探究薄型抓斗混凝土防渗墙技术

2014-10-21李朝旺谭燕

建筑工程技术与设计 2014年35期

李朝旺谭燕

【摘要】水利水电工程中常用的防渗技术主要为传统的帷幕灌浆技术、高压喷射灌浆技术和混凝土防渗墙技术。混凝土防渗墙技术由于其防渗可靠性高及适用地层类型广泛，在水利水电工程中广泛应用，其中薄型抓斗混凝土防渗墙就是其中的代表。薄型抓斗混凝土防渗墙具有适用地层类型广泛、造价低廉、处理深度大、质量易于控制与检查、墙段连接可靠的特点。在施工过程中主要的技术难点及问题主要为槽内漏失地层及墙段连接。

【关键词】防渗技术；薄型抓斗混凝土防渗墙；施工工艺

1、防渗技术概况

水利水电工程中常用的防渗技术实主要为传统的帷幕灌浆技术、高压喷射灌浆技术和混凝土防渗墙技术。传统的帷幕灌浆技术，在过去相当一段时间属于技术的主流，但是其单价高，施工速度慢，耗费材料量大。高压喷射灌浆技术是从日本引进的施工技术，相较于传统的帷幕灌浆技术和混凝土防渗墙技术，高压喷射灌浆技术优点是施工速度快、单价低等，缺点是段间连接不可靠，作业环境要求高，适应性差。混凝土防渗墙技术是从意大利引进的，具有防渗可靠性高，适用于地层类型广泛的优点，在水利水电工程中被广泛应用。经过多年的探索和发展，多项混凝土防渗墙施工新技术已经被我国开发出，其中薄型抓斗混凝土防渗墙就是其中的典型代表。

2、施工设备

薄型抓斗混凝土防渗墙施工设备主要为抓斗主机与抓斗斗体两个部分。从工作原理分类，抓斗又可以分为机械式和液压式两种类型。液压式抓斗通过用液压缸进行工作，有比较高的合斗力，在土砂层中施工效率要远高于机械式抓斗。机械式抓斗主要依靠滑轮组和钢丝绳进行作业，结构比较简单，较适合在硬岩和卵石地层进行冲抓作业。

3、施工工艺

成槽是混凝土防渗施工中的主要工序，薄型抓斗混凝土防渗墙成槽的方法主要有纯抓法成槽及钻抓法成槽。

3.1纯抓法成槽

纯抓法使用抓斗直接挖槽，也可以多抓成槽。纯抓法一般适用于细颗粒软弱地层。

单爪成槽。即一次抓取一个槽孔。如抓斗最大开度为L，则一期槽长为L，二期槽长一般为（L-2B）m，B为抓二期槽时，把一期槽已浇筑的混凝土两端面切去的长度，以保持一二期墙段的可靠连接。当断面为平面时，B=0.1m～0.2m，当端面为弧面时，B=0.3m～0.5m。

多抓成槽。此方法分主、副孔施工，每个槽孔由三抓或多抓形成。主孔长度等于抓斗最大开度，副孔长度小于主孔长度，宜为主孔长度的1/2～2/3。

3.2钻抓法成槽

钻抓法成槽在目前水利工程防渗墙施工中应用较为广泛。该方法为采用冲击钻钻凿主孔，抓斗抓取副孔，可以两钻一抓，也可以三钻两抓、四钻三抓，形成长度不同的槽孔。这种方法能充分发挥两种机械的优势：冲击钻的凿岩能力较强，可钻进不同地层，先钻主孔为抓斗开路；抓斗抓取副孔的效率较高，所形成的孔壁平整。抓斗在副孔施工过程中遇到坚硬地层时，随时可换上冲击钻或重凿克服。此方法比单一冲击钻成槽效率提高1～3倍，地层适用性也较广。

槽孔混凝土浇筑是防渗墙浇筑的关键施工工序，薄型抓斗混凝土防渗墙混凝土的浇筑与其他类型防渗墙混凝土浇筑的方法一致，通常采用直升导管法浇筑。

4、薄型抓斗混凝土防渗墙特点、优势

首先，适用地层类型广泛。该技术适用地层广泛，粘土、壤土、砂土、砂砾卵石地层等各种类型的地层均能采用。在天津市于桥水库，松花江依兰城防堤均成功地建造了相当大的防渗墙。这些成功的实例都说明了其使用的地层相当广泛。

其次，造价低廉。与其它混凝土防渗墙技术相比，薄型抓斗防渗墙技术施工效率高，自然就缩短了工期，并且实际造价也低于其他同类技术。其单位面积造价要比老式冲击钻防渗墙得造价低一半到三分之二不等，这些都是在实际施工中得到印证的。

再次，处理深度大。薄型抓斗混凝土防渗墙的墙体深度可达到40m以上，长江三峡一、二期围堰防渗墙、小浪底主坝防渗墙等都是已建成成功的的工程实例。这是薄型抓斗混凝土防渗墙显著优于其它混凝土防渗墙技术的特點之一。纯抓法也可建造深度超过40m的防渗墙，但施工效率与深度成反比，效率会随着深度的增加而降低，并且需采取特殊方法对墙段进行连接，深度较深的防渗墙通常采用钻抓法进行施工。

另外，质量易于控制与检查。可以按照现行技术标准《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》对薄型抓斗混凝土防渗墙施工进行过程控制，每个过程都可以按照该章程来进行，该规范明确的规定了各工序质量的检测和检验，这样便于检查，也可以保证墙体质量。

最后，墙段连接可靠。防渗墙成败的关键就是其墙段接缝质量。薄型抓斗混凝土防渗墙优点之一就是槽段较长，接缝相对较少。并且，不管用“接头管法”还是“切削法”来完成墙段之间的连接，都可形成半圆弧或锯齿状的连接，使得渗径较长，防渗性更强。

5、施工技术难点与注意问题

薄型抓斗混凝土防渗墙具有防渗可靠性高、适用地层类型广泛的优点，但在施工工程中，也存在以下两个方面的施工技术难点及施工中需注意的问题。

第一方面，对于槽内漏失地层的问题。抓斗挖槽时，一旦发生基岩或者是覆盖层的强漏失地层的问题，泥浆就会迅速地漏失，从而使得孔壁坍塌，更严重的还会发生埋斗事故。在处理槽内漏失地层这一问题上，一般要使土料等堵漏材料快速地填到槽内，于此同时，用抓斗翻搅和挤压，然后才能继续开挖。

第二方面是墙段连接问题。墙段连接方法有接头管法、切削法和桩柱平接法三种方法。最常用的是“接头管法”。接头管法应在混凝土初凝前进行，在做具体工程的时候，要依据初凝时间，同时还要考虑的因素有气温、混凝土面上升速度、混凝土配比、接头管埋深等，最佳拔管时间，接头管起拔时所形成的接头孔也要通过试验来选择，为了防止混凝土及覆盖层的坍塌，必须及时用泥浆充填。

切削法是在挖二期时，直接切掉一工期槽的墙体材料，使得抓斗斗齿在一期槽孔间的连接形成锯齿状从而变得更加可靠。

6、质量控制与检查

6.1工序质量的控制与检查

对薄型抓斗混凝土防渗墙施工过程中的槽孔建造、清孔换浆、接头管下设与起拔、混凝土浇筑等各个工序质量的控制和检查决定了其质量水平。检查这些工序时一般可按现行标准执行，但是检查过程一定要严格，各项工序质量检查合格后，应签发工序质量检查合格证，上道工序未经检查合格，不得进行下道工序施工。

6.2墙体质量检查

墙体质量检查应在成墙后28天进行，检查内容为墙体的力学性能指标、墙段接缝、墙面检查和可能存在的缺陷。墙体的力学性能指标检查可采取钻孔取芯、注水试验、超声波法、地震透射层析成像法或其他检测方法。墙段接缝检查可采取开挖法和检查孔法。墙体质量是防渗墙防渗效果的保证，质量检查时必须严格进行。

总结

薄型混凝土防渗墙技术早我国的应用越来越广泛，在土坝建设中、水库加固工程中等都起到了越来越重要的作用。我国已有了许多成功的实例，相信经不断的技术改进、发展和实践的完善，该项技术会取得更大的进步。

参考文献：

[1]王天星.混凝土防渗墙在土石坝防渗加固中的应用研究[D].合肥工业大学，2010

[2]杨伟.沪定水电站超百米混凝土防渗墙施工技术[J].施工技术.2010（08）

[3]陈来发.混凝土防渗墙加固技术在病险土坝加固中的应用[J]. 2011（06）