摘 要：近2 0 年來, 通過對滲流理論的究, 根據(jù)滲流原理發(fā)展了許多治理堤坎的技術(shù)與方案。本文將綜述近年常用的混凝土防滲墻技術(shù)，同時也展望了未來發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞：防滲墻 防滲墻 前景
中圖分類號：TU72 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-0534(2007)01(b)-0204-02
我國已建成江河堤防工程總長20 余萬km,但堤防工程的主體—防洪大堤90% 以上為就地取材填筑的土堤。由于筑堤的歷史條件、筑堤材料、自然環(huán)境等復(fù)雜因素, 目前我國有70% 的城市未達(dá)到防洪標(biāo)準(zhǔn),50% 的海堤未達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn),40% 的水庫帶病運(yùn)行,蓄滯洪區(qū)安全建設(shè)嚴(yán)重滯后。大部分堤防隱患仍然較多,每遇高位洪水時,就會出現(xiàn)管涌、流土、接觸沖刷、接觸流土等各種險情。混凝土防滲墻能最有效地截?cái)喔黝悵B水通道,可以處理大部分存在滲透穩(wěn)定問題的地基，并有效降低防區(qū)內(nèi)地下水水位，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到建筑物的安危, 因此對混凝土防滲墻施工過程中的質(zhì)量控制至關(guān)重要。在總結(jié)以往堤基加固防滲工程措施經(jīng)驗(yàn)及目前土木工程防滲新技術(shù)、新材料、新工藝的基礎(chǔ)上,加大力度、盡快研究出混凝土防滲墻施工新技術(shù)及新設(shè)備已屬當(dāng)務(wù)之急。
1 混凝土防滲墻常用技術(shù)的關(guān)鍵工序
混凝土防滲墻于20 世紀(jì)50 年代初在意大利和法國開始使用, 隨后各國相繼引進(jìn)和推廣。與此同時, 我國也開始對混凝土防滲墻進(jìn)行研究、試用和發(fā)展。結(jié)合幾十年來的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，在這里介紹一下各種技術(shù)在具體運(yùn)用的關(guān)鍵工序：
1.1 導(dǎo)墻的作用
是為開挖機(jī)具導(dǎo)向, 保護(hù)槽口、承重等。由于防滲墻每一槽段的施工周期較短，為降低工程成本，應(yīng)盡量使用可周轉(zhuǎn)使用的鋼結(jié)構(gòu)導(dǎo)墻,如使用混凝土導(dǎo)墻時其斷面盡量縮小，一般為高×寬= 50cm × 30cm 的矩形。
1.2 材料
防滲墻一般采用一級配塑性混凝土為墻體材料,這種材料強(qiáng)度和變形模量均很低,適應(yīng)地基變形的能力強(qiáng),抗?jié)B性能好,滲透系數(shù)小于1 × 10-6cmPs 滲透破壞比降可達(dá)300 以上。
1.3 墻的連接
墻的連接多采用“接頭管法”, 也可采用“切削法”或其他方法, 墻段連接是該項(xiàng)技術(shù)的難點(diǎn)之一。起拔工藝。正確確定接頭管的起拔時間,是該工法成敗的關(guān)鍵,接頭管起拔應(yīng)在混凝土初凝前進(jìn)行。對某一具體工程,除了依據(jù)初凝時間、還要考慮氣溫、混凝土配比、混凝土面上升速度、接頭管埋深等因素。
通過試驗(yàn)來選擇最佳拔管時間,接頭管起拔時所形成的接頭孔,必須及時用泥漿充填, 否則會造成混凝土及覆蓋層的坍塌。
2 混凝土防滲墻若干施工技術(shù)
2.1 混凝土超薄防滲墻施工技術(shù)
一般采取“兩鉆一抓法”成槽、防滲墻接頭采用在接頭管上抹油、裹膜的“接頭管法”新工藝對混凝土超薄防滲墻進(jìn)行施工，保證了防滲墻的施工質(zhì)量。另外，一般要對個別檢測有缺陷的接頭處，采取高壓旋噴進(jìn)行處理。泥漿采用膨潤土及燒堿、C M C 等進(jìn)行配制, 其黏粒含量大于5 0 ，塑性指數(shù)大于20，含砂量小于5 ，二氧化硅與三氧化二鋁含量的比值為3-4。施工前要先向?qū)蚩變?nèi)灌入泥漿，泥漿面保持在導(dǎo)墻面以下3 0 -5 0 c m ，抓槽時抓斗沿導(dǎo)墻挖土，挖槽過程中及時向孔內(nèi)補(bǔ)充新鮮泥漿，使孔內(nèi)泥漿始終保持在導(dǎo)墻面以下30-50cm，以維持孔內(nèi)泥漿側(cè)壓力，防止孔壁坍塌，同時定時檢測孔內(nèi)泥漿性能指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)指標(biāo)參數(shù)有變化立即進(jìn)行調(diào)整。采用抓斗直接排渣的方法進(jìn)行清底，抓斗伸入孔底將孔底殘留物以同體方式排出槽孔外，而槽孔內(nèi)泥漿的密度及含砂率指標(biāo)變化不大，可以減小換漿工作量。加快施工進(jìn)度。防滲墻接頭采用接頭管施工，接頭管采用焊接管，直徑3 3 0 m m , 壁厚l 0 m m ，待一序槽成槽之后，在管壁抹上一層潤滑油，再在表面裹上一層塑料薄膜，將接頭管捕入至設(shè)計(jì)深度。在接頭管管壁抹潤滑油及裹上一層塑料薄膜的主要目的是：減小管壁與混凝土的摩擦力，使在拔接頭管的過程中拔管容易，以免對已澆槽段混凝土的破壞，影響接頭質(zhì)量。
2.2 塑性混凝土防滲墻施工技術(shù)
近幾年來隨著防滲墻施工工藝的日臻完善成熟。防滲墻在病險水庫除險加固項(xiàng)目中也愈加廣泛被設(shè)計(jì)采用。混凝土防滲墻為了適應(yīng)土石壩的變形需要，通常采用塑性混凝土防滲墻方案，其主要特點(diǎn)在于適應(yīng)變形能力強(qiáng)，克服了常規(guī)( 剛性) 混凝土的許多缺陷，在國內(nèi)水電工程中不乏成功應(yīng)用的實(shí)例。其所采用的塑性混凝土是一種摻有大量粘土或膨潤土的新型墻體材料，對普通混凝土防滲墻的墻體物理特性進(jìn)行了很大改性，具有彈性模量低、極限應(yīng)變大、能適應(yīng)較大變形、有利于改善防滲墻體的應(yīng)力狀態(tài)等優(yōu)點(diǎn)，同時還具有一定的抗壓強(qiáng)度、防滲性能好、節(jié)約水泥、施工較方便等優(yōu)點(diǎn)，是一種很好的防滲墻體材料。塑性混凝土防滲墻的施工由以下幾個工藝過程組成：導(dǎo)向槽和施工平臺準(zhǔn)備- 造孔成槽- 泥漿護(hù)壁- 混凝土澆筑。導(dǎo)向槽中心線要與防滲墻中心線一致，主要起支撐上部孔壁及造孔澆筑的導(dǎo)向作用。導(dǎo)向槽大多采用鋼筋混凝土墻，凈寬一般大于設(shè)計(jì)防滲墻寬10~20cm 左右，深度視上部土層情況而定，如上部為砂礫石料導(dǎo)向槽深度控制在1 . 5 ~ 1 . 8 m ，如地層為心墻，填筑質(zhì)量尚好,深度一般在1.2~1.5m 之間，而且導(dǎo)向槽混凝土配筋也可適當(dāng)減少，降低成本，提高工效。造孔是塑性防滲墻施工的主要工序，要妥善而周密地做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。造孔要按照預(yù)先劃分好的槽孔進(jìn)行，槽孔劃分的原則是盡量做到墻段接頭少，有利于快速、均衡和安全施工。
2.3 沖切成槽建造薄壁混凝土防滲墻技術(shù)
混凝土防滲墻成槽方法多種多樣，但對于砂卵石和風(fēng)化基巖，目前還沒有一種很好的施工方法。沖切成槽法是在原沖擊成槽建造混凝土防滲墻的基礎(chǔ)上，用扁鉆頭代替圓鉆頭，用泥漿循環(huán)系統(tǒng)代替抽砂筒排渣，并對施工工藝加以改進(jìn)而形成的一種新的薄壁防滲墻施工方法。
由于沖切鉆頭重，開鉆容易碰撞孔壁造成孔壁坍塌，為了保護(hù)槽口和控制槽孔的垂直度，在沖切成槽前必須澆筑混凝土導(dǎo)墻。導(dǎo)墻間槽一般寬30~40cm，槽口兩側(cè)混凝土厚30~50cm，深80~100cm，墻體混凝土強(qiáng)度等級為C15。沖切成槽施工對泥漿制備、泥漿性能、泥漿循環(huán)系統(tǒng)的要求與通常的防滲墻、鉆孔灌注樁造孔沒有本質(zhì)的區(qū)別，只是沖切成槽對泥漿的循環(huán)要求更高。
因?yàn)閺臎_切的機(jī)理來看，地層受沖擊，泥渣難以懸浮，從沖切鉆頭的結(jié)構(gòu)來看，扁板狀的鉆頭也不象籠式鉆頭那樣，泥渣容易被泥漿攜帶出，因此，加強(qiáng)泥漿循環(huán)，對于提高鉆進(jìn)速度顯得尤其重要。施工時，除安裝正循環(huán)系統(tǒng)外，在槽孔內(nèi)還安設(shè)氣舉反循環(huán)裝置定時抽吸。氣舉反循環(huán)采用2.6m3 ／ min 的空壓機(jī)供風(fēng)，出漿管為108mm 的套管，出漿管徑大，便于粗顆粒快速排出，大大提高了沖切速度。接頭管采用146mm 的套管，鋼管外壁必須保證光滑，在下接頭管前表面刷脫模劑。
混凝土澆筑結(jié)束后，待混凝土初凝，轉(zhuǎn)動接頭管，混凝土終凝后及時用液壓拔管機(jī)拔出接頭管。一、二期槽孔形成半圓形搭接形式，保證了防滲墻接頭的止水效果。由于塑性混凝土的強(qiáng)度不高，所以也可不埋接頭管，直接采用鉆鑿法進(jìn)行防滲墻接頭的施工。
3 未來發(fā)展前景展望我國的水能資源開發(fā)程度僅為15% 左右,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家水平。我國的水資源時空分布很不平衡, 早澇災(zāi)害頻繁。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展, 水利建設(shè)、水能資源的開發(fā)都面臨著極大的機(jī)遇。我國的城市化進(jìn)程任重道遠(yuǎn), 老城改造、新城建設(shè)、交通、環(huán)保 工程等等,都需要建設(shè)大量的混凝土防滲墻和其他地下連墻。可見, 混凝土防滲墻技術(shù)有廣泛的市場需求, 其發(fā)展前景看好。因此，通過對現(xiàn)有狀況的分析，根據(jù)水利建設(shè)現(xiàn)狀及發(fā)展的要求，混凝土防滲墻施工技術(shù)及設(shè)備主要研究方向?yàn)椋菏紫仁堑统杀尽⒏哔|(zhì)量：以往的堤防工程中，除上述板柱灌注法以外，普遍都因?yàn)榧夹g(shù)及設(shè)備原因，使墻體過厚，所需水泥量過多，成本很高。因此，必須設(shè)計(jì)出超薄連續(xù)的防滲墻施工技術(shù)及設(shè)備。提高墻體深度：在堤防工程中，有些地層要求墻體能夠深入30m 以下，而現(xiàn)有設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中大多數(shù)都限制了墻體的施工環(huán)境及深度。因此，開發(fā)研制出能適應(yīng)任何不同地質(zhì)條件并對墻體深度不限的防滲墻施工設(shè)備已成為重要課題。施工現(xiàn)場布置緊湊化，施工過程簡單化：由于堤防建設(shè)的特殊性，在施工過程中，施工現(xiàn)場場面鋪設(shè)不宜過大，而且必須盡量縮短施工工期，使施工過程簡單。
參考文獻(xiàn)
[1] 喬世珊.水利發(fā)展與技術(shù)裝備.建筑機(jī)械,2001.
[2] 牛運(yùn)光.土壩安全與加固.中國水利水電出版社,1998.
[3] 馬建華.適用于長江中下游干流堤防堤基垂直防滲的新技術(shù).水利水電技術(shù),2001.
[4] 陳武林.混凝土及其在三峽工程二期圍堰防滲墻的應(yīng)用研究綜述.重大工程,1996.
[5] 馬迎春.混凝土防滲墻施工技術(shù)綜述.黑龍江水利科技,2005.
[6] 董哲仁.堤防除險加固實(shí)用技術(shù)[M].2005.[7] 肖恩尚.混凝土防滲墻接頭拔管工藝研究[M],2006.
[8] 左鳳霞,王騰飛.混凝土防滲墻施工新技術(shù)[M],2006.
