu)等。因此，現(xiàn)代防滲墻的作用已遠(yuǎn)超出“防滲”的范圍，它可用來解決防滲

39、、防沖、加固、承重等多方面的工程問題。防滲墻的施工方法主要有兩種：一是排樁城墻，二是開槽筑墻。目前多用的是后者，本書也主要介紹這種方法。開槽筑墻的施工工藝，是在地面上用一種特殊的挖槽設(shè)備，沿著鋪設(shè)好的導(dǎo)向槽，在泥漿護(hù)壁的情況下，分兩期開挖一條窄長的深槽，在槽中澆筑混凝土或其它材料，筑成地下連續(xù)墻體。地下連續(xù)墻按其材料可分為土質(zhì)墻、混凝土墻、鋼筋混凝土墻和組合墻。防滲墻施工的程序?yàn)椋撼刹矍暗臏?zhǔn)備工作；在泥漿固壁情況下挖槽；終槽驗(yàn)收和清槽換漿；防滲墻的澆筑（用混凝土或其它材料）；全墻質(zhì)量驗(yàn)收等過程。其中一些主要施工問題分述如下。（一）成槽前的準(zhǔn)備工作成槽前的準(zhǔn)備工作是確保防滲墻施工質(zhì)量的第一個重要

40、環(huán)節(jié)，其主要內(nèi)容如下。1選定防滲墻槽段長度和寬度防滲墻施工是分段分期進(jìn)行的，它是由一段段槽孔套接而成的地下墻。先施工的槽孔稱為一期槽孔，后施工的稱二期槽孔。一、二期槽孔套接而成一道地下連續(xù)墻，如圖2-20所示。每段槽孔的長度，對防滲墻的整體性和施工質(zhì)量有一定的影響。原則上，應(yīng)盡量減少接頭，盡可能采用較長的槽段。但是，槽段過長，開槽成墻的時間亦延長，槽壁穩(wěn)定性下降，施工中槽孔壁坍塌的機(jī)會將會增多。同時，每槽段的混凝土必須是不間斷地、連續(xù)澆滿全槽段，中途不得停歇。因此，槽段長度的劃分，要考慮混凝土拌和及運(yùn)輸澆筑能力，槽段過長，可能被迫增大設(shè)備的生產(chǎn)能力和容量。一般情況下，一個槽段最好坐落在地層條件

41、相差不太懸殊的地段上。對于易坍塌的粉細(xì)砂地層，易漏漿的大漂石架空地層，地下水流速較大的地層，宜采用較短的槽段；地基較深的槽段，為縮短成槽時間，亦應(yīng)采用較短的槽段。槽段長度還必須滿足下列關(guān)系，以保證混凝土澆筑成墻時的上升速度：L式中L槽段長度，m；Q混凝土生產(chǎn)能力，m3/h；B防滲墻厚度，m；v槽段混凝土面的上升速度，mh；K墻厚擴(kuò)大系數(shù)，可取1.21.3。根據(jù)國內(nèi)一些工程經(jīng)驗(yàn)，表23所列數(shù)據(jù)可供定槽段長度時參考。防滲墻中，鋼板樁水泥砂漿和粘土水泥砂漿灌注的防滲墻的厚度僅1020cm；混凝土及鋼筋混凝土防滲墻，厚度在6080cm左右；泥漿槽的級配混合料填筑的防滲墻，厚度則達(dá)到300cm左右。我國

42、水利水電工程中部分已建成的防滲墻主要技術(shù)指標(biāo)實(shí)例見表24所示。2施工布置及風(fēng)、水、電供應(yīng)防滲墻施工前，要做好施工平面布置，其主要內(nèi)容包括：施工平面布置，混凝土系統(tǒng)，泥漿系統(tǒng)，風(fēng)水電系統(tǒng)以及場內(nèi)交通，倉庫等主要設(shè)施的平面布置。布置時要注意各部分相互間的關(guān)系，同主體建筑物施工的協(xié)調(diào)。，施工期渡汛的影響，防滲墻分期、分段施工的銜接等問題。（1）供風(fēng)防滲墻按常規(guī)施工用風(fēng)量不多，用于儲漿池攪漿和造孔清孔換漿。一般供風(fēng)量10m3/min左右。若現(xiàn)場無集中供風(fēng)管路,可設(shè)置專用空壓機(jī)（69m3/min）l2臺。（2）供水防滲墻施工用水可參考表25指標(biāo)估算、供水管直徑可取流速0.53m/s求得。水池用量約為日用

43、水量的l/61/8，一般多為2005OOm3。（3）供電施工用電有照明用電和機(jī)械動力用電，可參照有關(guān)施工供電手冊進(jìn)行計算，設(shè)計時要充分考慮到防滲墻施工的連續(xù)性和突擊性的特點(diǎn)，供電不能中斷，要有備用電源。3建好施工平臺和導(dǎo)向槽施工平臺要求平坦、堅固、穩(wěn)定。平臺地面應(yīng)高于施工期地下水位2m，在壩和堰頂上施工時，施工平臺應(yīng)經(jīng)過分析驗(yàn)算，保證穩(wěn)定和滿足施工場面的要求。一般寬度1825m，在壩和堰頂上施工，頂寬以不小于20m為宜。平臺上主要布置鉆灌機(jī)械，泥漿系統(tǒng)和混凝土澆筑系統(tǒng)等。鉆灌機(jī)械因設(shè)備類型和施工方法可以“騎墻”布置，也可在防滲墻一側(cè)布置，一般多采用一側(cè)布置形式，如圖221所示。鉆機(jī)安裝在槽孔的

44、一側(cè)，平行防滲墻軸線設(shè)置46條輕軌（軌距762mm或6lOmm），鉆機(jī)平臺車可在軌道上移動；在槽孔的另一側(cè)布置排渣，排漿系統(tǒng)，混凝土澆筑場地及場內(nèi)交通運(yùn)輸?shù)缆返?。防滲墻開槽作業(yè)前，沿防滲墻軸線，設(shè)置寬度略大于防滲墻設(shè)計寬度的導(dǎo)墻，以形成導(dǎo)向槽，這是確保施工質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。導(dǎo)墻的作用是： 標(biāo)定防滲墻的位置和范圍，為鉆機(jī)導(dǎo)向； 鎖固表層槽口，保持泥漿壓力，防止槽壁坍塌并阻止廢漿臟水倒流入槽； 作為機(jī)械運(yùn)行軌道水平基準(zhǔn)與承重支點(diǎn)； 用作吊放導(dǎo)管，安置鋼筋籠和埋設(shè)儀表等的定位與支承。導(dǎo)向槽設(shè)置的好壞，關(guān)系著防滲墻施工的成敗。導(dǎo)墻內(nèi)壁垂直，頂部保持水平，平行于防滲墻軸線。凈寬略大于防滲墻設(shè)計寬度的46c

45、m。導(dǎo)墻高一般為2m，底部高程一般應(yīng)高出地下水位05m以上，以有利于維持槽壁的穩(wěn)定。導(dǎo)墻的材料有木結(jié)構(gòu)、鋼木結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)等，如圖222所示。導(dǎo)墻要求修筑在比較密實(shí)的土層上，如土層不好，須進(jìn)行處理，以免成槽時，土層形成的泥漿滲入槽內(nèi)影響固壁泥漿的性能，影響施工質(zhì)量。導(dǎo)墻完工后，再鋪設(shè)鉆機(jī)軌道和運(yùn)輸軌道，安裝鉆灌機(jī)械，作好風(fēng)、水、電供應(yīng)系統(tǒng)后即可開始挖槽作業(yè)。（二）泥漿和泥漿系統(tǒng)1泥漿固壁原理為了保證開槽筑墻過程中槽壁的穩(wěn)定，常需采用特制的泥漿進(jìn)行固壁。泥漿固壁原理，如圖223所示。如圖，槽壁上任意一點(diǎn)的土體在泥漿壓力和地下水壓力、土壓力作用下的極限平衡條件為P1=P2 （2-2）即eH=h+

46、0a+（w-）hK（2-3）式中P1泥漿壓力，kNm2；P2地下水壓力和土壓力之和，kNm2；t泥漿表觀密度，kNm3；y水表觀密度，kNm3；y。土的表觀密度，kNm3；L土的飽和表觀密度，kNm3；K土的側(cè)壓力系數(shù)，K=tg2（45-），其中為土的內(nèi)摩擦角，初算時K05；H槽壁任意點(diǎn)距泥漿液面深度，m；a地下水面距地表面的深度，m；h槽壁任意點(diǎn)距地下水面的深度，m 。在成槽過程中，泥漿所起的作用，除固壁作用外，尚有攜砂作用，冷卻和潤滑作用。由于泥漿具有較大的密度，對槽壁旋加的靜壓力，相當(dāng)于一種液體支撐。泥漿可以滲入槽壁淺層，膠結(jié)成一層致密的泥皮，產(chǎn)生一種特殊的護(hù)壁作用，亦有助于維持槽壁的穩(wěn)

47、定。歐洲一些國家的工程經(jīng)驗(yàn)指出：槽內(nèi)泥漿液面如高于地下水位0.6m，就能防止槽壁坍塌；而日本的有關(guān)資料則認(rèn)為最好在2m以上。事實(shí)上，應(yīng)該具體情況具體分析，不同的地層條件、槽孔型式及泥漿特性，其結(jié)果是不完全相同的。2泥漿材料性能由于泥漿的特殊重要性，對泥漿的性能、配比及施工過程中的質(zhì)量控制，都有嚴(yán)格的規(guī)定。泥漿材料主要分兩種。一是膨潤土，其性能指標(biāo)一般都能滿足固壁性能的要求，且制漿工藝比較簡便。膨潤土的性能指標(biāo)要求參見表2-6。二是粘土，選用親水性強(qiáng)，膨脹量大，分散性好，粘粒含量大（一般大于50%）含砂量?。ㄒ话阈∮?），塑性指數(shù)大于20的優(yōu)質(zhì)粘土，其參考性能指標(biāo)見表2-7。具體選定泥漿的技術(shù)指

48、標(biāo)，必須根據(jù)具體工程對象的地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，成槽方法和使用部位等因素綜合確定。如在松散地層中，漿液漏失較嚴(yán)重，應(yīng)選用粘度較大，靜切力較高的泥漿；土壩加固補(bǔ)強(qiáng)時，為了防止壩體原有裂隙在泥漿壓力作用下擴(kuò)展或產(chǎn)生新的裂隙，宜選用密度較小的泥漿；在成槽過程中，泥漿因受壓失水量大，容易形成厚而不牢的固壁泥皮，故應(yīng)選用失水量較小的泥漿；粘土在堿性溶液中容易進(jìn)行離子交換，有利于泥漿的穩(wěn)定性，故應(yīng)選用泥漿的pH值大于7為宜。但是，pH值也不能過大，否則泥漿的膠凝化傾向增大，反而會降低泥漿的固壁性能，一般pH值以79為宜。表2-8為不同地層中造孔泥漿的一般性能指標(biāo)。3泥漿系統(tǒng)施工現(xiàn)場建有較完備的泥漿系統(tǒng)，是保

49、證防滲墻造L質(zhì)量的重要條件。泥漿系統(tǒng)主要包括：料堆（倉）、供水管路、量水設(shè)備、泥漿攪拌機(jī)、貯漿池、泥漿泵以及廢漿池、振動篩、旋流器、沉淀池、排渣槽等泥漿再生凈化設(shè)施。泥漿系統(tǒng)組成部分、功能及主要設(shè)施見表29。施工中的質(zhì)量控制要注意以下幾點(diǎn)：1）在施工現(xiàn)場測定泥漿密度、粘度和含砂量，在試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行膠體率、失水量（泥皮厚）、靜切力等項試驗(yàn)，以全面評價泥漿質(zhì)量和控制泥漿的技術(shù)指標(biāo)。2）防止違章作業(yè)，如嚴(yán)禁砂卵石和其它雜質(zhì)與制漿料相混，不允許隨意往槽中摻清水，未經(jīng)試驗(yàn)的兩種泥漿不允許混合使用。如遇槽壁嚴(yán)重漏漿時，要拋投與制漿土料性質(zhì)一樣的泥球。3）盡量做到泥漿的再生凈化和回收利用，以降低成本，保護(hù)環(huán)境

50、，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。泥漿如不回收利用，則其費(fèi)用可占防滲墻總造價的15以上。而根據(jù)已有的實(shí)踐，在粘土、淤泥中成槽，泥漿可回收利國23次，在砂礫石中成槽，可回收利用68次。泥漿的再生凈化處理有物理和化學(xué)兩種方法。所謂物理方法，主要是將成槽過程中含有土渣的泥漿通過振動篩，旋流器和沉淀池，利用篩分作用，離心分離作用和重力沉淀作用，將粗細(xì)顆粒的土渣從泥漿中分離出去，恢復(fù)泥漿的物理性能，如圖2-24所示。泥漿的化學(xué)再生凈化處理，主要是對發(fā)生了化學(xué)變化的泥漿進(jìn)行的。如澆筑混凝土?xí)r所置換出來的泥漿，由于混凝土中水泥乳狀液所含大量鈣離子的作用，產(chǎn)生凝化，其結(jié)果是使泥漿形成泥皮的能力減弱，固壁性能降低

51、，粘性增高，土渣分離困難。為此，可摻加適量的分散劑，如碳酸鈉（Na：CO。）、碳酸氫鈉（NaHCO。）等，然后再作物理方法處理，即可恢復(fù)造孔泥漿應(yīng)有的性能。（三）開挖成槽防滲墻槽孔施工時，采用間隔開槽（分一期槽孔、二期槽孔），一、二期槽孔套接而成一道連續(xù)墻，如圖225所示。防滲墻施工中開挖成槽是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，占總工期一半左右，直接關(guān)系防滲墻施工的成敗。因此，要慎重選擇挖槽機(jī)械和挖槽方法。由于地質(zhì)條件往往十分復(fù)雜，目前還沒有完全能適用于各種地質(zhì)條件的萬能挖槽機(jī)械。因此，要根據(jù)實(shí)際情況，選擇不同的機(jī)械。防滲墻挖槽機(jī)械，大致可分為抓斗式、沖擊式、鑿刨式、旋轉(zhuǎn)切割式等四種。按排渣形式可分為正循環(huán)、反循環(huán)及

52、抓取式等三種。歸納分類如下：用抓斗抓挖造孔，多用一般土方機(jī)械，具有構(gòu)造簡單、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、操作方便、生產(chǎn)率較高等優(yōu)點(diǎn)。使用帶有剛性導(dǎo)向桿和液壓導(dǎo)板的抓斗機(jī)，能提高挖槽垂直精度，孔斜度可控制在O.25以內(nèi)，成槽質(zhì)量比較高。抓斗造L，常需與沖擊鉆或回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)配合起來工作才更有效，即采用“兩鉆一抓”施工法，如圖2-26所示：先用沖擊鉆或回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)將槽孔端部鉆到設(shè)計高程，留下中間部分則用抓斗挖出槽外。抓斗的缺點(diǎn)是不能開挖堅硬地層及大孤石，開挖深度一般只在3040m左右。用沖擊鉆造孔，主要是利用鉆頭的自重（一般153Ot）按一定的方式?jīng)_擊開挖地層，這是最古老的鉆孔工藝。我國古代鹽工鉆鑿鹽井就采用這種方法，當(dāng)

53、時只有用人工腳踩蹺蹺板進(jìn)行上下沖鑿地層成井。早在40年代，歐洲出現(xiàn)鋼絲繩沖擊式鉆機(jī)，排渣采用抽桶掏渣方式。我國發(fā)展的鉆機(jī)型號有代表性的為cz-22型沖擊鑿井機(jī)。國內(nèi)工程實(shí)踐中常用“主孔鉆進(jìn)，副孔劈打”施工法。即用沖擊鉆先在L槽兩端沖鑿主孔，當(dāng)主鉆孔達(dá)到一定深度或設(shè)計深度后，為劈打兩主孔之間的地層（一般稱為副孔）創(chuàng)造了臨空面，然后用同樣的鉆頭劈打副孔兩側(cè)。落下的渣土由主孔內(nèi)接渣斗吊出，最后清理全槽孔孔底，直到符合設(shè)計要求為止，如圖227所示。沖擊式鉆機(jī)挖槽按出渣方式又分為正循環(huán)和反循環(huán)兩種。所謂正、反循環(huán)都是以泥漿循環(huán)的方向而言的，如圖228所示。正循環(huán)出渣是泥漿由鉆桿中L進(jìn)漿，在鉆桿前端高壓噴

54、出，攜帶被破碎的土渣一同上升至槽頂排出，然后經(jīng)泥水渣分離設(shè)施排除土渣，回收再生泥漿，循環(huán)利用。由于泥漿壓力很大，槽內(nèi)泥漿運(yùn)動呈上升狀態(tài)，泥漿攜帶土渣的力量與流體的上升速度的平方成正比，而泥漿的上升速度又和挖槽的斷面積成反比，所以泥漿正循環(huán)方式不大適合大斷面的挖槽施工。沖擊式反循環(huán)鉆機(jī)則是通過鉆桿中孔排漿攜渣，泥漿在槽口用供漿管不斷補(bǔ)充，與正循環(huán)共同點(diǎn)是都要經(jīng)過泥水渣分離設(shè)施，回收泥漿循環(huán)利用。反循環(huán)的突出優(yōu)點(diǎn)是孔槽的斷面可大可小，孔槽斷面變化對排渣泥漿的流速影響不大，鉆進(jìn)速度和深度變化不大。并且，沖擊式反循環(huán)鉆機(jī)能適應(yīng)各種類型的沖積層，包括膠結(jié)層和松散層。不管沉積物的礦物成分多復(fù)雜，粒度多大，

55、只要供水（漿）充足，其速度和效率都優(yōu)于其它任何型式的鉆機(jī)。鉆井深度也相當(dāng)大。如意大利馬塞倫蒂公司的MR一1、MR一2型沖擊反循環(huán)鉆機(jī)，功率并不大（僅627kW）但鉆進(jìn)能力大，最大鉆深可達(dá)400m，孔徑O82m，排渣管內(nèi)徑200mm，鉆挖某一水井工程，孔徑900mm，深330m，只用ll天即完工。用回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)造L，就是主要利用鉆具的重量及鉆頭的回轉(zhuǎn)切削作用造孔，并通過泥漿的抽吸將土渣連同泥漿排出槽外，排渣方式有正循環(huán)、反循環(huán)、正反循環(huán)三種。成槽過程為回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)分層成槽法，如圖229所示。?回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)的鉆進(jìn)速度比較高，據(jù)統(tǒng)計約為沖擊式鉆機(jī)的46倍，鉆挖的槽壁比較平整，孔斜度比較容易控制。其缺點(diǎn)是機(jī)械

56、構(gòu)造較復(fù)雜，對地層的適應(yīng)能力沒有沖擊式鉆機(jī)強(qiáng)，在堅硬地層或大孤石中鉆進(jìn)比較困難。近年來，國際上發(fā)展了回轉(zhuǎn)與沖擊相結(jié)合的多功能鉆機(jī)，除常規(guī)情況下用回轉(zhuǎn)式鉆進(jìn)外，還配套沖擊機(jī)構(gòu)，必要時可采用沖擊式鉆進(jìn)，以通過大礫石層。排渣方式同時配備泵吸和氣力舉送反循環(huán)兩套排渣設(shè)備，在挖掘深度50m以內(nèi)用泵吸排渣，50m以上時用氣力舉送排渣。銑切式挖槽機(jī)是當(dāng)前國際上最先進(jìn)的防滲墻挖槽機(jī)械，目前這種機(jī)型有液壓和電動兩大類。銑切式挖槽機(jī)是采用兩組橫向軸旋轉(zhuǎn)的銑切刀輪，對地層進(jìn)行銑切作業(yè)，兩組銑切輪對稱旋轉(zhuǎn)，這樣可將地層的反作用力互相抵消，使鉆機(jī)能平穩(wěn)地挖掘，進(jìn)行全斷面一次性成槽作業(yè)。目前，標(biāo)準(zhǔn)銑切挖槽機(jī)特性指標(biāo)如下：

57、1）挖掘長度24m；2）最小厚度065m；3）最大寬度150m；4）一般挖掘深度3550m，最大深度100m；5）能挖掘的地層堅硬程度為抗壓強(qiáng)度低于1OOMPa的所有巖層都可挖掘，在砂層或沖積層，鉆進(jìn)速度可達(dá)816/h；在強(qiáng)度50MPa石灰?guī)r中挖掘進(jìn)度可達(dá)5lO/h ；在夾有大礫石的疏松層中工作困難，因銑刀齒不能將它們破碎，常被卡在泥漿泵吸口，這種地層中應(yīng)避免使用銑切式挖槽機(jī)。液壓銑切挖槽機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理如圖230所示。由圖可見，其主要設(shè)備為三部分：1）履帶式起重機(jī)，需要能吊起：100m長泥漿軟管的特殊機(jī)構(gòu)。2）液壓銑切挖槽機(jī)，其外觀是一個高約15m，重1620t的長方形導(dǎo)向架。底部有三個功率

58、為l）（kw的小型液壓馬達(dá)，其中兩個水平軸向平行排列，各自帶動一個裝有挖齒的銑輪。銑輪低速運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速1020rmin，兩個銑輪轉(zhuǎn)動方向相反，以保持挖槽機(jī)的穩(wěn)定。第三個馬達(dá)帶動一個泥漿泵。泵的吸口在兩個銑輪的上方，能將挖掘出的碎渣與泥漿一起吸到地面上的篩分站進(jìn)行篩分處理，采用“反循環(huán)”排渣方法。長方形導(dǎo)向架上部有一個長行程液壓油缸，把銑切機(jī)與起重機(jī)鋼絲繩連在一起，其作用是調(diào)節(jié)銑切機(jī)的掘進(jìn)速度。3）地面泥漿站，由貯存庫和篩分及除渣設(shè)備組成。銑切機(jī)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價相對昂貴。綜上所述，各種鉆孔挖槽機(jī)械都具有一定的優(yōu)缺點(diǎn)，還沒有一種能適應(yīng)各種施工條件的挖槽機(jī)械。工程實(shí)踐中，具體情況具體分析，要作技術(shù)經(jīng)濟(jì)

59、全面的比較。槽段施工終槽驗(yàn)收合格后，還要進(jìn)行清槽換漿，才能澆筑混凝土。清槽換漿的目的，就是要清除回落在槽底的土渣，換上新鮮泥漿。保證泥漿下澆混凝土質(zhì)量的終槽驗(yàn)收和清孔換漿驗(yàn)收的有關(guān)項目和指標(biāo)見表210。（四）防滲墻混凝土澆筑防滲墻混凝土的澆筑與一般混凝土澆筑的最大區(qū)別，在于它是在槽孔內(nèi)泥漿面下進(jìn)行澆筑的。因此，除滿足常規(guī)混凝土的要求之外，還需注意下列特殊的要求：1）不允許泥漿與混凝土摻混，形成泥漿夾層?；炷僚c泥漿只能始終保持一個接觸面。新澆入的混凝土只能從先前倒入的混凝土內(nèi)部擴(kuò)散開來。新澆混凝土的導(dǎo)管口必須始終埋在混凝土內(nèi)不得脫空，以防泥漿倒竄八混凝土下料導(dǎo)管中。2）由于泥漿下混凝土無法處理施工冷縫，因此，無論多深的防滲墻，都要連續(xù)澆筑混凝土，不得中途停歇而使混凝土初凝。必須連續(xù)均衡、有節(jié)奏的施工，直到全槽成墻為止。3）防滲墻混凝土澆筑最常用的方法是導(dǎo)管提升法，因此，導(dǎo)管的布置必須仔細(xì)規(guī)劃。其間距取決于混凝土的擴(kuò)散半徑，取決于混凝土的坍落度。防滲墻混凝土的坍落度一般為1820cm，其泥漿下擴(kuò)散半徑約為152m，故導(dǎo)管間距一般為3m左右，最大不超過4m。間距太大，不利于相鄰導(dǎo)管所澆混凝土的擴(kuò)散結(jié)合，容易形成泥漿夾層；間距太小，往往給現(xiàn)場施工布置帶來困難。槽孔兩端導(dǎo)管距槽端一般0.81.0m，最大不超過l.5m。導(dǎo)管布置如圖2-3l所示。4）在