薄壁防渗墙施工工艺

孟耀峰

（河北省水利工程局，石家庄050021）

随着重大水利项目投资的加大，水利建设步伐加快，新建水利枢纽、病险水库的除险加固等项目陆续上马，不管是哪种形式的工程项目都离不开基础处理，而防渗墙是基础处理中最有效的截渗手段之一。薄壁防渗墙具有造价低（是常规防渗墙造价的1/3左右），防渗效果好，质量性能稳定，能充分满足设计要求的特点，故在充分考虑成本的基础上薄壁防渗墙方案无疑是最经济实用的。目前我国成熟的薄壁防渗墙施工工艺有很多种，每种施工工艺都有自身的优越性和弊端，选择一种合理的施工工艺尤为重要。下面结合工程实例就如何合理选择施工工艺作进一步分析。

1 工程概述

某水库大坝为均质土坝，本文针对防洪标准偏低、坝基渗漏等存在的问题进行加固处理，拟采用地下连续超薄墙作为本工程溢洪道及坝基防渗方案。

2 施工工艺

2.1 振动沉模法施工工艺

振动沉模法成墙原理是利用强力振动原理将空腹模板沉入土中，向空腹内注满水泥砂浆，边振动边拔模，水泥砂浆留于槽孔中形成单块板墙，将单板连接起来，即形成连续的防渗板墙。

振动沉模法主要适用于在砂、砂性土、淤泥质土及砂砾石（小粒径）地层中建造混凝土连续防渗墙，造墙深度可达20m，厚8～25cm。其不足之处是对卵石含量高的地层沉入困难，不能沉入基岩和大石块中。目前，受主桩机高度的限制，模板高度只能控制在振动锤到地面间高度内，故造墙深度不能超过20m，不适宜孔深的薄墙施工，故此施工工艺负责部分较浅段施工任务。

该施工工艺的特点是能保证墙体的连续性和完整性；不需要泥浆固壁；每台套设备所需功率为200kW，需要多台套设备时所需动力要求高；设备大，运输和组装较困难；成墙材料为水泥砂浆。

突出特点是功效高，按正常地层每天每台套可完成200m2。通过试验证明，由于本工程地层中含有个别粒径大于200mm砾石，导致成墙困难，模板在受阻严重时变形，导致报废。最终该施工工艺通过一个月的试验只完成610m2的工程量，报废了3套模板，综合孔深、地层、功效、成墙材料等方面，可见该施工工艺在性价比方面并不适宜本工程施工。虽然在北方地区水库除险加固工程中应用不多，但其在南方防洪堤坝和油田截渗领域应用广泛，性价比较高。

2.2 振抓法施工工艺

振抓法成墙原理是利用振动锤提供下切或抓斗斗尖插入地层的振动力，振管传递激振力和输送成槽及成墙的浆液，由液压控制底部抓斗的开启和闭合，抓斗前部的喷射流可超前松动地层，当地层松软时，较大的振动力可直接挤压成槽，遇到砂砾石等较密实地层时，抓斗可往复松动地层并可将较粗颗粒成份抓出槽外，在振动锤和振管的配合下，抓斗的结构较简单，使较薄的抓斗也有较好的抓挖能力。槽孔分两序施工。施工分Ⅰ、Ⅱ序槽孔，Ⅰ序槽孔长2.2m，Ⅱ序槽孔长2.4m。首先施工Ⅰ序槽孔，后施工Ⅱ序槽孔。

振抓法施工由于是振动和抓斗结合一体，具有较好的对地层适应能力，在大直径卵、块石地层中施工有困难，对大于斗体厚度的卵、块石无法施工。由于该施工工艺是在液压抓斗的基础上而来，一般液压抓斗最小规格为30cm（故在方案论证、对比、试验中未考虑），该抓斗是经过特殊改装的，斗厚15cm，斗宽2.4m。该液压抓斗最大开口宽度2.4m，液压抓斗抱合力为2×15t，斗体厚度可根据防渗墙设计要求从15～30cm调整，液压抓斗安装在振杆下端。

该施工工艺的缺点是行走台车为步履式，组装和移动较慢。机架高度为27m，有效工作高度24m，故不能施工较深槽孔。每台套设备所需功率为160kW，需要多台套设备时所需动力要求高。

因为是新机型、新施工工艺有待于今后随着施工经验的增加不断改善，争取在防渗墙工程施工中做出贡献。

2.3 射水法施工工艺

射水法成墙原理是利用水泵及成型器中射水装置形成高速射流，形成很大的冲击力破坏土层机构，水砂土混合回流后，泥砂溢出地面；同时利用卷扬机操作成型器不断上下冲击，进一步破坏土层并切割修整孔壁，形成规格的槽孔；成孔后则采用常规的水下混凝土浇筑法，形成混凝土单槽板（一段墙体），并利用成型器侧向2个喷嘴的特殊装置冲刷单槽板的侧面，然后浇筑下一段墙体，使其两期混凝土连接成连续的防渗墙。造槽施工中先施工Ⅰ期孔，间隔24h以上，再施工Ⅱ期孔。

该施工工艺的特点是成墙厚度22～40cm，成墙深度可达40m，功效一般为每天每台套220m2，每套设备用电150kW。主要适应砂、砂性土、壤土等松散地层，砂卵石地层粒径小于100mm时工效最佳，也可以入较软基岩，但工效甚低。

该施工工艺应用在本工程的缺点是不能形成厚15cm的墙体，因为成型器的厚度为22cm，这对施工单位的成本造成了一定的影响；另外该工艺用电需求较大，对动力提供要求高；用水需求大，水土混合回流后泥沙溢出地面，需要提供很大的储浆池。

该施工工艺通过一段时间试验数据分析，功效为每天每台套成墙120m2。目前已开发出第四代射水机，由于工效高、易操作、成墙质量可靠，在许多堤防、水库防渗工程中得到广泛应用，射水机是本水库混凝土防渗墙工程的主力机型，是该工程的主要施工工艺。

射水法造墙施工的主要工艺流程为：测量放线、先导孔施工→铺设钢轨→槽段划分、射水造墙机安装就位→造Ⅰ期槽孔→清孔验收→泥浆下混凝土浇筑→射水造槽机就位→造Ⅱ期槽孔→清孔验收→泥浆下混凝土浇筑。

2.4 冲击钻施工工艺

冲击钻成墙采用反循环冲击钻机，利用双绳双吊点，配上特制的薄板式冲击钻头，保证了沿防渗轴线平稳钻进，由于墙薄不便排抽渣，用正循环施工工艺解决排渣问题，完全能达到设计要求的各项指标，建造成一个规格的槽孔。该施工工艺有很好的对地层的切削、破碎能力，可以嵌入风化基岩，充分说明该施工工艺适用于任何地层。

该施工工艺的优点是施工设备对地层的适应性强、设备来源广、易操作、造价低，钻机转场方便，不需大量机械，安拆简便。每台套施工设备需要配备3～4人，设备要求场地小，施工平台宽度4.5～5m。综合考虑该施工工艺造价较低，每平米成本在300元左右。

该施工工艺的缺点是工效相对较低，功效一般为每天每台套50m2；但具有广泛的适应性，造墙深度可达50m，这是其他设备不能满足的。另外该施工工艺操作难度较大，一定要保持钻头的平稳，防止前后、左右摆动。开孔时要单冲，钻进2～3m后，再吊入射浆管，钻进过程中，要保持射浆管和进尺同步，防止射浆管过高脱离钻头，达不到清渣效果，射浆管过低或插入地层易发生孔内故障，如果不能很好处理故障，可能导致废孔。

由于该工程的溢洪道、放水洞和灌溉洞周边段地层中砂卵石粒径较大，在坝基土中及砂砾石层中，含有大量的片石、漂石，直径最大达26.5cm，而其他薄壁防渗墙的施工机械都不具备良好的破碎地层能力，故在其他施工工艺无法施工的情况下，该施工工艺主要承担此段施工任务。

3 结语

（1）振动沉模法由于该工程地层原因，不适合本工程施工任务，振抓法施工工艺还不太成熟，振抓机目前没有批量生产，同样不适用在该工程施工中。

（2）射水法施工工艺在施工中投入了6台套射水机械和2台冲击钻机配合完成施工任务，历时140余天，保证了汛前完工的工期节点要求。

（3）近30年薄壁防渗墙发展很快，一般防渗墙造价在1200元/m2；在一些中、小型水库，由于水头较低，受到投资的控制，建议采用薄壁防渗墙施工，造价一般为230～500元/m2，另外其功效高、工期短、质量可靠、经济效益高，所以薄壁防渗墙施工既经济又实用，并可以根据不同地层和场地实际情况合理选择施工工艺。

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