第三章防渗墙施工
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或分层钻进等方法成 槽
终孔验收和清孔换浆
验收合格方准进行清孔换浆 清孔换浆的目的，清除孔底沉碴进行，换上新鲜泥浆，以 保证混凝土和不透水地层连接的质量
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
作用
防渗墙是一种防渗结构，可用来解决防渗、防冲、加固、 承重及地下截流等工程问题
应用范围 控制闸、坝基础的渗流
控制土石围堰及其基础的渗流
防止泄水建筑物下游基础的冲刷 加固一些有病害的土石坝及堤防工程 作为一般水工建筑物基础的承重结构 拦截地下潜流，抬高地下水位，形成地下水库
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 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
完全封闭渗流
3.2防渗墙材料
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。
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10GPa
柔性材料的抗压强度则小于5MPa，弹性模量小于 10GPa，包括塑性混凝土、自凝灰浆和固化灰浆等
有些工程使用强度大于25MPa的高强混凝土，以适应 高坝深基础对防渗墙的技术要求
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
混凝土浇筑 特点 在泥浆液面下进行 不允许泥浆与混凝土掺混形成泥浆夹层 确保混凝土与基础以及一、二期混凝土之间的结合 连续浇筑，一气呵成 浇筑方法 泥浆下浇筑混凝土常用直升导管法
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
严格控制槽内混凝土面高差和导管埋深,以防混浆和夹泥, 控制好进料速度
混凝土面上升速度在2～4 m/ h 之间,防止产生压气现象
各导管应均匀进料,保持槽内混凝土面高差不大于0.5m ,导 管埋深1～6m.
克服施工难点的技术措施
严重漏失地层处理措施 投入堵漏材料投入堵漏材料,如粘土、风化砂(钻渣) 和小石, 平推钻机沿槽长方向用钻头冲击挤密,改变地层结构 漏浆速度很快时,可迅速向槽内投入水泥、膨润土或膨胀 粉,以及锯末、稻草等,快速进行堵漏,并及时补浆,待浆面上 升稳定后方可恢复生产
陡坡段防渗墙成槽措施 先施工端孔,用冲击反循环钻机钻进,穿过堰体和覆盖层至基 岩陡坡最高点后,改换十字钻头, 用全液压工程钻机钻爆破孔,
然后下置爆破筒,提升定位管和定位器进行爆破
中间部位的堰体和覆盖层可由液压铣和抓斗施工,至基岩陡 坡最高点改由冲击钻施工,自左至右(即自陡坡由高至低) 平推
钻机,移距015 m (半钻) ,按上述钻爆结合方法施工
孔壁任一点土体P侧向稳定的极限平衡条件
P1=P2
e H h [ 0 a ( w )h]K
造孔成槽
造孔成槽工序约占防渗墙工期的一半 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
进行造孔挖槽时，为了提高工效，通常要先划分槽段，然 后在一个槽段内，划分主孔和副孔，采用钻劈法、钻抓法
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；在 泥浆下浇筑，故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
塌落度一般为18~22cm，扩散度为34~38cm。
粘土混凝土
强度在10MPa左右，在混凝土中掺入一定量的粘土（一般为
总量的12%~20%）
节省水泥，降低混凝土的弹性模量，改变其变形性能，增加 其和易性，改善其易堵性
抗渗性相对普通混凝土要差
粉煤灰混凝土
掺加一定比例的粉煤灰 改善混凝土的和易性，降低混凝土发热量，提高混凝土
密实性和抗侵蚀性，并具有较高的后期强度
塑性混凝土
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。其抗压强度不高，一般为 0.5~2MPa， 弹性模量为0.1~0.5GPa，渗透系数106~10-7 cm/s
浇筑8MPa 混凝土. 下游防渗墙正处于汛期施工,外江水 位高,基坑又抽水,且有子堰的侧压力,因此槽孔坍塌十分严 重,为确保其安全施工,向槽内浇筑8MPa 混凝土进行加固, 效果较好
两个二期槽孔同时浇筑混凝土,并使之平衡,防止墙体产生 滑动破坏
陡坡段下部浇筑8MPa 混凝土,防渗墙下基岩进行灌浆插锚 杆,以加强防渗墙体与基岩的结合
防渗墙质量检查
槽孔的检查，包括几何尺寸和位置、钻孔偏斜、入岩 深度等；
清孔检查，包括槽段接头、孔底淤积厚度、清孔质量 等；
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；
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
☆ ☆ Case Study ☆ ☆ 三峡工程二期高土石围堰防渗墙施工
2.3施工工艺
槽孔（板）型的防渗墙由一段段槽孔套接而成的地下 墙
施工程序与工艺
造孔前的准备工作
泥浆固壁与造孔成槽
终孔验收与清孔换浆
混凝土浇筑
全墙质量验收
固壁泥浆和泥浆系统
泥浆固壁是维持槽孔孔壁的稳定的关键技术之一。
泥浆固壁原理
形成泥皮→隔开泥浆与地层→侧压力通过泥皮作用 在孔壁上，就保证了槽壁的稳定
构造
类型：槽孔（板）型防渗墙和桩柱型防渗墙 对于高水头的坝体或重要的围堰，有时设置两道以上防渗 墙，共同作用，按一定比例分担水头
厚度：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
立面布置
封闭式：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：墙体只深入地层一定深度，仅能加长渗径，无法
工程概况 堰长1 439.59m，最大堰高82.5m,防渗墙最大墙高73.5m， 上下游防渗墙面积9.6 万m2 防渗型式：低双墙上接土工合成材料、墙底帷幕灌浆 地质条件：穿过回填风化砂层、砾石及石渣块石层、平抛 砂卵石层、覆盖层和基岩等,防
施工程序
分为两期施工,先施工一期槽孔,后施工二期槽孔 在同一槽孔内,先施工主孔,后施工副孔
第三节 防渗墙施工
概念：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
优点：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
发展历史：上世纪50年代起源于欧洲，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
3.1防渗墙的作用与结构特点
采用膨润土泥浆造孔,泥浆性能指标不合格时,应废弃更换,
注入新浆
漏失地层预灌浓浆
块球体与硬岩层钻进措施
聚能爆破
用5t 或10t 重锤冲砸. 当块球体或硬岩经爆破炸裂
后,块度不大时采用重锤冲砸,可明显提高钻进工效
用耐磨冲击高强合金钻头或重锤的冲击刃冲砸,
可增强破岩效果,减小钻头磨损
由于坡陡岩硬,钻孔极易顺坡溜钻偏斜,除采用回填块石修孔 外,也采取了定向聚能爆破纠偏措施,即将多个聚能爆破筒焊
在定位架上,下至偏斜深度位置,爆破筒方向对准斜坡起爆,效 果十分显著.
槽孔施工安全措施
调整槽孔长度. 原设计的施工方案是短槽孔(槽长2.8 m 或
3.5 m) , 二期槽孔太短易被一期槽孔施工时击穿而互相串 通,从而增加施工难度,并危及槽孔安全, 为此调整陡坡段 的槽孔长度, 为大于6m ,从而保证了上游防渗墙安全竣工
度1.5m , 二期槽孔为双反弧接头槽孔,槽长为 1.1m.
钻凿套接法连接. 一期槽孔长度一般为6.5m ,二 期槽孔长度为6.6m 。此种槽长考虑了液压铣和抓
斗作业,也兼顾了冲击钻的副孔基岩钻进.
钻凿套接法连接
双反弧接头槽连接
铣削法连接
墙体材料浇筑
采用泥浆下直升导管法浇筑，采用压球满管法开浇，自低 处至高处逐管进行
成槽设备
有冲击式钻机、冲击式反循环钻机、回转式钻机、抓斗挖槽 机和液压铣槽机 成槽方法 造孔成槽 冲击式钻机造孔成槽 抓斗挖槽 两钻一抓
槽段划分与连接
铣削法连接. 用于液压铣成槽，一期槽孔长度7m,
二期槽孔采用单铣一刀,槽长均为2.8m.
双反弧接头槽连接. 槽孔长度一般为6m ,副孔宽
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（基础）相接近，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年首次在水口水电站围堰中成功运用其后在其它水 电工程建设中迅速普及
十三陵抽蓄电站、小浪底工程、三峡工程等围堰防渗墙的墙 体材料均采用了塑性混凝土
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
或分层钻进等方法成 槽
终孔验收和清孔换浆
验收合格方准进行清孔换浆 清孔换浆的目的，清除孔底沉碴进行，换上新鲜泥浆，以 保证混凝土和不透水地层连接的质量
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
作用
防渗墙是一种防渗结构，可用来解决防渗、防冲、加固、 承重及地下截流等工程问题
应用范围 控制闸、坝基础的渗流
控制土石围堰及其基础的渗流
防止泄水建筑物下游基础的冲刷 加固一些有病害的土石坝及堤防工程 作为一般水工建筑物基础的承重结构 拦截地下潜流，抬高地下水位，形成地下水库
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 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
完全封闭渗流
3.2防渗墙材料
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。
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10GPa
柔性材料的抗压强度则小于5MPa，弹性模量小于 10GPa，包括塑性混凝土、自凝灰浆和固化灰浆等
有些工程使用强度大于25MPa的高强混凝土，以适应 高坝深基础对防渗墙的技术要求
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
混凝土浇筑 特点 在泥浆液面下进行 不允许泥浆与混凝土掺混形成泥浆夹层 确保混凝土与基础以及一、二期混凝土之间的结合 连续浇筑，一气呵成 浇筑方法 泥浆下浇筑混凝土常用直升导管法
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
严格控制槽内混凝土面高差和导管埋深,以防混浆和夹泥, 控制好进料速度
混凝土面上升速度在2～4 m/ h 之间,防止产生压气现象
各导管应均匀进料,保持槽内混凝土面高差不大于0.5m ,导 管埋深1～6m.
克服施工难点的技术措施
严重漏失地层处理措施 投入堵漏材料投入堵漏材料,如粘土、风化砂(钻渣) 和小石, 平推钻机沿槽长方向用钻头冲击挤密,改变地层结构 漏浆速度很快时,可迅速向槽内投入水泥、膨润土或膨胀 粉,以及锯末、稻草等,快速进行堵漏,并及时补浆,待浆面上 升稳定后方可恢复生产
陡坡段防渗墙成槽措施 先施工端孔,用冲击反循环钻机钻进,穿过堰体和覆盖层至基 岩陡坡最高点后,改换十字钻头, 用全液压工程钻机钻爆破孔,
然后下置爆破筒,提升定位管和定位器进行爆破
中间部位的堰体和覆盖层可由液压铣和抓斗施工,至基岩陡 坡最高点改由冲击钻施工,自左至右(即自陡坡由高至低) 平推
钻机,移距015 m (半钻) ,按上述钻爆结合方法施工
孔壁任一点土体P侧向稳定的极限平衡条件
P1=P2
e H h [ 0 a ( w )h]K
造孔成槽
造孔成槽工序约占防渗墙工期的一半 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
进行造孔挖槽时，为了提高工效，通常要先划分槽段，然 后在一个槽段内，划分主孔和副孔，采用钻劈法、钻抓法
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；在 泥浆下浇筑，故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
塌落度一般为18~22cm，扩散度为34~38cm。
粘土混凝土
强度在10MPa左右，在混凝土中掺入一定量的粘土（一般为
总量的12%~20%）
节省水泥，降低混凝土的弹性模量，改变其变形性能，增加 其和易性，改善其易堵性
抗渗性相对普通混凝土要差
粉煤灰混凝土
掺加一定比例的粉煤灰 改善混凝土的和易性，降低混凝土发热量，提高混凝土
密实性和抗侵蚀性，并具有较高的后期强度
塑性混凝土
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。其抗压强度不高，一般为 0.5~2MPa， 弹性模量为0.1~0.5GPa，渗透系数106~10-7 cm/s
浇筑8MPa 混凝土. 下游防渗墙正处于汛期施工,外江水 位高,基坑又抽水,且有子堰的侧压力,因此槽孔坍塌十分严 重,为确保其安全施工,向槽内浇筑8MPa 混凝土进行加固, 效果较好
两个二期槽孔同时浇筑混凝土,并使之平衡,防止墙体产生 滑动破坏
陡坡段下部浇筑8MPa 混凝土,防渗墙下基岩进行灌浆插锚 杆,以加强防渗墙体与基岩的结合
防渗墙质量检查
槽孔的检查，包括几何尺寸和位置、钻孔偏斜、入岩 深度等；
清孔检查，包括槽段接头、孔底淤积厚度、清孔质量 等；
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；
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
☆ ☆ Case Study ☆ ☆ 三峡工程二期高土石围堰防渗墙施工
2.3施工工艺
槽孔（板）型的防渗墙由一段段槽孔套接而成的地下 墙
施工程序与工艺
造孔前的准备工作
泥浆固壁与造孔成槽
终孔验收与清孔换浆
混凝土浇筑
全墙质量验收
固壁泥浆和泥浆系统
泥浆固壁是维持槽孔孔壁的稳定的关键技术之一。
泥浆固壁原理
形成泥皮→隔开泥浆与地层→侧压力通过泥皮作用 在孔壁上，就保证了槽壁的稳定
构造
类型：槽孔（板）型防渗墙和桩柱型防渗墙 对于高水头的坝体或重要的围堰，有时设置两道以上防渗 墙，共同作用，按一定比例分担水头
厚度：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
立面布置
封闭式：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：墙体只深入地层一定深度，仅能加长渗径，无法
工程概况 堰长1 439.59m，最大堰高82.5m,防渗墙最大墙高73.5m， 上下游防渗墙面积9.6 万m2 防渗型式：低双墙上接土工合成材料、墙底帷幕灌浆 地质条件：穿过回填风化砂层、砾石及石渣块石层、平抛 砂卵石层、覆盖层和基岩等,防
施工程序
分为两期施工,先施工一期槽孔,后施工二期槽孔 在同一槽孔内,先施工主孔,后施工副孔
第三节 防渗墙施工
概念：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
优点：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
发展历史：上世纪50年代起源于欧洲，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
3.1防渗墙的作用与结构特点
采用膨润土泥浆造孔,泥浆性能指标不合格时,应废弃更换,
注入新浆
漏失地层预灌浓浆
块球体与硬岩层钻进措施
聚能爆破
用5t 或10t 重锤冲砸. 当块球体或硬岩经爆破炸裂
后,块度不大时采用重锤冲砸,可明显提高钻进工效
用耐磨冲击高强合金钻头或重锤的冲击刃冲砸,
可增强破岩效果,减小钻头磨损
由于坡陡岩硬,钻孔极易顺坡溜钻偏斜,除采用回填块石修孔 外,也采取了定向聚能爆破纠偏措施,即将多个聚能爆破筒焊
在定位架上,下至偏斜深度位置,爆破筒方向对准斜坡起爆,效 果十分显著.
槽孔施工安全措施
调整槽孔长度. 原设计的施工方案是短槽孔(槽长2.8 m 或
3.5 m) , 二期槽孔太短易被一期槽孔施工时击穿而互相串 通,从而增加施工难度,并危及槽孔安全, 为此调整陡坡段 的槽孔长度, 为大于6m ,从而保证了上游防渗墙安全竣工
度1.5m , 二期槽孔为双反弧接头槽孔,槽长为 1.1m.
钻凿套接法连接. 一期槽孔长度一般为6.5m ,二 期槽孔长度为6.6m 。此种槽长考虑了液压铣和抓
斗作业,也兼顾了冲击钻的副孔基岩钻进.
钻凿套接法连接
双反弧接头槽连接
铣削法连接
墙体材料浇筑
采用泥浆下直升导管法浇筑，采用压球满管法开浇，自低 处至高处逐管进行
成槽设备
有冲击式钻机、冲击式反循环钻机、回转式钻机、抓斗挖槽 机和液压铣槽机 成槽方法 造孔成槽 冲击式钻机造孔成槽 抓斗挖槽 两钻一抓
槽段划分与连接
铣削法连接. 用于液压铣成槽，一期槽孔长度7m,
二期槽孔采用单铣一刀,槽长均为2.8m.
双反弧接头槽连接. 槽孔长度一般为6m ,副孔宽
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（基础）相接近，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年首次在水口水电站围堰中成功运用其后在其它水 电工程建设中迅速普及
十三陵抽蓄电站、小浪底工程、三峡工程等围堰防渗墙的墙 体材料均采用了塑性混凝土
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