1、 陳立華2013年12月廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院COLLEGE OF CIVIL ENGINEERING AND ARCHITECTURE水利工程施工技術(shù)第二章 水利工程地基處理1 概 述2 巖基處理方法3 混凝土防滲墻4 旋噴灌漿幾個(gè)基本概念一、地基：指承托建筑物基礎(chǔ)的這一部分很小的場(chǎng)地。建筑物地基面臨的問題：(1)強(qiáng)度和穩(wěn)定性：承載力、整體穩(wěn)定(2)變形：大變形、差異沉降(3)滲漏：滲透破壞(4)液化：抗震引言、地基處理的重要性1964年日本新瀉地震， 砂土液化造成房屋倒塌或傾斜 二、基礎(chǔ)(Foundation，F(xiàn)ooting)：1、概念：指建筑物向地基傳遞荷載的下部結(jié)構(gòu)。2、作用及荷載傳

2、遞： 具有承上啟下作用 上部荷載基礎(chǔ)地基土。地基與基礎(chǔ)關(guān)系示意圖三、地基處理： 概念：為提高地基的承載、抗?jié)B能力，防止過量或不均勻沉陷，以及為了處理地基的缺陷而采取的加固、改進(jìn)措施。 水工建筑物的地基處理目的主要是加固和防滲。 為提高地基承載力，改善其變形性質(zhì)或滲透性質(zhì)而采取的人工處理地基的方法。1 概 述水工建筑物的基礎(chǔ)有兩類：巖基和軟基，其中軟基包括土基與砂礫石地基。 軟弱地基，據(jù)其含水量和某些土力學(xué)特性指標(biāo)，可劃分為一般軟土地基和超軟土地基，軟土和超軟土地基的處理，可大致根據(jù)軟土層的埋置深度，采用表層或深層的處理方法。 1 概 述水工建筑物對(duì)地基基礎(chǔ)的要求：具有足夠的強(qiáng)度，能夠承擔(dān)上部結(jié)

3、構(gòu)傳遞的應(yīng)力。具有足夠的整體性和均一性，能夠防止基礎(chǔ)的滑動(dòng)和不均勻沉陷具有足夠的抗?jié)B性，以免發(fā)生嚴(yán)重的滲漏和滲透破壞。具有足夠的耐久性，以防在地下水長期作用下發(fā)生侵蝕破壞。1.1地基處理的目的 地基處理措施包括5個(gè)方面的內(nèi)容： 改善剪切、壓縮、透水、動(dòng)力特性，以及改善特殊土的不良特性。根據(jù)建筑物地基條件，地基處理的目的大體可歸納為以下幾個(gè)方而：提高地基的承載能力，改善其變形特性。改善地基的剪切特性，防止剪切破壞，減少剪切變形。改善地基的壓縮特性，減少不均勻沉降。減少地基的透水特性，降低揚(yáng)壓力和地下水位，提高地基的穩(wěn)定性改善地基的動(dòng)力特性，防止液化。防止地下洞室固巖坍塌和邊坡危巖、陡坡滑落。在地

4、基中置入人工基礎(chǔ)建筑物，使艾與地基共同承受各種荷載。1.2 水利工程地基處理的工程分類 建筑物對(duì)地基的要求和地基的地質(zhì)條件各不相同，按處理的方法可分為： 灌漿。有防滲帳幕灌漿、固結(jié)灌漿、接觸灌漿、回填灌漿及化學(xué)灌漿等。 防滲墻。有鋼筋混凝土防滲墻、素混凝土防滲墻、黏土混凝土防滲墻、固化水漿防滲墻和泥漿槽防滲墻等。 樁基。主要有鉆孔灌注杜、振沖杜利旋噴樁等。 預(yù)應(yīng)力銷固。主要有建筑物地基錨固、擋土邊墻锨固及向邊被山體錨因等。 開控回填。主要有壩基截水槽、防滲豎并、沉箱、混凝土塞利抗滑樁等。 各種地基處理方法及其適用條件如表2l所列。 表2-l 地基處理方法及適用條件續(xù)表2-11.3 地基處理工程

5、的施工特點(diǎn) 地基處理工程屬于地下隱蔽工程。施工前必須充分地調(diào)查研究，掌握比較準(zhǔn)確的勘測(cè)試驗(yàn)資料，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充。 施工質(zhì)量要求高。水工建筑物地基處埋關(guān)系到工程的安危，發(fā)生事故難以補(bǔ)救。 工程技術(shù)復(fù)雜，施工難度大。 工藝要求嚴(yán)格，施工連續(xù)性要求強(qiáng)。 工期緊，施了干擾大。1.4.1 地基處理設(shè)計(jì)前調(diào)查研究 主要內(nèi)容包括以下4個(gè)方面： (一)結(jié)構(gòu)條件1、建筑物的體形、剛度、受力體系、材料及使用2、結(jié)構(gòu)荷載大小、分布、種類3、基礎(chǔ)類型、布置和埋深4、基底壓力、地基承載力、變形允許值1.4 設(shè)計(jì)前調(diào)查研究和方案選擇(二)地基條件1、地形、地質(zhì)、地層基本狀況2、軟弱地層厚度、分布3、持力層位置及狀況4、

6、地下水及地基土物理力學(xué)參數(shù)5、根據(jù)軟弱土層不同及工程設(shè)計(jì)需要選擇合理的地基處理方法1.4.1 地基處理設(shè)計(jì)前調(diào)查研究(三)環(huán)境條件1、施工場(chǎng)地周邊環(huán)境2、施工振動(dòng)、噪音的影響3、廢水、廢氣、固體垃圾等污染物4、減少施工對(duì)周邊環(huán)境的影響1.4.1 地基處理設(shè)計(jì)前調(diào)查研究(四)施工條件1、用地條件2、工期3、工程用料4、其他：施工機(jī)械、質(zhì)量控制、管理水平、造價(jià)等1.4.1 地基處理設(shè)計(jì)前調(diào)查研究(一)確定方案前應(yīng)具備的資料1、詳勘資料，地下管線、障礙物分布2、地基處理范圍3、類似工程的資料搜集和分析1.4.2 地基處理方案確定步驟(二)、確定地基處理方案的步驟1、初擬：搜集上述資料，初選幾種地基處

7、理方案2、比選：從預(yù)期處理結(jié)果、材料來源及消耗、施工機(jī)具和進(jìn)度、對(duì)環(huán)境影響等，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，優(yōu)選方案3、試驗(yàn)：對(duì)選定的方案進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體試驗(yàn)，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)、選擇合理施工方法、確定施工效果。本節(jié)完1.4.2 地基處理方案確定步驟1.5 地基處理的設(shè)計(jì)程序?qū)Φ鼗囊蟮鼗幚矸秶?、指?biāo)天然地基條件地基處理方法原理過去的經(jīng)驗(yàn)機(jī)械設(shè)備材料條件提出多個(gè)可行性方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)進(jìn)度環(huán)保比較初步方確定方案現(xiàn)場(chǎng)小型試驗(yàn)地基處理施工設(shè)計(jì)1、時(shí)間：施工結(jié)束后一定時(shí)間2、方法：鉆孔取樣、靜力觸探、標(biāo)貫、載荷試驗(yàn)等3、判斷：承載力、強(qiáng)度、變形等本節(jié)完1.6 地基處理效果檢驗(yàn)1、質(zhì)量控制、監(jiān)測(cè)以及監(jiān)理： 施工單位自身、監(jiān)理

8、單位、第三方單位2、觀測(cè)項(xiàng)目：沉降、位移、應(yīng)力、應(yīng)變等3、觀測(cè)周期： 按照規(guī)范，直到穩(wěn)定4、觀測(cè)精度： 按照規(guī)范1.7 地基處理的監(jiān)測(cè)和監(jiān)理.2 巖基處理方法 若巖基處于嚴(yán)重風(fēng)化或破碎狀態(tài)，首先考慮清除至新鮮的巖基為止。若風(fēng)化層或破碎帶很厚，無法清除干凈時(shí)，則考慮采用灌漿的方法加固巖層和截止?jié)B流。對(duì)于防滲，有時(shí)從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行處理，設(shè)截水墻和排水系統(tǒng)。.2 巖基處理方法灌漿方法是鉆孔灌漿，即在地基上鉆孔，用壓力把漿液通過鉆孔壓入風(fēng)化或破碎的巖基內(nèi)部。待漿液膠結(jié)或固結(jié)后，就能達(dá)到防滲或加固的目的?；瘜W(xué)灌漿是一種以高分子有機(jī)化合物為主體材料的新型灌漿方法。這種漿材呈溶液狀態(tài)，能灌入o1mm以下的微細(xì)裂

9、縫，漿液經(jīng)過一定時(shí)間起化學(xué)作用，可將裂縫黏合起來或形成凝膠，起到堵水防滲以及補(bǔ)強(qiáng)的作用。.2 巖基處理方法灌漿方法是鉆孔灌漿，即在地基上鉆孔，用壓力把漿液通過鉆孔壓入風(fēng)化或破碎的巖基內(nèi)部。待漿液膠結(jié)或固結(jié)后，就能達(dá)到防滲或加固的目的?；瘜W(xué)灌漿是一種以高分子有機(jī)化合物為主體材料的新型灌漿方法。這種漿材呈溶液狀態(tài)，能灌入o1mm以下的微細(xì)裂縫，漿液經(jīng)過一定時(shí)間起化學(xué)作用，可將裂縫黏合起來或形成凝膠，起到堵水防滲以及補(bǔ)強(qiáng)的作用。對(duì)于破碎巖層或有裂隙的巖體以其單位吸水量 (Lmin)來選擇灌漿材料。各種灌漿材料的適用范圍如表22所列。.2 巖基處理方法2.1 基巖灌漿的分類水工建筑物的基巖灌漿按其作用

10、可分為：帳幕灌漿、固結(jié)灌漿和接觸灌漿。灌漿技術(shù)不僅大量運(yùn)用于建筑物的基巖處理、而且也是進(jìn)行水工隧洞圍巖固結(jié)、襯砌回填、超前支護(hù)，混凝土壩體接縫以及建(構(gòu))筑物補(bǔ)強(qiáng)、堵漏等的主要措施。帷幕灌漿: 布置在靠近建筑物上游迎水面的基巖內(nèi)，形成一道連續(xù)的、平行于建筑物軸線的防滲幕墻。其目的是減少基巖的滲流量，降低基巖的滲透壓力，保證基礎(chǔ)的滲透穩(wěn)定性。固結(jié)灌漿: 目的是提高基巖的整體件與強(qiáng)度，并降低基礎(chǔ)的透水性。接觸灌漿: 目的是加強(qiáng)壩體混凝土與壩基或岸肩之間的結(jié)合能力，提高壩體的抗滑穩(wěn)定性。2.1 基巖灌漿的分類2.2 灌漿的材料巖基灌漿的漿液，一般應(yīng)該滿足如下要求：漿液在受灌的巖層中應(yīng)具省良好的可灌性

11、，即在一定的壓力下，能灌入到裂隙、空隙或孔洞中，充填密實(shí)。漿液硬化成結(jié)石后，應(yīng)具有良好的防滲性能、必要的強(qiáng)度和黏結(jié)力。為便于施工和增大漿液的擴(kuò)散范圍，漿液應(yīng)具有良好的流動(dòng)性。漿液應(yīng)具有較好的穩(wěn)定性，析水率低。2.3 水泥灌槳的施工基巖灌漿施工中的主要工序包括: 鉆孔鉆孔(裂隙)沖洗壓水試驗(yàn)灌漿回填風(fēng)空等工作。2.3.1鉆孔確保孔位、孔深、孔向待合設(shè)汁要求。鉆孔的方向與深度是保證帳幕灌漿質(zhì)量的關(guān)鍵。 如果鉆孔方向有偏斜，鉆孔深度達(dá)不到要求，則通過各鉆孔所灌注的漿液，不能聯(lián)成一體將形成漏水通路如圖21所示。力求孔徑均一、孔壁平順?？讖骄?、孔壁平順，則灌漿栓塞能夠卡緊、卡牢，灌漿時(shí)不致產(chǎn)生繞塞返漿

12、。 鉆進(jìn)過程中產(chǎn)生的巖粉細(xì)屑教少。鉆進(jìn)過程中如果產(chǎn)分過多的巖粉細(xì)屑容易堵塞孔壁的縫隙，影響灌漿質(zhì)量，同時(shí)也影響工人的作業(yè)環(huán)境。2.3.1鉆孔2.3.2 鉆孔沖洗鉆孔后，要進(jìn)行鉆孔及巖石裂隙的沖洗。沖洗工作通常分為：鉆孔沖洗，即將殘存在鉆孔底和粘滯在孔壁的巖粉鐵屑等沖洗出來；巖層裂隙沖洗，即將巖層裂隙中的充填物沖洗出孔外，以便漿液進(jìn)入到騰出的空間，使?jié){液結(jié)石與基巖膠結(jié)成整體。在斷層、破碎帶和細(xì)微裂隙等復(fù)雜地層中灌漿，沖洗的質(zhì)量對(duì)灌漿效果影響極大。2.3.3壓水試驗(yàn) 壓水試驗(yàn)的原理：在一定的水頭壓力下，通過鉆孔將水壓入到孔壁四周的縫隙中，根據(jù)壓入的水量和壓水的時(shí)間，計(jì)算出代表巖層滲透特性的技術(shù)參數(shù)

13、。一般可采用透水率q來表示巖層的滲透特性。所謂透水率：是指在單位時(shí)間內(nèi)，通過單位長度試驗(yàn)孔段，在單位壓力作用下所壓入的水量。用下式計(jì)算：式中 q地層透水率，Lu（呂容）； Q單位時(shí)間內(nèi)試驗(yàn)段的注水總量，L/min P作用于試驗(yàn)段內(nèi)的全壓力，MPa L壓水試驗(yàn)段的長度，m2.3.4 灌漿的方法與工藝 (1)鉆孔灌漿的次序 基巖的鉆孔與灌漿應(yīng)遵循分序加密的原則進(jìn)行。一方面可以提高漿液結(jié)石的密實(shí)性；另一方面，通過后灌序孔透水率和單位吸漿量的分析，可推斷先灌序孔的灌漿效果，同時(shí)還有利于減少相鄰孔串漿現(xiàn)象。2.3.4 灌漿的方法與工藝 (2) 注漿方式： 按照灌漿時(shí)漿液灌注和流動(dòng)的特點(diǎn)、灌漿方式有純壓式

14、和循環(huán)式兩種。對(duì)于帷幕灌漿應(yīng)優(yōu)先采用循環(huán)式。如圖22所示。 (3)鉆灌方法 按照同一鉆孔內(nèi)的鉆灌順序，有全孔一次鉆灌和全孔分段鉆灌兩種方法。全孔一次鉆灌是將灌漿孔一次鉆到全深，并沿全孔進(jìn)行灌漿。這種方法施工簡(jiǎn)便多用于孔深不超過6m，地質(zhì)條件良好，基巖比較完整的情況。全孔分段鉆灌又分為：自上而下法、自下而上法、綜合灌漿法及孔口封閉法等。2.3.4 灌漿的方法與工藝(4)灌漿壓力 灌漿壓力通常是指作用在灌漿段中部的壓力，可由下式來確定：式中 灌漿壓力，MPa 灌漿管路中壓力表的指示壓力， MPa 計(jì)入地下水水位影響以后的漿液自重壓力，漿液的密度按 最大值計(jì)算， Mpa 漿液在管路中流動(dòng)時(shí)的壓力損失

15、， MPa2.3.4 灌漿的方法與工藝(5)灌漿壓力的控制 在灌漿過程中，合理地控制灌漿壓力和漿液稠度是提高灌漿質(zhì)量的重要保證。灌漿過程中灌漿壓力的控制基本上有兩種類型：一次升壓法分級(jí)升壓法。2.3.4 灌漿的方法與工藝 灌漿過程中，必須根據(jù)灌漿壓力或吸漿率的變化情況，適時(shí)調(diào)整漿液的稠度使巖層的大小縫隙既能灌飽，又不浪費(fèi)。 漿液稠度的變換按先稀后濃的原則控制，這是由于稀漿的流動(dòng)性較好，宛細(xì)裂隙都能進(jìn)漿，使細(xì)小裂隙先灌飽，而后隨著漿液稠度逐漸變濃其他較寬的裂隙也能逐步得到良好的充填。(6)漿液稠度的控制2.3.4 灌漿的方法與工藝(7)灌漿的約束條件與封孔 灌漿的結(jié)束條件，一般用兩個(gè)指標(biāo)來控制：

16、 殘余吸漿量：又稱最終吸漿量，即灌到最后的限定吸漿量；閉漿時(shí)間：即在殘余吸漿量不變的情況下保持設(shè)計(jì)規(guī)定壓力的延續(xù)時(shí)間。 封孔： 灌漿結(jié)束以后，應(yīng)隨即將程漿孔清理干凈。對(duì)于帷幕灌漿孔，宜采用濃漿灌漿法填實(shí)再用水泥砂漿封孔。2.3.4 灌漿的方法與工藝2.3.5 灌漿的質(zhì)量檢查 基巖灌漿屬于隱蔽性工程，必須加強(qiáng)灌漿質(zhì)量的控制與檢查，常用檢查的方法有：在已灌地區(qū)鉆設(shè)檢查孔，通過壓水試驗(yàn)和漿液注入率試驗(yàn)進(jìn)行檢查；通過檢查孔，鉆取巖芯進(jìn)行檢查，或進(jìn)行鉆孔照相和孔內(nèi)電視，觀察孔壁的灌漿質(zhì)量；開挖平洞、堅(jiān)井或鉆設(shè)大口徑鉆孔，檢查人員直接進(jìn)去觀察檢查，并在轉(zhuǎn)中進(jìn)行抗剪強(qiáng)度、彈性模量等方面的試驗(yàn)；利用地球物理勘

17、探技術(shù)，測(cè)定基巖的彈性模量、彈性波速等，對(duì)比這些參數(shù)在灌漿前后的變化，借以判斷灌漿的質(zhì)量和效果。 2.4 化學(xué)灌漿 化學(xué)灌漿：是在水泥灌漿基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型灌漿方法。它是將有機(jī)高分子材料配制成的漿液潛入地基或建筑物的裂縫中經(jīng)膠凝固化后，達(dá)到防滲、堵漏、補(bǔ)強(qiáng)、加固的目的。 主要用于：裂隙與空隙細(xì)小(o1mm以下)顆粒材料不能灌入；對(duì)基礎(chǔ)的防滲或強(qiáng)度有較高要求；滲透水流的速度較大，其他灌漿材料不能封堵等情況。 2.4.1化學(xué)灌漿的特性化學(xué)漿液的黏度低，有的接近于水，有的比水還小。化學(xué)漿液的聚合時(shí)間可以比較準(zhǔn)確地控制，從幾秒到幾十分鐘，有利于機(jī)動(dòng)靈活地進(jìn)行施工控制?；瘜W(xué)漿液聚合后的聚合體，滲透系數(shù)

18、很小，一般為 ，防滲效果好。有些化學(xué)漿液聚合體本身的強(qiáng)度及黏結(jié)強(qiáng)度比較高，可承受高水頭?；瘜W(xué)灌漿材料聚合體的穩(wěn)定性和耐久性均較好，能抗酸、堿及微生物的侵蝕?；瘜W(xué)灌漿材料都有一定毒性在配制、施工過程中要十分注意防護(hù)并切實(shí)防止對(duì)環(huán)境的污染。2.4.2 化學(xué)灌漿的施工由于化學(xué)材料配制的漿液為真溶液，不存在粒狀灌漿材料所存在的沉淀問題，故化學(xué)灌漿都采用純壓式灌漿。化學(xué)灌漿的鉆孔和清洗工藝及技術(shù)要求，與水泥灌漿基本相同，也遵循分序加密的原則進(jìn)行鉆孔灌漿?；瘜W(xué)灌漿的方法，按漿液的混合方式區(qū)分，有單液法灌漿和雙液法灌漿。 3 混凝土防滲墻3 混凝土防滲墻 定義：利用鉆孔、挖槽機(jī)械，在松散透水地基或壩(堰)體

19、中以泥漿固壁，挖掘槽形孔或連鎖樁柱孔，在槽(孔)內(nèi)澆筑混凝土，或回填其他防滲材料筑成的具有防滲等功能的地下連續(xù)墻。 混凝土防滲墻有專用的施工技術(shù)規(guī)范，尚無專用的設(shè)計(jì)規(guī)范。3.1 防滲墻的分類水工混凝土防滲墻的類型可按墻體結(jié)構(gòu)形式、墻體材料、布置方式和成槽方法分類。 (1)按墻體結(jié)構(gòu)形式分：可分為樁柱型防滲墻、槽孔型防滲墻和混合型防滲墻三類（見圖）。槽孔防滲墻使用更為廣泛。3.1 防滲墻的分類(2)按墻體材料分：主要有普通混凝土防滲墻、鋼筋混凝土防滲墻、粘土混凝土防滲墻、塑性混凝土防滲墻和灰漿防滲墻。 (3)按布置方式分：可分為嵌固式防滲墻、懸掛式防滲墻和組合式防滲墻。 (4)按成槽方法分：主要

20、有鉆挖成槽防滲墻、銑切成槽防滲墻、射水成槽防滲墻和鋸槽防滲墻。3.1 防滲墻的分類及其適用條件3.2 防滲墻的作用與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)作用：防滲墻是一種防滲結(jié)構(gòu)，可用來解決防滲、防沖、加固、承重及地下截流等工程問題 構(gòu)造：類型：槽孔型防滲墻 和 樁柱型防滲墻對(duì)于高水頭的壩體或重要的圍堰，有時(shí)設(shè)置兩道以上防滲墻，共同作用，按一定比例分擔(dān)水頭厚度：由防滲要求、抗?jié)B耐久性、墻體的應(yīng)力與強(qiáng)度及施工設(shè)備等因素確定立面布置封閉式 ：墻體插入到基巖或相對(duì)不透水層一定深度，以實(shí)現(xiàn)全面截?cái)酀B流的目的懸掛式 ：墻體只深入地層一定深度，僅能加長滲徑，無法完全封閉滲流封閉式 Enclosed impervious wall 懸

21、掛式 suspended seepage controlling wall 3.3 我國混凝土防滲墻的發(fā)展 1958年湖北省明山水庫創(chuàng)造了預(yù)制連鎖管柱樁防滲墻。同年在山東省青島月子口水庫用這種辦法在砂礫石地基中首次建成了深20m、有效厚度43cm的樁柱式混凝土防滲墻。 1959年在北京市密云水庫砂礫石地基中創(chuàng)造出一套用鉆劈法建造深44m、厚80的槽孔型混凝土防滲墻的新方法，取得了巨大成功。 1967年，四川省大渡河上的龔嘴水電站，首次將防滲墻用作大型土石圍堰的防滲設(shè)施。這一工程的順利建成為我國水電施工找到了一種多快好省的圍堰防滲結(jié)構(gòu)。 1974年建成的廣西壯族自治區(qū)百色澄碧河水庫大壩防滲墻，為

22、首次用于病險(xiǎn)土石壩處理的防滲墻。 1981年葛洲壩水利樞紐大江圍堰防滲墻施工首次引進(jìn)了日本液壓導(dǎo)板抓斗挖槽機(jī)，首次進(jìn)行了用拔管法施工防滲墻接頭的試驗(yàn)。 四川省銅街子水電站左深槽承重防滲墻和圍堰固化灰漿防滲墻于1986年建成。 1989年建成了由44個(gè)“工”字形斷面單元墻段組成的河北省岳城水庫溢洪道出口防沖墻。 1990年建成了福建省水口水電站主圍堰防滲墻為我國首次應(yīng)用塑性混凝土，取得良好效果。另一個(gè)進(jìn)步是在部分地段首次應(yīng)用了兩鉆一抓法建造防滲墻。 1992年建成的四川省寶珠寺水電站左岸下游護(hù)坡防沖墻，墻厚1.4m，是我國目前厚度最大的防滲墻。 1998年建成的小浪底主壩防滲墻是迄今為止我國最深

23、的且墻體材料強(qiáng)度最高（墻體混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度35MPa）的混凝土防滲墻。 1998年長江三峽工程一、二期圍堰防滲墻共計(jì)129460m2，是我國已建防滲墻工程中規(guī)模最大、綜合難度最大的。該工程引進(jìn)了德國BC-30型液壓銑槽機(jī)和各種抓斗、鉆機(jī)配合國產(chǎn)設(shè)備相配合，確保在一個(gè)枯水期完成任務(wù)。 2010年8月西藏旁多水電站壩基混凝土防滲墻創(chuàng)造了世界最深（208m）記錄。 混凝土防滲墻的展望混凝土防滲墻向著以下幾個(gè)方面發(fā)展： (1)防滲墻墻體材料將更多地采用高強(qiáng)混凝土(一般28d抗壓強(qiáng)度大于25MPa)和低強(qiáng)度低彈模高抗?jié)B混凝土。 (2)盡管目前防滲墻的施工能力對(duì)墻厚和墻深有一定的限制，但隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，

24、防滲墻的規(guī)模將越來越大，墻深和墻厚將更大。3.4 防滲墻的施工工藝不同型式的防滲墻的施工程序不盡相同。槽孔型混凝土防滲墻的主要施工程序如下圖所示。水電及交通準(zhǔn)備場(chǎng)地平整加固構(gòu)筑導(dǎo)墻與施工平臺(tái)安裝挖槽機(jī)械一期槽孔建造終孔驗(yàn)收清孔換漿清孔驗(yàn)收拔出接頭管或鉆鑿接頭孔二期槽孔施工澆筑混凝土混凝土攪拌運(yùn)輸安設(shè)混凝土攪拌運(yùn)輸系統(tǒng)儲(chǔ)備水泥砂石下設(shè)接頭管、鋼筋籠、觀測(cè)儀器、灌漿管、澆筑導(dǎo)管等觀測(cè)儀器裝備準(zhǔn)備鋼筋籠加工鋼筋場(chǎng)平整泥漿回收凈化廢漿渣土排棄清孔泥漿造孔泥漿制 漿安設(shè)泥漿系統(tǒng) 槽孔型混凝土防滲墻的施工程序圖按其抗壓強(qiáng)度和彈性模量，一般可分為剛性材料和柔性材料。剛性材料包括普通混凝土、粘土混凝土和摻粉煤

25、灰混凝土等，其抗壓強(qiáng)度大于5MPa，彈性模量大于10GPa柔性材料的抗壓強(qiáng)度則小于5MPa，彈性模量小于10GPa，包括塑性混凝土、自凝灰漿和固化灰漿等有些工程使用強(qiáng)度大于25MPa的高強(qiáng)混凝土，以適應(yīng)高壩深基礎(chǔ)對(duì)防滲墻的技術(shù)要求3.3 防滲墻的墻體材料3.4.1 施工準(zhǔn)備的內(nèi)容混凝土防滲墻施工準(zhǔn)備的內(nèi)容主要包括下列內(nèi)容： (1)收集、研究有關(guān)施工要求、施工條件的文件、圖紙、資料和標(biāo)準(zhǔn)； (2)根據(jù)批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)文件和施工合同，編制施工組織設(shè)計(jì)和施工細(xì)則； (3)施工場(chǎng)地準(zhǔn)備； (4)設(shè)置防滲墻中心線定位點(diǎn)、水準(zhǔn)基點(diǎn)和導(dǎo)墻沉陷觀測(cè)點(diǎn)； (5)修建導(dǎo)墻和施工平臺(tái)（見下圖）； (6)修建和安裝施工鋪助

26、設(shè)施； (7)進(jìn)行墻體材料和固壁泥漿的配合比試驗(yàn)，并選定施工配合比和原材料； (8)補(bǔ)充地質(zhì)勘探。設(shè)計(jì)階段的勘探孔密度一般不能滿足防滲墻施工的需要，為保證墻底嵌巖質(zhì)量，應(yīng)在原有勘探孔的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充勘探，加密勘探孔。 圖1：施工平臺(tái)布置圖3.4.2 泥漿制備 制漿站的位置應(yīng)盡量靠近防滲墻施工現(xiàn)場(chǎng)，并應(yīng)盡量設(shè)置在地勢(shì)較高的位置，以便于自流供漿。制漿站場(chǎng)地應(yīng)盡量開闊、平坦，以便于卸運(yùn)、存儲(chǔ)土料。 當(dāng)使用粘土泥漿時(shí)，制漿站主要包括粘土料場(chǎng)、配料平臺(tái)、制漿平臺(tái)、儲(chǔ)漿池、供應(yīng)管路、供水管路等設(shè)施。一般每臺(tái)雙軸臥式攪拌機(jī)平均占地面積4045m2。其典型布置下圖。使用膨潤土制漿時(shí)，制漿站布置大體相同，面積可

27、以減小一些。圖2：制漿站典型布置圖3.4.3 混凝土制備防滲墻施工的混凝土攪拌和運(yùn)輸系統(tǒng)應(yīng)滿足防滲墻墻施工規(guī)范（DL-T5199-2004）的要求，即澆筑時(shí)槽孔內(nèi)混凝土面上升速度不宜小于2m/h，混凝土的拌合運(yùn)輸能力應(yīng)不小于最大計(jì)劃澆筑強(qiáng)度的1.5倍 ，在澆筑過程因故中斷的時(shí)間不宜超過40min。 根據(jù)工程特點(diǎn)可選用自制混凝土或采用商品混凝土 攪拌站的型式應(yīng)根據(jù)每個(gè)工程所在的位置、工程規(guī)模而定。工程規(guī)模較小、 宜設(shè)置簡(jiǎn)易的拌合站，采用人工上料和翻斗車方式運(yùn)輸混凝土。若工程規(guī)模、澆筑強(qiáng)度較大，應(yīng)設(shè)置自動(dòng)化或半自動(dòng)化攪拌站，并使用混凝土攪拌運(yùn)輸車。 3.4.5 造孔成槽 造孔成槽工序約占防滲墻整個(gè)

28、施工工期的一半。槽孔的精度直接影響防滲墻的質(zhì)量。選擇合適的造孔機(jī)具與挖槽方法對(duì)于提高施工質(zhì)量、加快施工速度至關(guān)重要。 進(jìn)行造孔挖槽時(shí)為了提高工效，通常要先劃分槽段然后在一個(gè)槽段內(nèi)，劃分主孔和副孔，采用鉆劈法、鉆抓法或分層鉆進(jìn)等方法成槽。各種選孔挖槽的方法，都采用泥漿固壁，在泥漿液而下鉆挖成槽的。常用的造孔成槽設(shè)備防滲墻的造孔機(jī)械很多，幾乎各式鉆井的機(jī)械都可以用作防滲墻施工，但各種機(jī)械適用的施工方法、地層條件和工作效率有很大不同，這里介紹幾種使用較多的成槽機(jī)械。 鋼繩沖擊鉆機(jī) 抓斗鉆機(jī)（SG30型） 抓斗鉆機(jī)（寶俄BG型） 液壓雙輪銑槽機(jī) 液壓雙輪銑槽機(jī)（銑齒部件圖）3.4.6 墻體材料防滲墻墻

29、體材料根據(jù)其抗壓強(qiáng)度和彈性模量，可以分為剛性材料和柔性材料。剛性材料一般抗壓強(qiáng)度大于5MPa，彈性模量大于1000MPa，有普通混凝土（包括鋼筋混凝土）、粘土混凝土、粉煤灰混凝土等。柔性材料一般抗壓強(qiáng)度小于5MPa，彈性模量小于1000MPa，有塑性混凝土（砂漿）、自凝灰漿、固化灰漿等。3.4.7 防滲墻造孔 造孔是防滲墻施工中的主要工序，它受地層等自然條件影響最大，是影響工期、工程成本，甚至決定工程成敗的重要因素。防滲墻施工技術(shù)的進(jìn)步主要是體現(xiàn)在造孔水平上。防滲墻施工的風(fēng)險(xiǎn)和潛力也主要取決于造孔的成效。3.4.8 槽孔劃分槽孔的劃分與施工順序、造孔方法等有關(guān)。當(dāng)采用間隔分序法施工時(shí)，可按下圖

30、所示劃分槽段。施工時(shí)先施工一期槽，后施工二期槽。槽段內(nèi)先施工主孔，后施工付孔。3.4.8 .1 沖擊式鉆機(jī)造孔成槽在一般情況下，每一個(gè)槽孔都是先施工主孔，后施工副孔，主、副孔相連成為一個(gè)槽孔（見右圖），槽孔澆筑混凝土后成為一個(gè)單元墻段。主孔直徑等于墻厚。副孔就是兩個(gè)主孔之間留下的位置，其長度一般大于墻厚的1.5倍。 由于鉆頭是圓形的，因此在主、副孔鉆完之后，其間會(huì)留下一些殘余部分，這叫“小墻”。這需要變換鉆機(jī)和鉆頭的位置，從上至下把它們劈掉（俗稱打小墻）。至此就可以形成一個(gè)完整的、等厚度的槽孔。 3.4.8.2 抓斗挖槽使用抓斗挖槽，可以單抓成槽，也可以多抓成槽。 （1）單抓成槽。此法即一次抓

31、取一個(gè)槽孔。如抓斗最大開度為B，則一期槽長為B，二期槽長一般為（B20.2） m。即抓二期槽時(shí)把一期槽已經(jīng)澆筑的混凝土兩端面各切去0.2m，以保持一、二期墻段的可靠連接。（2）多抓成槽。此法分主、副孔施工，每個(gè)槽孔由三抓或多抓形成。主孔的長度等于抓斗的最大開度，副孔的長度小于主孔的長度。3.4.8.3 兩鉆一抓法在水利水電防滲墻施工中，這是目前廣泛使用的造孔成槽方法。此法一般使用沖擊鉆機(jī)鉆鑿主孔，抓斗抓取副孔，可以兩鉆一抓，也可以三鉆兩抓、四鉆三抓形成長度不同的槽孔。這種方法充分發(fā)揮兩種機(jī)械的優(yōu)勢(shì)，沖擊鉆可鉆進(jìn)不同地層，抓斗效率高。抓斗在副孔施工遇到堅(jiān)硬地層時(shí)，隨時(shí)可換上沖擊鉆機(jī)或重鑿克服。

32、兩鉆一抓的主、副孔劃分和工藝見右圖，應(yīng)注意副孔長度一定要小于抓斗的最大開度，否則可能出現(xiàn)漏抓的部位，或“小墻”。3.4.8.4 液壓銑槽機(jī)成槽用液壓銑槽機(jī)施工一般是先銑兩個(gè)主孔，再銑中間的副孔形成一期槽孔。二期槽孔為一鉆成槽，其槽長比銑槽機(jī)的長度小20.20m，以便于兩期墻段搭接，如下圖。 （ 1）銑掘主孔 （ 2）銑掘副孔 （ 3）一期槽孔完成 （ 4）銑掘二期槽孔3.4.8.5 其它機(jī)械成槽方法 在小型水利水電工程中還有使用射水成槽機(jī)、鋸槽機(jī)等進(jìn)行造孔成槽的。射水成槽的主、副孔安排與液壓銑成槽法中主副孔的安排基本相同。鋸槽形成的是連續(xù)的溝槽，然后將其分隔為單元槽孔，進(jìn)行混凝土澆筑。 3.4

33、.9 孔底淤積的清理槽孔鉆掘完成后，泥漿中的鉆渣都將沉淀在槽底，這些鉆渣必須在混凝土澆筑前清理干凈，否則，將給墻體質(zhì)量帶來危害。清除孔底淤積的方法主要有以下方法。 1. 抽筒出渣法 抽筒出渣法是鋼繩沖擊鉆機(jī)成槽采用的出渣方式。該法操作簡(jiǎn)便，但效率低，泥漿損耗大，清渣效果也較差，已逐步被其它方法代替。 2.泵吸排渣法 此法用設(shè)置在地面的砂石泵通過排渣管將孔底的泥渣吸出，經(jīng)泥漿凈化系統(tǒng)除去粒徑65m以上顆粒，再返回到槽內(nèi)使用。該方法效率高，效果好，節(jié)約泥漿。 3.潛水泵排渣法 國外一般采用立式潛水砂石泵進(jìn)行清孔換漿，潛水砂石泵安設(shè)在孔底，將混有鉆碴的泥漿抽出孔外，經(jīng)凈化處理后再用。 4.氣舉排渣法

34、 此法的原理是籍助氣舉排渣器將液氣混合，利用密度差來升揚(yáng)排出孔底的沉渣。 3.4.10 鋼筋籠制安3.4.8.1鋼筋籠的制作 鋼筋籠的加工制作應(yīng)在離施工現(xiàn)場(chǎng)最近的地方。加工場(chǎng)地應(yīng)有足夠的面積和空間。鋼筋籠應(yīng)在專用的平臺(tái)上加工成型，平臺(tái)上要設(shè)置鋼筋定位樣板，確保鋼筋位置的準(zhǔn)確。鋼筋籠的加工速度及順序要和槽孔施工相一致，不宜積存過多的鋼筋籠，以免增加倒運(yùn)和造成鋼筋籠變形。3.4.10.2 鋼筋籠的運(yùn)輸 1.運(yùn)輸鋼筋籠要有專用的車輛。起吊和裝車、卸車務(wù)必注意防止鋼筋籠產(chǎn)生扭曲變形。 2.運(yùn)輸鋼筋籠的道路應(yīng)平坦，有足夠的寬度和與鋼筋籠長度相適應(yīng)的轉(zhuǎn)彎半徑。3.4.10.3 鋼筋籠安裝 （1）.鋼筋籠的

35、端部及中部應(yīng)各設(shè)兩個(gè)吊點(diǎn)，一般采用雙鉤或四鉤滑輪吊具，同時(shí)起吊鋼筋籠的頭部及中部。起吊時(shí)應(yīng)特別注意防止鋼筋籠的扭曲，起吊鋼筋籠可以使用一臺(tái)吊車，也可用兩臺(tái)吊車。（2）.鋼筋籠起吊時(shí)，下端不準(zhǔn)在地上拖。為防止吊起時(shí)擺動(dòng)或與其它東西碰撞，在鋼筋籠的下端可拴系牽引繩。 （3）鋼筋籠中心要與槽孔中心吻合，要防止吊車因操作不當(dāng)或風(fēng)吹搖擺碰撞槽壁，下放要緩慢平穩(wěn)，最后準(zhǔn)確地固定在設(shè)計(jì)要求的深度上。（4）當(dāng)鋼筋籠有接頭時(shí)，要確定某一根主筋為測(cè)量長度的標(biāo)準(zhǔn)，避免產(chǎn)生長度或高程的誤差。 （5）為防止?jié)仓炷習(xí)r鋼筋籠上浮，可在鋼筋籠上端設(shè)置配重。（1）鋼筋安裝（2）鋼筋籠孔口對(duì)接 （3）鋼筋籠孔口對(duì)接 （2）鋼

36、筋籠孔口對(duì)接（側(cè)面） 3.4.11 水下混凝土灌注防滲墻混凝土的澆筑采用的是水下導(dǎo)管澆筑法（見右圖）槽孔混凝土澆筑是關(guān)鍵的工序，所占時(shí)間不長（有時(shí)只1%），但對(duì)成墻質(zhì)量至關(guān)重要，一旦失敗，整個(gè)墻段將全部報(bào)廢，經(jīng)濟(jì)和時(shí)間的損失是很大的，因此應(yīng)當(dāng)十分重視，周密組織，細(xì)心準(zhǔn)備，把握好每一個(gè)環(huán)節(jié)，做到萬無一失。 3.4.11.1、澆筑導(dǎo)管的配置和布設(shè)導(dǎo)管可用鋼板卷焊管，也可用無縫鋼管，長度一般為2m、1.5m、1.0m、0.5m、0.3m等導(dǎo)管，內(nèi)徑以200300mm為宜；導(dǎo)管有三種連接方式，即法蘭盤連接、絲扣連接和柔性鍵連接方式。法蘭盤連接用橡膠墊止水，另外兩種都用“”型密封圈止水導(dǎo)管應(yīng)布置在防滲墻

37、中心線上，間距不得大于3.5m，一期槽孔兩端的導(dǎo)管距端面或接頭管的距離宜為1.01.5m， 二期槽孔兩端的導(dǎo)管距端面的距離宜為1.0m，開澆時(shí)導(dǎo)管口距孔底1525cm。此外當(dāng)槽孔底面高差大于25cm時(shí)，導(dǎo)管應(yīng)布置在其控制范圍的最低處。3.4.11.2 混凝土開澆 開始澆筑混凝土?xí)r，一般在導(dǎo)管內(nèi)放入一直徑比導(dǎo)管內(nèi)徑略小的排球，以便將最初進(jìn)入導(dǎo)管中的混凝土和管內(nèi)的泥漿隔開。當(dāng)?shù)谝还藁炷翂褐蛳蛳逻\(yùn)動(dòng)時(shí)，塞球推壓著泥漿自導(dǎo)管下口溢出，當(dāng)塞球被頂在導(dǎo)管下口巖面處時(shí)混凝土已滿管。在滿管后仍應(yīng)備有足夠的混凝土，以便繼續(xù)向管內(nèi)快速灌注。塞球被擠壓出導(dǎo)管漂浮至泥漿表面，管內(nèi)混凝土流出并將導(dǎo)管的下口埋住。隨

38、即應(yīng)連續(xù)向管內(nèi)注入混凝土，務(wù)必使混凝土將導(dǎo)管下口埋住最少30cm。因此，準(zhǔn)確計(jì)算和備足可連續(xù)澆入的混凝土方量，是保證漿下混凝土澆筑質(zhì)量的第一步。3.4.11.3 混凝土澆筑過程的控制 （1）導(dǎo)管的埋深：我國96墻規(guī)規(guī)定，導(dǎo)管的埋置深度不得小于1.0m，不宜大于6.m。 （2）澆筑速度：槽孔內(nèi)砼面的上升速度不得小于2m/h。（3）槽孔中混凝土面的量測(cè)：為了掌握混凝土的澆筑速度和控制混凝土在槽孔中均勻上升，應(yīng)經(jīng)常測(cè)定槽孔中的混凝土表面的深度或高程。（4）終澆高程： 由于泥漿下澆筑的混凝土表面混有很多沉渣，因此表層的混凝土質(zhì)量都會(huì)存在很多缺陷。為此，在混凝土終澆時(shí)一般都使混凝土終澆高程高出混凝土的設(shè)

39、計(jì)高程至少0.5m，以便將來鑿除這部分混漿層。 3.4.12 墻段連接各單元墻段由接縫（或接頭）連接成防滲墻整體，墻段間的接縫是防滲墻的薄弱環(huán)節(jié)。如果接頭設(shè)計(jì)方案不當(dāng)或施工質(zhì)量不好，就有可能在某些接縫部位產(chǎn)生集中滲漏，嚴(yán)重者會(huì)引起墻后地基土的流失，進(jìn)而導(dǎo)致壩體的塌陷。由于施工方法的不同，墻段接頭的型式有所差異。下面介紹幾種接頭方式。3.4.12.1鉆鑿法連接適用于沖擊鉆機(jī)造孔和墻體材料為低強(qiáng)度混凝土的條件，其施工程序見右圖。這種接頭方式最終是在一、二期墻段間形成一條半圓形的接縫。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，不需專門的設(shè)備，形成的接縫可靠。缺點(diǎn)是要損耗10%左右的墻體材料和工時(shí)。 3.4.12.2

40、 拔管法連接 拔管法是在一期槽孔澆筑混凝土前將專用的接頭管置于槽孔的兩端（下圖），然后澆筑混凝土，待混凝土初凝后，用專用的拔管機(jī)或吊車將接頭管拔出，從而在一期墻段的兩端形成光滑的半圓柱面和便利二期槽孔施工的兩個(gè)導(dǎo)孔，二期槽孔施工完成后，即在此形成一個(gè)接縫面。如果二期槽孔混凝土澆注質(zhì)量良好，所形成的接縫將很密實(shí)，縫寬可以控制在1mm以下。 （a）下接頭管 （b）下鋼筋籠 （c） 澆水下混凝土 （d）拔出接頭管3.4.12.3 雙反弧連接把一期樁孔改成為槽孔（下圖）。施工時(shí)先按一般要求完成一期槽孔，相鄰的兩個(gè)一期槽孔間留下一個(gè)接頭孔（也就是二期槽孔）的位置，然后在這個(gè)位置上按主孔的要求鉆鑿出圓形鉆

41、孔，接著用雙反弧鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔使圓形孔成為雙反弧形狀的孔，再接著用液壓可張式雙反弧鉆頭將一期墻段端面殘留的泥渣鑿除刷洗干凈，最后澆筑成墻。 3.4.12.4 銑削法連接此法適用于銑槽機(jī)施工的防滲墻。是在兩個(gè)一期墻段之間留出比銑槽機(jī)長度略小的位置作為二期槽孔，該槽孔銑槽施工時(shí)，同時(shí)將一期墻段的端部銑出鋸齒形的溝槽，形成兩期槽段之間的榫形連接。槽段套銑接頭3.4.13 終孔驗(yàn)收和清孔換漿3.4.5 墻體澆筑 防滲墻的混凝土澆筑和一般混凝土澆筑不同，是在泥漿液面下進(jìn)行的。泥漿下澆筑混凝土的主要特點(diǎn)是： 不允許泥漿與混凝土摻混形成泥漿夾層； 確保混凝土與基礎(chǔ)以及一、二期混凝土之間的結(jié)合； 連續(xù)澆筑，一氣呵成。3.4.14 防滲墻的質(zhì)量檢查 對(duì)混凝土防滲墻的質(zhì)量檢查應(yīng)按規(guī)范及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，主要有如下幾個(gè)方面： (1)槽孔的檢查，包括幾何尺寸和位置、鉆孔偏斜、入巖深度等。 (2)清孔檢查，包括槽段接頭、孔底淤積厚度、