土质围堰套抓成孔回填粘土心墙防渗施工技术

余小虎

摘 要：土质围堰套抓成孔回填粘土心墙与一般防渗架构相比，无论是在工期设置或是成本规划上都近乎合理，尤其在抓床开阔、透水覆盖层较厚状况之下适应能力平稳。本文具体结合围堰工程施工经验进行粘土力学与渗透性能进行科学鉴定，确保后期各类施工方案的顺利进展，为后期水电事业可持续发展奠定深刻适应基础。

关键词：土质围堰；粘土覆盖；防渗功能；调试技术；衔接

0 引言

土质围堰套抓成孔回填粘土心墙通常运用混凝土进行高压旋喷灌输，但是工期相对较长且内部工艺规范要求严格，任何疏忽状况都将造成严重的安全事故，流失一定数量的成本资金；同时为了迎合汛期度汛要求，一般不会在单位枯水期内直接完成。相比之下，运用粘土围堰手段能够合理缩短工期范围，遏制高额数量成本投入，能够顺利应对汛期内部一切不安状况。

1 土质围堰套抓成孔回填粘土心墙搭设原理以及适用状况论述

粘性土一旦进入水中就会引发团粒膨胀现象，材质内部相应地承受不均匀应力影响，使得胶质缓慢溶解并导致团粒水膜加厚，其间内部摩擦力与凝聚力同步减小，土质团粒机理结构自然稳固。日后会凭借自身、土层填土重力以及渗透压力綜合作用，令排水过渡成为单向或者双向形态，并逐渐固结成形；而架构整体防渗能力也是在含水量逐渐均匀前提下获得有效提升。为了真正令水下抛土覆盖层贯彻前期防渗技术指标，就必须适当保留水下抛土体在施工前期呈现的崩解、密实特性，确保项目体系运行过程中不至于经受不住水流冲击并衍生渗流性破坏危机。

1.1 抛投位置水深与流速特征

粘性土被抛入水中后会随着水流冲击扩散，如果流速稳定在0.5m/s以内，流失量也就不会超过15%；相应的水流速度达到1.2m/s时，材质内部机理就会遭受严重破坏并大量流失，并且细粒过分消耗会令水下抛投量扩充并降低覆盖结构防渗性能。所以，技术人员有必要尽量在水下抛投施工期内落实静水压调试职务，将流速缩小至0.5m/s以下。另一方面，在围堰挡水运用过程中，覆盖界面上的过流速度必须做出同步调整，就是做出低于保护措施允许的流速控制策略，杜绝任何激烈冲刷反应，维持覆盖结构完整性与防渗功效。需要特别注意的是，抛土工序中水深极限值与材料特性关联极深。当粘粒本身归属于含水量丰富的导体时，在水中不会轻易崩解且沉降速度快，尤其在保留水深适应条件，因此可以在深水内部实现抛填；相反如若内部粘粒含量不足就会导致重要土料的瓦解，下沉时间与水深成正比例关系，也就是说这类土相对不适用于深水抛投工程项目。依据过往水中抛填实验经验分析，涉及砾质土不允许在水深高于12米条件下进行抛投，而粘粒含量较丰富的次生黄土能够在13m水深位置形成1.46g/cm干密度凝结效果，其间覆盖体系渗透系数也会达到5cm/s。

1.2 覆盖结构地基形态

实施此类施工项目需要确保抛投区地形结构的平整前提下，适当向堰体方向倾斜，堰基如若高低不平会导致水下抛土覆盖层厚度不均劣势结果，情况严重时令抛投量急剧增长并在覆盖层轻薄位置产生集中渗流现象。但是主动向堰体外部倾斜坡度不高于自然稳定边坡时，覆盖层相对就会完整一些。为了切实稳固边坡基础，需要抛投足够数量的粘土。而当地形斜坡程度超过水下抛投自然边坡时，覆盖层自然难以完善。为了科学抑制此类隐患滋生，现场技术人员可以考虑应用石渣挡土堤予以防护，进而全面稳定水下抛土体。

2 粘土材质选用标准研究

在水下进行粘土覆盖主要是为了强化堰基防渗性能，所以抛出的土料需要在水下完成崩解与固结程序，赋予管制面域特有的防渗功效，主动迎合边坡稳定需求。

首先，土质选取上尽量确保天然含水量较高的可塑肥粘土，杜绝硬质且粉粒含量高且粘粒含量低于的17%的土质。

其次，土料含水量检测上需要透过科学实验材料证明，须知一般粘土等对水下抛土体防渗性能会造成深度影响。

再次，抛土块径确认过程中由于粘圭特殊材质性能影响，包括块径过大会令水中不易软化等会衍生体系架空现象；过小会令粘土未沉入水底就瓦解完毕，后期土体含水量充裕且难以固结，制约抛土覆盖层稳定功效。因此技术人员在土质块径控制上最好稳定在10～20cm之间，同时依照块径不超过两倍含水量变化规则进行深度精确计算。例如：某类工程项目在设置低水围堰过程中，上游土体块径控制在10～20cm内部，仅仅少许达到30cm。发现部分超径土块已经被以崩解的小土块所包裹并架空，因为大土块在水中表层湿润软化现象显著，同时会在上部土重力引导下进行内部机理因素相互积压。使得抛土初期形成的架空区逐渐溃散。

最后，崩解速度调试上需要结合粘土化学性质与颗粒组成规则进行同步确认。需要注意的是，钙粘性土亲水性能不稳且容易引发分解状况；而钠粘土亲水性能较强且遇水容易分散。而肥粘土在实现浸水半小时后材质崩解量也不会超出5%，后期崩解速度会随着含水量减少而逐渐缓慢。按照客观视角审视，5cmx5cmx5cm土块入水后能够在15s内完全浸透，并且部分湿化崩解土料对于水下抛土模式适应能力更强。

3 施工其间相关工程力学性质解析

向水中抛填的粘土材质需要保留适当的密度与含水量特征，尤其在坡脚外延水平位置结构工程力学性质分布较为均匀，土体深度方向土体密度与防渗性能会缓缓增长。

3.1 水中抛土覆盖结构外观形态

壤土自身凝聚力度不足且在水中沉降期间崩解速度飞快，因此施工人员在进行此类抛填工序时会在覆盖层表面进行流动性细粒沉积效果补充；而依靠粘土完成抛填动作的覆盖层面仅仅在坡肢位置就会自动形成保有流动性的细粒沉积层，坡面由此变得平缓起来。

3.2 粘土覆盖层颗粒组成模式

结合水下粘土覆盖层异质化厚度状况进行取样实验分析，发现处于水中的粘土材质在形成覆盖层过后，除了坡脚位置一般不会因为粗细颗粒分离而同步滋生分层沉积迹象。但现实中水下如若抛投砾质土时，会在粗细颗粒分离过程中激发分离沉积特征，令粗颗粒透过顶部向下逐渐堆积，粒径均匀粗颗粒大部分便会在坡脚底层凝结。因此在进行水下抛投粘性土或者风化砂混合物料阶段中，针对结构分流与防渗性能进行综合鉴定是十分必要的。

3.3 防渗性能

向水下抛投的粘性土后期渗透系数基本都会达到10-4cm/s，并且会透过土料粉粒减小而逐渐扩充。如若颗粒含量不能超过12%，抛投体渗透系数自然就大于上述标准值，既定覆盖防渗指标就难以充分落实。须知超过塑限含水量的粘土形成的水下抛填体，基本上呈现出团粒与块粒结构形态，架空现象广布，渗透系数高涨，但是个中情况会随着时间推移产生变化。当渗透系数逐渐趋近并低于标准值时，特别是在垂直渗透状况之下，壤土崩解性能就会提升，其间抛填体基本不会轻易形成连续格式的渗流渠道，受到滲透压密作用特征相对明显一些；而粘土却产生完全相反的结果。所以，在统一密实条件下，壤土渗透系数不会超过粘土；而在水平渗透空间下，壤土又会容易受到冲击力度影响而溃散，令其渗透破坏性能不超过粘土材质。

4 粘土心墙防渗施工技术措施补充

造墙具体采用自凝灰浆、钻喷一体化、常规高喷三种工艺组合施工。自凝灰浆由水泥、膨润土、缓凝剂、分散剂与水配置而成，在用抓斗、反铲挖槽过程中，将这种浆液注入槽孔中，起固壁作用，固化后为防渗墙体。在我国虽有应用的工程实例，但在大型水电站土石围堰防渗工程中尚未应用。据规模施工前的现场试验结论看：墙体强度低，墙下第一段灌浆有被掏空的可能，宜布置在堰体填筑最早，造墙时段最长的部位，以便对墙下帷幕进行重复灌浆。由于浆液固化时间虽然可通过配比调节，但调节范围只限于24h内，当槽深较大难以在浆液固化之前成槽时不宜采用，故布置在右侧。钻喷一体化实际是常规高喷钻、喷合一的改进工艺。常规高喷钻、喷分离，施工工序有：造孔→移开钻机→喷机就位→孔口试喷、下喷管→上提开喷等。一体化简化为：钻孔→投球、上提开喷二道，工效大大提高。常规高喷一般用合金钻头或金刚石钻头及其它冲击等钻头成孔，一体化钻具采用石油勘探牙轮钻头，其结构特殊、寿命长、钻进速度快，能适应各种地层全断面钻进。鉴于一体化为改进工艺、新设备、新机具，工艺经验不多，为确保工程质量和工期，施工布置时将其放在常规高喷之间以备一体化设备出现问题时常规高喷补救。

5 结语

综上所述，实施粘土覆盖形式的心墙防渗工程并不如想象般困难，须知粘土覆盖柔性效应强烈且需要与填土体、岸坡以及现浇混凝土材质合成一体，才能全面适应心墙地基变形现象；随着泥沙不断淤积，实际上墙体结构防渗功效全面提升。由此可见，此类技术手段是值得在围堰挡水建筑中大力推广的透水地基防渗手段。

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