探讨水利工程防渗施工处理技术应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 探讨水利工程防渗施工处理技术应 用 摘要: 本文结合笔者多年的工作 经验及工程实例，介绍水利水电工程坝 体沥青混凝土防渗墙施工技术和坝基灌 浆施工技术的各个环节，施工工艺及施 工质量的控制，并对坝体、坝基防渗处 理效果及其对水利工程中防渗施工处理 技术的处理方法进行了分析。 中国论文网 /2/view-12908200.htm 关键词: 水利工程；防渗；沥青 混凝土；灌浆；防渗墙 目前，我国小型水利水电枢纽工 程为数众多，它们呈现分布广，坝型多 样的特点，发挥着防洪减灾的重要作用， 同时，为生活用水以及农业灌溉等提供 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 水源。但是，由于这些水电枢纽工程大 多是在很早以前建造的，随着运行年份 的增加，其中的许多工程都存在着不同 程度上的安全隐患，包括渗透破坏、滑 坡、开裂和没治，其中以渗透破坏为主。 渗透破坏主要表现为: 堤身物质组成的不均匀性和填 筑密实度的不均匀性造成的，如部分堤 段堤身壤土为粉细砂、砂壤土或存在孔 洞、裂缝等; 筑堤时未清基，堤身堤 基接触带物质较混杂，存在透水性较强 的砂层、砂土层，导致坝基渗漏、渗透 破坏等。对于不同的坝型、坝基和险病 情况，需要采取不同的处理方法。 一、沥青混凝土防渗墙技术 1. 1 工程概述 某水利枢纽工程以防洪、城镇生 活和工农业供水为主，设计水平年，水 库正常蓄水位为 216 m，死水位为 195 m，防洪限制水位为 213. 37 m，设计洪 水位 218. 15 m，校核洪水 219. 9 m， 水库总库容 86. 11 108m3。该水利枢 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 纽工程主要建筑物包括: 沥青混凝土心 墙砂砾石主坝、黏土心墙砂砾石左岸副 坝、黏土心墙堆石右岸副坝、岸坡开敞 式溢洪道、河床式电站厂房及两岸灌溉 输水洞( 管) 。主坝布置在主河谷内， 建在中强透水的砂卵砾石和含泥砂砾石 层上，最大坝高 41 m，坝顶高程 221. 00 m，坝顶宽 2 m，长 1 658. 31 m。坝 的基本剖面上、下游均采用二级坡。长 期以来，由于坝体上游面出现多条纵横 裂缝，渗漏严重。根据工程具体条件， 对河床部分的主坝拟定了沥青混凝土防 渗墙防渗方案。 1. 2 施工工艺 混凝土防渗墙近几年发展起来的 一种垂直防渗技术，目前已成为粒状地 层的主要防渗手段。其主要优点是能有 效地控制墙厚，墙段之间结合紧密，安 全可靠。本工程根据现场试验和施工的 实际情形，制定了严格的施工工艺过程: 混凝土截水墙浇筑混凝土面处理测 量放线模板架立两侧过渡料填筑 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 沥青混凝土浇筑拆模。具体施工技术 如下： 1) 混凝土截水墙浇筑。该工程 采用锯槽法成墙工艺，在先导孔中，锯 槽机的刀杆以一定的倾角一边做上下往 复切割运动，一边以 0. 81. 5 m/h 的 速度(根据地层状况) 向前移动开槽。被 锯切割下来的土体可由反循环或正循环 方式的排渣系统排出槽外，并采用泥浆 护壁。防渗墙有效厚度，参照一般透水 地基对建筑物基底防渗板桩的防渗性要 求确定水泥粉喷搅拌桩防渗墙设计渗透 系数，然后通过综合论证，在进一步降 低渗透系数的可能性和所产生的工程效 果的基础上，提出经济合理的设计渗透 系数指标及防渗墙有效厚度。其设计有 效厚度 B 按下式计算: ( H1 H2) /BJ ，H1 为截水墙迎水面设计水位 ; H2 为截水墙下游水位; J为根据土 体允许渗透坡降确定的截水墙设计渗透 比降。然后浇筑塑性混凝土，形成宽度 为 0. 20. 3 m 的防渗墙体。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 2) 混凝土面处理。混凝土基础 面和沥青混凝土结合面的控制是工程的 关键。与沥青混凝土相接的混凝土防渗 体面，采用人工凿毛配合高压风枪处理， 将表面的浮浆、乳皮、废渣等全部清除 干净，并保证混凝土表面的清洁干燥。 在干燥清洁的混凝土面上人工涂刷两遍 冷底子油，涂刷均匀，无遗漏空白。待 冷底子油凉干后，至少12 h，涂抹 1 2 cm 厚沥青玛蹄脂，沥青玛蹄脂控 制温度为 180 200。沥青玛蹄脂 用量小时采用人工拌制，用量大时采用 拌和站拌制，避免浪费。 3) 测量放线。通过布设测量导 线或测量控制网，精确施放防渗墙轴线 控制点，定出防渗墙轴线。先导孔一般 采用地质回转钻机配合金钻头钻进套管 固壁，钻取地层芯样，探明地层界线， 确定防渗墙线。要求尽可能减少对原状 地层芯样的扰动，以准确探明相对不透 水层界限和各地层地质情况。 4) 模板架立。模板采用 4 m 的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 钢板制作，单块模板长 125 cm，高 50 cm。钢模板之间用 U 形卡固定连接， 上、下层模板用 12 圆钢加工的 L 形插销连接，上下层模板的竖缝相对应， 安装时采用内撑外拉的方法。站筋、围 檀采用 50 钢管，通过对拉螺栓并用 50 钢管作支架来保证模板的强度、刚 度和稳定性。由于两侧要预先平起填筑 过渡料，在立模上，为了解决基础层热、 软模板下沉问题，决定采用垫钢筋的办 法。钢筋长 50 cm，两端有 10 cm 放在 压实的过渡料上，且在中间 30 cm 的两 端焊有长 5 cm 的挡筋，防止两侧过渡 料回填压实时模板发生位移和变形，确 保沥青混凝土心墙的设计宽度。 5) 两侧过渡料填筑。模板安装 完成验收合格后，用人工配合装载机在 外侧 2 m 范围内进行过渡料铺填。过渡 料每层压实厚度为 40 cm，采用 2. 8 t 自 行式振动碾碾压 8 遍。采用 16 t 振动 碾骑缝碾压过渡料与堰体回填料接缝部 位，使料粒结合紧密，以减小压缩变形。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 6) 沥青混凝土浇筑。沥青混凝 土原材料主要有沥青、骨料、填料，特 殊情况下需要添加掺料。填料是矿料中 粒径 0. 074 mm 的矿粉，它与沥青共 同组成沥青胶结料，将骨料黏结成整体， 并填充骨料的空隙。骨料应尽量选用碱 性岩石加工的或天然的碱性骨料，使沥 青与骨料结合良好。浇筑时根据模板高 度采用分层浇筑，每层浇筑厚度 0. 4 m，从最低处开始向上逐层浇筑。与过 渡料平起施工，流水化作业，全线均衡 上升。为了避免混凝土入仓后离析，将 沥青混凝土仓面进行分段浇筑，用钢板 制作隔挡，分段入仓。 7) 拆模。沥青混凝土入仓浇筑 后，待沥青混凝土表面温度降至 110 左右时脱模。两边模板同时垂直提升， 提升时将黏在模板上的沥青混凝土及时 清理铲掉。 1. 3 应用效果 工程全部施工完成后，工程师根 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 据设计图纸对照施工记录进一步复核现 场施工桩位是否有遗漏; 审查检测单位 的资质等级和技术装备，协助建设单位 确定检测单位。通过及时掌握处理部位 或结构物的动态变化，该防渗施工方案 的运用取得了良好的防渗效果。 二、灌浆施工技术 2. 1 工程概况 一均质土坝，坝基渗漏严重，根 据地质报告，分析主要原因为: 大坝 在施工过程中，清基不彻底，坝体与坝 基接触部位存在渗漏，根据地质报告， 整个坝段坝体与坝基接触部位有一层厚 约 20 cm 腐殖土，土体内含有植物根系、 腐殖质、砾石和砂岩碎屑等杂物，土体 大部分为流塑状态，含水量大，强度低， 为强透水层; 主河槽段坝基为风化砂 岩，表层强风化，筑坝时，破碎风化层 未清到新鲜层面，引起层面、接触面渗 水; 坝基砂岩局部存在节理裂隙或层 间泥化夹层，库区水流随着节理裂隙渗 到下游，在大坝下游坝脚外，砂岩出露 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 地方，渗水随岩石裂隙流出。坝基一至 三层作为本次防渗处理范围。由于坝基 第一层和第二层为土层，适合用高喷灌 浆处理，第三层适合采用帷幕灌浆处理。 因此，本工程中对坝基防渗处理，采用 坝基高喷灌浆与帷幕灌浆结合方案。 2. 2 高喷灌浆施工工艺 高压喷射法就是利用工程钻机钻 孔至设计处理的深度后，用高压泥浆泵， 通过安装在钻杆( 喷杆) 杆端置于孔底 的特殊喷嘴，向周围土体高压喷射固化 浆液( 一般使用水泥浆液) ，同时钻杆( 喷杆) 以一定的速度边旋转边提升，高 压射流使一定范围内的土体结构破坏， 并强制与固化浆液混合，凝固后便在土 体中形成具有一定性能和形状的固结体， 能起到防渗抗渗的作用。其施工工艺可 以分解为以下几个作用过程: 检查喷 水角度: 摆喷前将喷水角度调整到设计 角度，将注浆管调整到设计高程，保证 水、浆、气管道及喷嘴通畅，然后提升 摆喷。调浆: 严格控制浆液比重，每 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 班 4 5 次，当相对密度误差超过 1%应 停喷，调整水灰比。破坏地层: 在泵 压力作用下，形成高速水流，对地层形 成强大的动压力以及沿高压孔隙作用的 水力劈裂力，连续喷射成的土体强度疲 劳，使地层结构破坏。升扬置换: 根 据试验适当提高喷射切割长度，压缩空 气在水束周围形成气幕，减少水束摩擦 力，聚集水流力量，在喷射切割长度的 末端，各种气体、奖液、水与切割下来 的颗粒成分混合，形成混合液，强大气 流使混合液沿孔壁喷射出来时呈沸腾状 态，增强升扬挟带能力，带出地层中的 细小颗粒，使地层结构更坚固整合。 注入浆液搅混: 浆液沿水、气射流切割 掺搅范围充填，使浆液对原地层产生充 填挤压作用，形成液浆良好的平整密度， 控制注浆过程的有效进行。渗透凝结: 在静压灌注作用下，浆液向周围土体孔 隙渗透，形成凝结体，凝结体的形状和 性能可根据工程状况和灌液材料确定， 形成浆液渗透凝结过渡层，从而达到良 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 好强度的防渗功能。 2. 3 帷幕灌浆施工工艺 帷幕灌浆是把一定配合比的具有 流动性和胶凝性的浆液，通过钻孔压入 岩层裂隙中，经胶结硬化后提高岩基的 强度，改善岩基的整体性和抗渗性。卵 砾石层的防渗帷幕灌浆大都采用黏土为 主加少量水泥的混合浆液进行灌注，不 同于在岩石中灌浆。卵砾石层灌浆难以 形成自立的钻孔，故常采用套阀式灌浆、 循环钻灌阀跟管灌浆、打管灌浆的方法。 因受地质条件的限制，不能有效控制浆 液的填充范围，为达到相对较高的防渗 标准，常需采用 3 排以上的灌浆孔。 帷幕灌浆孔宜采用回转式和金刚钻头钻 进。孔位与设计孔位的偏差不得 10 cm，孔深应符合设计规定。采用自上而 下分段灌浆法或孔口封闭灌浆法进行帷 幕灌浆。采用自上而下分段灌浆法时先 导孔仍应自上而下分段进行压水试验。 各次序灌浆孔在灌浆前全孔应进行一次 钻孔冲洗和裂隙冲洗。除孔底段外，各 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 灌浆段在灌浆前可不进行裂隙冲洗和简 易压水。一排相邻的两个次序孔之间， 以及后序排的第一次序孔与其相邻部位 前序排的最后次序孔之间，在岩石中钻 孔灌浆的高差不得 12 cm。 2. 4 应用效果 灌浆属隐蔽工程，必须在施工过 程中强调质量，竣工后要认真检查，灌 浆结束 28 d 后，应在灌浆区钻孔检查， 做压水试验，观察岩芯胶结情况，鉴定 质量。通过多种途径取得数据，互相来 印证，不能