水库大坝混凝土防渗墙设计要点浅析.docx

水库大坝混凝土防渗墙设计要点浅析 【摘要】本文根据混凝土防渗墙技术的发展现状，结合实际情况，介绍混凝土防渗墙（指机械造（挖） 槽，泥浆护壁、混凝土浇筑） 设计要点。 【关键词】水库大坝； 混凝土；防渗墙；设计 1 混凝土防渗墙概况 混凝土防渗墙是利用造（挖）槽孔机械设备，借助泥浆的护壁作用，在地下挖出窄而深的槽孔，并在其内浇注混凝土而形成一道具有防渗功能的连续的地下墙体。混凝土防渗墙自身要能满足强度和变形的要求，有足够的抗渗性和耐久性，能有效地截住渗透水流，控制渗流量，墙体渗透比降和出逸比降均满足设计要求。混凝土防渗墙设计的主要内容有：造槽孔工法比选；总体布置；墙厚比选；墙体材料比选；泥浆比选；细部设计；设计指标和质量要求。 2、造槽孔工法比选 常用的造槽孔工法主要有冲击式钻进法（钻劈法） 、冲击式反循环钻进法、射水法、锯槽法、抓斗挖槽法（抓取法） 和双轮铣槽法等，施工中又有两种或两种以上工法的组合，如“两钻一抓”法、“两钻三抓（铣） ”法和“铣、砸、爆“法等组合方法，以抓斗挖槽法和双轮铣槽法为先进。 2.1 冲击式钻进法 冲击式钻进法是利用曲柄连杆机构将回转运动变为往复运动来提升和下落钻头，利用钻头提升后自由下落的重力冲击孔底，使土层（或岩石） 破碎而进行钻进，并用一定浓度的泥浆护壁（泥浆会在钻孔孔壁上形成泥皮，在泥浆压力作用下使孔壁保持稳定而不坍塌，并能防止泥浆渗漏） ，当孔底的钻渣逐渐增加以后，取出钻头放入抽筒掏渣，成孔后采用水下直升导管法浇注混凝土，混凝土靠自重和自流平衡特性而至密实形成一段混凝土墙体，墙段间一般用钻凿法连接。冲击式钻进法是世界上最早采用的工法，该工法在各种土、砂层、砾石、卵石、漂石、软岩、硬岩中都能使用，工效较低。国产主要机型是CZ ―22和CZ ―30 型，钻具包括钻头和抽筒两部分，钻头又可分为空心钻头、一字钻头、十字钻头、圆钻头、角锥钻头和双反弧钻头等。 2.2 冲击式反循环钻进法 冲击式反循环钻进法是在冲击式钻进法的基础上，在空心套筒式钻头中心设置排渣管，利用反循环砂石泵将钻渣与循环浆液经排渣管及循环管路，从孔底连续地抽入设在地面的泥浆净化装置进行净化，净化后的泥浆经循环浆池注入槽孔循环使用，通过这一循环，钻机完成钻进及排渣作业，直至造孔完毕。由于采用反循环出渣方式，从而大大提高了钻进效率。冲击式反循环钻机最早由法国公司在20世纪50年代研制成功，我国水利水电基础工程局于20世纪90年代研制成功CZF - 1200型冲击式反循环钻机，同时地矿部门也研制成功CJF -20型冲击式反循环钻机，目前国产机型主要是CZF ―1200、CZF ―1500、CJF ―20 和CJF ―12 型。 2.3 射水法 射水法是利用水泵送水至成形器中的射水装置所形成的高速射流和成形器及导水管本身的冲击力，以及向下移动时成形器内刀片的切削等作用，破坏土层结构，水土混合回流后泥沙溢出地面（三代机是在成形器中设置排渣管用反循环砂石泵抽出地面） ，利用卷扬机操纵成形器不断地上下移动，切削修整孔壁，造成有规则的槽孔，并用一定浓度的泥浆护壁。成孔后采用水下直升导管法浇注混凝土，混凝土靠自重和自流平特性而自密实形成一段混凝土墙体，利用成形器侧向水喷嘴冲洗一期槽孔混凝土的侧面，使一、二期混凝土连接紧密，形成地下连续防渗墙。该工法适用于粒径小于10 cm 的砂土、粉土、粘土地基，具有工效高、造价低的特点。射水法1982 年由福建省水利科学研究所开始研究，目前已发展到第三代机型。 2.4 锯槽法 锯槽法是利用锯槽机带动锯管锯割地层，锯出有规则的槽孔，并用泥浆护壁，在锯管上设置排渣管，用反循环砂石泵出渣，再以混凝土等成墙材料置换护壁泥浆，形成具有一定强度和防渗性能的连续墙体。该工法仅适用于松散的砂土、粉土、粘土地基，工效较高。锯槽法是由东北岩土工程公司1990 年开发的一种薄防渗墙施工方法。 2.5 抓斗挖槽法 抓斗挖槽法是指蚌（蛤） 式抓斗，利用机械作用并借助斗体的自重，打开和关闭斗门抓取土体并将其带出孔外，同时用泥浆护壁的一种挖槽工法。成孔后采用水下直升导管法浇注混凝土，混凝土靠自重和自流平特性而自密实形成一段混凝土墙体，墙段连接一般选用接头管（板） 法。该工法适用各种土层和软岩，特别适合于在含有小漂石和石块的地基中挖槽。新型抓斗大多配有测斜和纠偏装置，可调整抓斗斗体角度，使挖槽垂直精度达1P500 以上。抓斗挖槽法具有墙体整体性好、厚度均匀、适用地层广、工效高的特点。液压抓斗在粘土层中施工工效一般可80～100 m2P台班。抓斗最早使用时是用钢丝绳来悬挂并进行控制的，20 世纪60 年代后期开始使用液压抓斗。根据抓斗的结构特点，可把抓斗分成钢丝绳抓斗、液压抓斗、导杆式抓斗和混合式抓斗等，主要由意大利、日本、英国和德国等国生产，我国