防渗墙与软基处理(y)

造孔施工极为不利。
1、防渗墙的施工过程
（1）上游围堰防渗墙施工的三个阶段。
第一阶段：1996年9月~1997年4月在墙体轴线右端头进行液 压双轮铣槽机生产性试验，共进行了固壁泥浆、硬岩钻爆、 灌浆管埋设、糟孔倾斜检测、预灌浓浆等5项专题工艺试验， 为选定了施工方案提供了试验依据，为大规模施工积累了经 验。总计完成3740m2的墙体工程量。
其强度、变形模量与土层和砂砾石层比较接 近，可以很好地适应墙后介质的变形，墙身不 易开裂。自凝灰浆减少了墙浇筑工序，建造速 度加快、成本降低。在水头不大的堤坝基础及 围堰工程中使用较多。
（6）固化灰浆
在槽段造孔完成后，向固壁的泥浆中加入
水泥等固化材料，砂子、粉煤灰等掺合料，水
玻璃等外加剂等，经机械或压缩空气搅拌后凝
工质量、加快施工速度至关重要。混凝土防渗墙的发展和广
泛应用，也是与造孔机具的发展和造孔挖槽技术的改进密切
相关的。
开挖槽孔的机具，主要有冲击钻机、回转钻机、钢绳抓 斗及液压铣槽机等。它们的工作原理、适用的地层条件及工 作效率有一定差别。对于复杂多样的地层，一般要多种机具 配套使用。
进行造孔挖槽时，为了提高工效，通常要先划分槽段，
第三阶段：1997年11月~1998年4月左右漫滩和河床部位的 主要墙段的施工。该阶段主要是在大江截流以后、防渗墙 施工平台形成及堰体风化砂经过振冲加密后进行。左右漫 滩采用“两钻一抓”法成槽，槽段连接采用“双反弧接头 槽”法和“钻凿”法，深槽段采用“铣抓钻结合”法成槽， 墙段连接采用“钻凿”法，对块球体采用各种爆破措施。 该阶段总计完成工程量30998m2。最高月成槽孔6071m2。
2.成槽方法及所用施工机械
该工程的成槽工艺主要有：“两钻一抓”法、“铣 砸爆”法、“铣抓钻结合”法。
“铣砸爆”法的工艺要点是：对风化砂、粉细砂、 砂卵石和全风化岩直接铣削，对块石、块球体和强 弱风化岩采用钻爆法爆裂或用6t重锤冲击破碎后再 进行铣削。
“铣钻抓结合”法的工艺要点是：在槽孔建造中， 上部风化砂有铣槽机铣削；风化砂中所夹块石、平 抛及覆盖层中的砂卵石由抓斗（配10t重锤）抓取； 下部基岩、混凝土接头部分砂卵石由冲击反循环钻 机钻凿。由于使三种不同的设备充分发挥各自优势， 实现了12.3m2/d的高工效。
清孔换浆应该达到的标准是经过1h后，孔底淤 积厚度不大于10cm，孔内泥浆密度不大于1.3，粘 度不大于30s，含砂量不大于10%。一般要求清孔 换浆以后4h内开始浇筑混凝土。如果不能按时浇 筑，应采取措施，防止落淤，否则，在浇筑前要重 新清孔换浆。
5．混凝土浇筑
防渗墙的混凝土浇筑和一般混凝土浇筑不 同，是在泥浆液面下进行的。泥浆下浇筑混凝 土的主要特点是：
然后在一个槽段内，划分主孔和副孔，采用钻劈法、钻抓法
或分层钻进等方法成
各种造孔挖槽的方法，都采用泥浆固壁， 在泥浆液面下钻挖成槽的。
在造孔过程中，要严格按操作规程施工，防止掉
钻、卡钻、埋钻等事故发生；
必须经常注意泥浆液面的稳定，发现严重漏浆，要 及时补充泥浆，采取有效的止漏措施；
定时测定泥浆的性能指标，并控制在允许范围以内；
防渗墙施工
防渗墙是一种修建在松散透水地层或 土石坝（堰）中起防渗作用的地下连续墙。
防渗墙技术在20世纪50年代起源于欧洲，因 其结构可靠、防渗效果好、适应各类地层条 件、施工简便以及造价低等优点，在国内外 得到了广泛的应用。近年来防渗墙已成为我 国水利水电工程覆盖层及土石围堰防渗处理 的首选方案。
防渗墙的作用与结构特点
防渗墙是一种防渗结构，但其实际的应用已远远 超出了防渗的范围，可用来解决防渗、防冲、加固、 承重及地下截流等工程问题。有如下几个方面：
1）控制闸、坝基础的渗流； 2）控制土石围堰及其基础的渗流； 3）防止泄水建筑物下游基础的冲刷； 4）加固一些有病害的土石坝及堤防工程； 5）作为一般水工建筑物基础的承重结构； 6）拦截地下潜流，抬高地下水位，形成地下水库。
大量工程实践，认为制浆土料基本要求：粘粒含 量大于50%，塑性指数大于20，含砂量小于5%， 氧化硅与三氧化二铝含量的比值以3～4为宜。
配制而成的泥浆，其性能指标，应根据地层特 性、造孔方法和泥浆用途等，通过试验选定 。
造孔成槽
造孔成槽工序约占防渗墙工期的一半。槽孔的精度影响
防渗墙的质量。选择合适的造孔机具与挖槽方法对于提高施
刚性材料 包括普通混凝土、粘土混凝土和掺粉煤 灰混凝土等，其抗压强度大于5MPa，弹性模量大于 10000MPa。
柔性材料 抗压强度则小于5MPa，弹性模量小于 10000MPa，包括塑性混凝土、自凝灰浆和固化灰浆 等。另外，现在有些工程，开始使用强度大于25MPa 的高强混凝土，以适应高坝深基础对防渗墙的技术要 求。
混凝土防渗墙。
围堰基础地质条件复杂，地基表层有一层厚7~15m的粉
细砂层，影响围堰基础的渗透稳定性。原河漫滩残积冲积层
内有块球体和花岗岩全强风化层中包裹着的块球体，块径一
般为1~3m，最大为5~7m，石质完整且坚硬，饱和抗压强度
达100Mpa。而基岩为闪云斜长花岗岩，弱风化岩体坚硬，
河床深槽左侧基岩为70°的陡坎，高差近30cm，对防渗墙
P1=P2
eH h [ 0a ( w )h]K
泥浆除了固壁作用外，在造孔过程中，尚有
悬浮和携带岩屑、冷却润滑钻头的作用；干成 墙以后，渗入孔壁的泥浆和胶结在孔壁的泥皮， 还对防渗起辅助作用。
泥浆的特殊重要性
泥浆的制浆土料、配比以及质量控制等方面的 要求。
泥浆的制浆材料主要有膨润土、粘土、水以及 改善泥浆性能的掺合料，如加重剂、增粘剂、分散 剂和堵漏剂等。制浆材料通过搅拌机进行拌制，经 筛网过滤后，放入专用储浆池备用。
（基础）相接近，这时，墙体适应变形的能力大大提高，几乎不
产生拉应力，减少了墙体出现开裂现象的可能性。
我国1990年首次在福建水口水电站的主围堰中成功运用塑性混
凝土，其后在其它水电工程迅速普及，十三陵、小浪底、三峡工程等
围堰防渗墙的墙体材料均采用了塑性混凝土。
高强度低弹模材料的配制
（5）自凝灰浆
在固壁浆液（以膨润土为主）中加入水泥和 缓凝剂所制成的一种灰浆。凝固前作为造孔用 的固壁泥浆，槽孔造成后则自行凝固成墙。自 凝灰浆是1969年由法国地基公司首先采用。
（1）普通混凝土
强度在7.5~20MPa，不加其它掺合料的高流动性混凝
土。混凝土是在泥浆下浇筑，要求混凝土能在自重下自行流
动，并有抗离析与保持水分的性能。其塌落度一般为 18~22cm，扩散度为34~38cm。
（2）粘土混凝土
混凝土中掺入一定的粘土（总量的12%~20%），不仅可 以节省水泥，还可以降低混凝土的弹性模量，改变其变形性
① 不允许泥浆与混凝土掺混形成泥浆夹层；
② 确保混凝土与基础以及一、二期混凝土之 间的结合；
③ 连续浇筑，一气呵成。
泥浆下浇筑混凝土常用直升导管法。
导管由若干节ø20～25cm的钢管连接而成，沿 槽孔轴线布置，相邻导管的间距不宜大于3.5m，一 期槽孔两端的导管距端面以1.0～1.5m为宜，开浇 时导管口距孔底10~25cm。当孔底高差大于25cm 时，导管中心应布置在该导管控制范围的最低处，。 这样布置导管，有利于全槽混凝土面的均衡上升， 有利于一、二期混凝土的结合，并可防止混凝土与 泥浆掺混。
能，增加其和易性，改善其易堵性。粘土混凝土的强度在 10MPa左右，抗渗性相对普通混凝土要差。
（3）粉煤灰混凝土
混凝土中掺加一定比例粉煤灰，能改善混凝土和易性， 降低混凝土发热量，提高混凝土密实性和抗侵蚀性，并有较 高的后期强度。这对防渗墙的施工和运行都是十分有利的。
（4）塑性混凝土
它是以粘土和（或）膨润土取代普通混凝土中的大部分水泥
所形成的一种柔性墙体材料。其抗压强度一般为0.5~源自文库MPa，弹性模 量100~500MPa，渗透系数10-6~10-7 cm/s。
与粘土混凝土有本质区别，后者的水泥用量降低并不多，掺粘土 是改善和易性，并未过多改变弹性模量。塑性混凝土的水泥用量仅为 80~100kg/m3，使得其强度低，特别是弹性模量值低到与周围介质
固成墙体。
以固化灰浆作墙体材料，省去了导管法混 凝土浇筑工序，提高了造接头孔的工效，减少 了泥浆废弃，并减轻了劳动强度，加快了施工 进度。在四川铜街子、汉江王甫洲等水电工程 中得到应用。
施工工艺
槽孔（板）型的防渗墙，是由一段段槽孔套接而成
的地下墙。尽管在应用范围、构造型式和墙体材料等方
面存在各种类型的防渗墙，但其施工程序与工艺是类似
防渗墙-----垂直防渗措施（槽孔型）
立面布置：封闭式与悬挂式。
封闭式防渗墙是指墙体插入到基岩或相对不透水层 一定深度，以实现全面截断渗流的目的。悬挂式防 渗墙，墙体只深入地层一定深度，仅能加长渗径， 无法完全封闭渗流。
对于高水头的坝体或重要的围堰，有时设置两
道防渗墙，共同作用，按一定比例分担水头。
由于槽孔内的泥浆压力要高于地层的水压力， 使泥浆渗入槽壁介质中，其中较细的颗粒进入空 隙，较粗的颗粒附在孔壁上，形成泥皮。泥皮对 地下水的流动形成阻力，使槽孔内的泥浆与地层 被泥皮隔开。泥浆具有较大密度，产生的侧压力 通过泥皮作用在孔壁上，保证槽壁的稳定。
孔壁任一点土体P侧向稳定的极限平衡条件 为：
（2）下游围堰防渗墙施工
分三个阶段总计完成墙轴线长967.5m，截水 面积36350m2，墙下帷幕钻孔灌浆5900m。 该段最大墙深66.7m，平均墙深40.5m。根据 不同的墙深采用0.8m、1.0m、1.1m三种不同 的墙度。
下游围堰防渗墙施工配备了23台CZ30型和48 台CZ22型冲击钻机，
第二阶段：1997年5月~1997年9月，于大江截流前在左、右 岸预进占段堰体内进行。所用主要成槽设备为BC-30型铣槽 机1台，GSD型机械式抓斗1台，SM-400型全液压工程钻机 1台，CZF1500型冲击反循环钻机9台，CZF-1200型冲击反 循环钻机6台。
左进占段采用 “两钻一抓”法成槽，墙段连接采用“双反 弧接头槽”法，右进占段采用铣槽机与冲击钻配合“铣钻 结合”法成槽。两进占段共完成工程量7506 m2，两进占 段最高月成槽孔3166 m2，最高月成墙2345 m2。
及时排除废水、废浆、废碴，不允许在槽口两侧堆
放重物，以免影响工作，甚至造成孔壁坍塌；
保持槽壁平直，保证孔位、孔斜、孔深、孔宽以及
槽孔搭接厚度、嵌入基岩的深度等满足规定的要求，防
止漏钻漏挖和欠钻欠挖。
终孔验收和清孔换浆
清孔换浆的目的，是在混凝土浇筑前，对留在 孔底的沉碴进行清除，换上新鲜泥浆，以保证混凝 土和不透水地层连接的质量。
槽孔浇筑应严格遵循先深后浅的顺序，从最深 的导管开始，由深到浅一个一个导管依次开浇，待 全槽混凝土面浇平以后，再全槽均衡上升。
四、防渗墙的质量检查
对混凝土防渗墙的质量检查应按规范及设计要求进 行，主要有如下几个方面：
（1）槽孔的检查，包括几何尺寸和位置、钻孔偏斜、 入岩深度等；
（2）清孔检查，包括槽段接头、孔底淤积厚度、清 孔质量等；
（3）混凝土质量的检查，包括原材料、新拌料的性 能、硬化后的物理力学性能等；
（4）墙体的质量检测，主要通过钻孔取芯、超声波 及地震透射层析成像（CT）技术等方法全面检查墙体 的质量。
三峡工程二期围堰防渗墙
三峡工程二期围堰由上、下游横向土石围堰采用两侧
石渣夹风化砂堰体垂直防渗的结构型式，防渗型式为塑性
的，主要包括：
① 造孔前的准备工作； ② 泥浆固壁与造孔成槽； ③ 终孔验收与清孔换浆； ④ 混凝土浇筑； ⑤ 全墙质量验收等过程。
固壁泥浆和泥浆系统
在松散透水的地层和坝（堰）体内进行造孔
成墙，如何维持槽孔孔壁的稳定是防渗墙施工的
关键技术之一。泥浆固壁是解决这类问题的主要
方法。
泥浆固壁原理：
防渗墙的厚度主要由防渗要求、抗渗耐久性、墙 体的应力与强度及施工设备等因素确定。其中，防 渗墙的耐久性是指抵抗渗流侵蚀和化学溶蚀的性能， 这两种破坏作用均与水力梯度有关。
防渗墙的墙体材料
防渗墙的墙体材料，按其抗压强度和弹性模量，
一般可分为刚性材料和柔性材料。经工程性质及技术 经济比较选择合适的墙体材料。