垂直防滲加固處理方法在水利堤壩工程中的選擇

陸明志，孫遠(yuǎn)見

（1.江蘇省水利建設(shè)工程質(zhì)量檢測站，江蘇揚(yáng)州225000；2.徐州市水利工程建設(shè)監(jiān)理中心，江蘇徐州221000）

垂直防滲加固處理方法在水利堤壩工程中的選擇

陸明志*1，孫遠(yuǎn)見2

（1.江蘇省水利建設(shè)工程質(zhì)量檢測站，江蘇揚(yáng)州225000；2.徐州市水利工程建設(shè)監(jiān)理中心，江蘇徐州221000）

垂直防滲加固處理技術(shù)較多，但在水利堤壩加固處理工程中，比較適用的有防滲墻技術(shù)、高壓噴射注漿技術(shù)、深層攪拌法加固技術(shù)、振沖法加固技術(shù)等。如何科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)地選擇一種處理方法，是工程成功實(shí)施的關(guān)鍵。力圖通過其理論、工作原理和施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)各種垂直防滲加固處理方法進(jìn)行分析、比較，從而將垂直防滲加固處理方法歸類，為垂直防滲加固處理方法在水利行業(yè)中得到合理推廣和應(yīng)用提供參考。

機(jī)械垂直鋪塑；“射水法”液壓抓斗成槽；振動(dòng)沉模；高壓噴射灌漿；振孔切槽高噴；多頭小直徑

1 概述

目前，在水利工程中對(duì)堤壩進(jìn)行垂直防滲加固的方法很多，工程經(jīng)驗(yàn)成熟且運(yùn)用較多的主要有：機(jī)械垂直鋪塑施工工藝建造以塑膜為主的防滲帷幕、“射水法”施工工藝建造薄壁地下砼（塑性砼）防滲墻、液壓抓斗成槽施工工藝建造地下砼（塑性砼）防滲墻、振動(dòng)沉模工藝建造防滲板墻、高壓噴射灌漿工藝建造防滲墻、振孔切槽高噴、多頭小直徑深層攪拌法建造水泥土防滲墻等。在水利除險(xiǎn)加固工程中，防滲效果的好壞，取決于處理方案的選擇。如何選擇運(yùn)用垂直防滲加固處理方法，在工程完成后達(dá)到防滲效果，充分發(fā)揮建筑物的防滲功能，必須遵循以下原則和方法。

2 垂直防滲加固處理方法的選擇原則

（1）功能性原則：必須滿足工程的功能目的和設(shè)計(jì)要求；

（2）可實(shí)施性原則：處理方法的工程規(guī)模、有關(guān)參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)，在目前的技術(shù)水平條件下是可以實(shí)現(xiàn)的；

（3）經(jīng)濟(jì)性原則：處理方案通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，投入產(chǎn)出分析，在滿足功能性要求的前提下，工程造價(jià)較低，項(xiàng)目概、預(yù)算合理；在確定采用該方案后尚應(yīng)采用先進(jìn)技術(shù)，優(yōu)化方案，合理使用材料；

（4）環(huán)境和安全性原則：采用的處理方案應(yīng)當(dāng)避免工程污染環(huán)境或污染最??；能保障堤防結(jié)構(gòu)和相鄰建筑物安全，保證施工人員的安全。

3 垂直防滲加固處理方法的工藝介紹

（1）機(jī)械垂直鋪塑施工工藝：機(jī)械垂直鋪膜技術(shù)是通過主傳動(dòng)軸帶動(dòng)一套長刀臂上安裝了刮板的鏈條循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，利用鏈條上的刮板對(duì)原狀土進(jìn)行刮、削，將土體帶出地面，隨著刀臂向下傾斜形成滿足設(shè)計(jì)寬度、深度要求的溝槽，并充灌漿液進(jìn)行槽孔護(hù)壁，利用鋪膜裝置在溝槽內(nèi)鋪設(shè)聚乙烯土工膜，再用土回填溝槽，形成以塑膜為主的防滲帷幕；通過牽引裝置帶動(dòng)傾斜刀臂不間斷前進(jìn)，成卷塑膜向前聯(lián)接、鋪設(shè)，最終形成連續(xù)防滲帷幕，以達(dá)到工程截滲的目的。

（2）“射水法”施工工藝：其主要原理是運(yùn)用大流量、大壓力射水沖切土層，通過成槽器底部的刀刃切削修整孔壁。建造規(guī)則槽孔后，用導(dǎo)管法進(jìn)行水下砼澆筑成墻。施工中采用間隔施工法，即先建造若干個(gè)單號(hào)墻體，待其砼初凝后，在單號(hào)墻間插建雙號(hào)槽孔并澆筑成槽；重復(fù)上述步驟，建成連續(xù)的地下防滲墻體。在插建雙號(hào)墻體時(shí)，打開成槽器兩側(cè)的側(cè)向噴清洗裝置對(duì)連接面進(jìn)行清洗處理，以保證連接面清潔和砼結(jié)合牢固。

（3）液壓抓斗成槽施工工藝：采用液壓抓斗設(shè)備沿事先修筑并分割好段長（一般段長為6m）的鋼筋混凝土導(dǎo)墻中抓取土體，同時(shí)注入優(yōu)質(zhì)泥漿進(jìn)行槽孔護(hù)壁，待槽段挖至設(shè)計(jì)深度后，下設(shè)預(yù)制隔樁及鋼筋籠，然后采用導(dǎo)管法進(jìn)行水下灌注混凝土成墻。成槽采用間隔法施工，墻體混凝土澆筑根據(jù)槽段的長度采用單導(dǎo)管澆筑或雙導(dǎo)管澆筑。

（4）振動(dòng)沉模施工工藝：運(yùn)用大功率、高頻率振動(dòng)錘將H形空腹鋼模板振動(dòng)沉入土體至設(shè)計(jì)深度，在起拔模板的同時(shí)連續(xù)灌注防滲墻體材料，邊提邊灌，形成單元防滲板體。為保證單元板體之間連接可靠，防止單元板體間垂直分叉，施工時(shí)采用雙模板（A模和B模）交叉連續(xù)施工法，保證防滲墻體的連續(xù)性和可靠性。該技術(shù)的主要特點(diǎn)是：單元墻體間接縫連接緊密，厚度薄且均勻，施工速度快，一次成墻深度深，施工質(zhì)量可靠。

（5）高壓噴射灌漿工藝：先利用鉆機(jī)引孔至設(shè)計(jì)深度后，將三管噴具下至設(shè)計(jì)深度，通過高壓水切割造槽，控制噴嘴擺角，壓縮氣保護(hù)水射流射程，經(jīng)過切割、攪拌、升揚(yáng)置換等作用，利用水泥漿液充填槽孔，形成水泥土固結(jié)體防滲墻。

表1 垂直防滲加固方法比較一覽表

（6）振孔切槽高噴工藝：振孔切槽高噴工藝是在普通高壓旋噴基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新工藝。振孔切槽高噴將成孔與噴射灌漿有機(jī)聯(lián)系在一起，振動(dòng)鉆桿即是旋噴漿管，振孔方法是采用頂驅(qū)式振動(dòng)器與液壓動(dòng)力頭以振動(dòng)回轉(zhuǎn)工藝成孔，振動(dòng)成孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，通過一種特殊裝置，可將底孔堵塞，讓沖洗液的漿液從側(cè)向的噴嘴噴出。然后振動(dòng)器停止工作，振動(dòng)鉆桿即轉(zhuǎn)換為噴漿管，旋轉(zhuǎn)提升振動(dòng)鉆桿而形成旋噴灌漿。

（7）多頭小直徑深層攪拌工藝：在移動(dòng)支撐機(jī)上的三支點(diǎn)垂直立柱導(dǎo)桿上裝載著挖掘攪拌裝置，5根掘削攪拌軸將回轉(zhuǎn)動(dòng)力傳至下面的挖掘頭，同時(shí)通過3孔送漿、2孔送氣、5軸掘攪、三維作業(yè)、跟蹤監(jiān)控，在原有位置將基土和水泥混合攪拌成均勻的地下連續(xù)墻的施工技術(shù)。水泥土攪拌樁截滲墻是以水泥作固化劑，通過樁機(jī)在地基深處就地將土體和固化劑強(qiáng)制拌和，利用固化劑，土體和水之間所產(chǎn)生的一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，使土體硬結(jié)成具有良好的整體性、水穩(wěn)定性、不透水性，并具有一定強(qiáng)度的水泥土防滲墻，以達(dá)到截滲的目的。

4 垂直防滲加固處理方法的特征比較分析

水利工程建設(shè)中，各種垂直防滲加固處理方法有各自的優(yōu)、缺點(diǎn)和適應(yīng)性，主要可歸納如表1所述。

5 垂直防滲加固處理方法的選擇

綜上分析，在水利工程建設(shè)中如何有針對(duì)性的選擇垂直防滲加固處理方法，是工程防滲處理的關(guān)鍵因素，也是決定項(xiàng)目成功與否的前提條件。因此，垂直防滲加固處理方法在水利工程中的最終選擇必須從以下幾點(diǎn)入手：

（1）垂直防滲加固處理方法的選擇主要考慮適應(yīng)工程性質(zhì)、地質(zhì)條件，可滿足工程防滲目的和要求，有一定的防滲標(biāo)準(zhǔn)，工程費(fèi)用較低等因素。防滲標(biāo)準(zhǔn)直接關(guān)系到堤防的安全性以及工程量、工程進(jìn)度、造價(jià)等。

（2）水利工程堤防垂直防滲是滲流控制處理的一部分，應(yīng)盡可能符合前堵后排的原則、堤身和堤基滲流控制措施統(tǒng)一考慮的原則。和滲流控制方案一起應(yīng)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。

（3）在堤身的垂直防滲處理可采用截滲墻（薄防滲墻、定擺噴、板樁墻），灌漿等防滲體。在防滲體不能和地基防滲措施統(tǒng)籌實(shí)施時(shí)，可考慮截滲墻方案。

（4）堤基的垂直防滲處理。透水堤基垂直防滲處理可采用截水槽、截滲墻等作為防滲體。采用截水槽、截滲墻等防滲體時(shí)，材料可采用粘性土、土工膜、固化灰漿、水泥、水泥砂漿、混凝土、塑性混凝土、瀝青混凝土、化學(xué)材料；施工可采用人工開挖、機(jī)械開挖、鋪設(shè)、沖擊鉆、回轉(zhuǎn)鉆、抓斗、輪銑、射水、鋸槽、斗式、多頭鉆、定擺噴、灌漿、板樁、攪拌樁等技術(shù)；其厚度和設(shè)置方式應(yīng)滿足材料允許滲透坡降要求；其防滲性能、效果應(yīng)符合防滲要求和適應(yīng)防滲體的布置。

對(duì)于截滲墻，關(guān)鍵是要采用薄墻和廉價(jià)的材料才能有效地減低工程造價(jià)。如采用射水、鋸槽、鏈斗、多頭攪拌樁、插板等薄墻成槽方式，并使用土工膜、塑性混凝土、自凝灰漿、固化灰漿等作為墻體材料，其單價(jià)可在130～250元/m2間。定擺噴、板樁墻、攪拌樁造價(jià)也較低，其單價(jià)在70～350元/m2間。

對(duì)于砂卵礫石含量較高、粒徑較大的地層，則應(yīng)考慮沖擊鉆、回轉(zhuǎn)鉆、抓斗、輪銑等成槽方式的截滲墻，其單價(jià)可在200～800元/m2間。根據(jù)堤防工程的特點(diǎn)，對(duì)該類地層險(xiǎn)工段的防滲處理也可考慮單排灌漿帷幕防滲或劈裂灌漿，配合其它滲流控制措施可以達(dá)到一定的滲流控制標(biāo)準(zhǔn)，其單價(jià)可在50～150元/m2間。

（5）堤基防滲體應(yīng)布置在臨水堤腳或堤頂偏臨水側(cè)，并與堤身防滲體有效連接，且符合變形協(xié)調(diào)的要求。

TV697

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1004-5716(2015)05-0167-03

2014-04-25

2014-05-14

陸明志（1979-），男（漢族），江蘇揚(yáng)州人，工程師，現(xiàn)從事水利工程質(zhì)量檢測、研究工作。