堤防加固工程防渗墙技术要点详解

防渗墙可以作为堤身和地基的防渗体，也可用于挡土、防冲。根据施工工艺的不同，防渗墙可分为槽段式、桩柱式和预制拼装式。特别是射水、锯槽、链斗、多头搅拌桩、插板等薄墙方法可较为经济有效地适用于堤防的垂直防渗。

    一、槽段式防渗墙

    槽段式防渗墙可采用抓斗、冲击钻劈打、轮铣、射水、锯槽、链斗、多头钻等成槽机具分一、二期跳打成槽。按槽厚可分为薄墙(20~60cm)和厚墙(60~120cm)。受机械尺寸所限，抓斗、冲击钻劈打、轮铣等机具仅能形成厚墙，槽孔长度多依据地质条件、混凝土供应强度、施工工艺等确定，多在2~5m间。而射水、锯槽、链斗、多头钻等成槽机具和改进的薄型抓斗（30～40cm）、轮铣(20~60cm)机具可以形成较薄的薄墙。各种机具都有其适用地层的问题，如卵砾石含量高且大的地层，多采用冲击钻造孔，抽桶出渣，甚至采用预爆破或定向聚能爆破作业处理。
    1.成槽 建造槽孔前，多埋设1-2m深的木材或混凝土孔口导向槽板。建造槽孔多采用SiO2和Al2O3比值在3-4间的粘土（有条件时采用澎润土）泥浆护壁，参见表5－5。应保持孔内泥浆浆面在导向槽板30-50cm以内，并大于地下水位1m以上。抽桶或反循环出渣清孔，在造孔完毕后，孔底淤积厚度应小于10cm，孔内泥浆的比重小于1.3，粘度小于30秒，含砂量小于12%。成槽孔斜一般要求要小于0.2-0.4%，一、二期墙厚搭接要大于2/3墙厚，搭接方式有接头管法、钻凿法、双反弧钻法等。
表5－5 泥浆性能表

    2.墙体材料与浇筑 墙体材料可采用混凝土、钢筋混凝土、塑性混凝土、土工膜、自凝灰浆。混凝土、塑性混凝土采用槽孔内下道管泥浆中浇筑成墙工艺。钢筋混凝土则在浇筑前置入钢筋笼。
    塑性混凝土（每方）由水泥（70～220kg）、膨润土（80～150kg）、砂石骨料（1600kg左右）和水组成，常掺入粉煤灰（50～80kg）和外加剂。所制成的混凝土密度为19～21kN/m3，弹模值在200～1000MPa，有较好的变形适应性，28天的抗压强度值大于2MPa，渗透系数在10-6～10-7cm/s。
    自凝灰浆由水泥、膨润土、缓凝剂和水组成，每方灰浆用水泥100～250kg、膨润土30～50kg，浆液密度为12～13 kN/m3，弹模值小于100MPa，有较好的变形适应性，28天的抗压强度值约为0.1MPa，渗透系数在10-6-10-7cm/s。在成槽过程中，该浆液起护壁、悬浮渣削、冷却润滑切削头的作用，槽孔形成后，无需浇筑，自行凝结硬化构成防渗墙。在成槽后的泥浆中加入各种固化材料，即不限制造孔时间，又可根据需要加入各种固化材料和数量凝结硬化形成强度和抗渗性较高的防渗墙，则称之为固化灰浆。
    采用直升导管法浇筑泥浆下混凝土时，其配合比多有试验确定，其骨料一般不大于4cm，入槽坍落度多在18-22cm间。相邻导管间距要小于3m，和槽端的间距1m左右。导管埋入混凝土在1-5m间，按每小时不大于2m的上升速度连续浇筑。
    3.射水法成墙 射水法成墙机主要由造孔机、混凝土搅拌机和浇筑机组成。利用造孔机的成型器内射水喷嘴形成的高速水流（泥浆）切割土层，成型器上下运动切割修整孔壁，采用泥浆护壁，正循环或反循环出渣。槽孔成型后采用导管法水（泥浆）下浇筑混凝土、塑性混凝土或钢筋混凝土形成防渗墙。槽形长为150～200cm，厚为22～60cm，深度可达30m。适应于砂、土层和粒径小于100mm的砂砾石地层，垂直精度为1/300，二序槽孔采用成型器侧向喷嘴冲洗一序槽孔侧壁进行连接。每台班工效可达50～70m2，水泥用量为100kg/m2，造价为150～170元/m2（厚22 cm混凝土墙）。
    4.锯槽法成墙 锯槽法采用锯槽机，主要由近乎垂直的锯管在功率较大的上下摆动装置，或液压装置（又称液压开槽机）驱动下，锯管设置的刀刃切割地层，随锯槽机根据地层状况按0.1～40cm/min的速度向前移动开槽。采用泥浆护壁，正循环或反循环出渣。槽厚可为18～40cm，深度可达40m。槽孔成型后，根据需要可采用导管法水（泥浆）下浇筑混凝土、塑性混凝土或钢筋混凝土形成防渗墙，但需要采用水胀胶囊等隔浆装置隔离开槽区和浇筑区。由于该法连续成槽的特点，可以采用连续铺土工膜（垂直铺塑）和自凝灰浆技术成墙。该法适应于砂、土层和粒径小于100mm的砂砾石地层，垂直精度不会影响其连续性，每台班工效可达50～150m2，造价为150～250元/m2。
    5.链斗法成墙 采用链斗（也可采用旋转式、往复式等方法）开挖沟槽，链斗多为斜卧于槽内，也有直立形式（日本TRD工法）。槽厚可为16～50cm，深度可达15m（TRD工法可达60m），该法适应于砂、土层和含30%以下粒径小于槽厚的砂砾石地层。其浇筑混凝土和铺土工膜方法类似锯槽法成墙。
    6.薄型抓斗成墙 薄型抓斗斗宽30cm，开度1.7～2.8m，挖深16～40m。采用两序施工，槽段以接头管法连接，槽孔长度一般为5～8m。适应于砂、土层和砂砾石地层。每台班工效可达80～100m2，造价为200～300元/m2。

   二、桩柱式防渗墙 

    桩柱式防渗墙可采用回转钻、冲击钻、螺旋钻、多头钻、搅拌钻等成孔机具成孔。墙体材料可采用混凝土、钢筋混凝土、塑性混凝土、水泥土等。采用套打连接成墙。
    多头搅拌桩薄墙是利用多头小直径深层搅拌机，将水灰比为0.8～2的水泥浆喷入土体并搅拌成水泥土墙，适用于粘土、砂土、淤泥质土及少量粒径小于5cm砾石地层。其主要技术性能指标如下：
    1.主机自重：16t；主机外形尺寸：5.5×1.9×18.0m；额定功率：55kW；钻头直径：20～30cm。
    2.成墙最大深度：18m，成墙厚度：10～30cm，渗透系数：10-5～10-8cm/s，抗压强度：0.3MPa以上，渗透破坏比降：200以上。
    3.一般水泥用量为40～60kg/m2,造价70～90元/m2。

    三、预制拼装式防渗墙

    预制拼装式可采用锤击、插板机、射水法等机具和工艺成墙，或者采用槽孔中置入成墙。墙体材料有钢板、钢筋混凝土板等。
    超薄型插板式防渗墙是采用重型液压振动锤（功率300～600kW），将宽度为50～100cm的H型钢板，振动插入成槽，形成厚度为8 cm左右的超薄型插板式防渗墙槽体，利用在H型钢板中设置的管路，注入水泥或水泥膨润土浆液构筑成防渗墙。需要配置功率为600kW ,100t的液压起重机，每小时可完成20～30 m2,每平米约需100～200元。该方法适用于20m内的地层，遇到薄砂砾石层或卵石需要更大功率的顶部振动器，若需嵌入岩石则需进行高压喷射特别处理。
    防渗墙质量检测可采用施工质量检测（预留水泥土试块、动测法、抽芯法、外观开挖、现场静载法）、位移观测（水平位移观测点、测斜管）、堤后地下水水位观测、围井测试等。

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