孫長海
摘要：本文簡要介紹了混凝土柔性防滲墻的工作機(jī)理，并根據(jù)多年的柔性防滲墻的設(shè)計實踐經(jīng)驗，探討了平原地區(qū)土壩混凝土的設(shè)計及施工原則，以供大家學(xué)習(xí)參考之用。
關(guān)鍵詞：柔性防滲墻  土壩  耐久性 穩(wěn)定分析
中圖分類號： TV543       文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A           文章編號：
Abstract: this paper briefly introduces the concrete flexible wall working mechanism, and based on many years of flexible wall design practice experience, discusses the modes of the plain area concrete design and construction principle, in for everybody to learn reference.
Keywords: flexible modes of diaphragm wall durability stability analysis
在我國平原地區(qū)的水庫大多修建于二十世紀(jì)五、六十年代，且一般為就地取材的勻質(zhì)土壩居多，壩高較低。由于當(dāng)時的經(jīng)濟(jì)科技水平有限，沒有大型的機(jī)械設(shè)備，大壩填筑質(zhì)量普遍較差，有的堤壩基礎(chǔ)處理不徹底，甚至沒有對基礎(chǔ)進(jìn)行必要的清理，直接在河床上填土筑壩。壩體裂縫、沉陷、壩基滲漏現(xiàn)象十分普遍，汛期高水位時，大壩下游地面極易產(chǎn)生滲水、管涌險情，危及水庫安全運(yùn)行。隨著混凝土防滲墻施工新型機(jī)械設(shè)備的不斷出現(xiàn)，在不斷的實踐中總結(jié)出來的各種新型的工藝技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，將混凝土防滲墻技術(shù)應(yīng)用于土壩防滲加固，已成為平原區(qū)水庫大壩防滲加固的一項重要措施。本文介紹了平原地區(qū)土壩混凝土防滲墻的設(shè)計與施工原則，以供大家學(xué)習(xí)參考之用。
一、混凝土防滲墻設(shè)計方案
根據(jù)對平原地區(qū)的土壩進(jìn)行勘探結(jié)果分析，平原區(qū)均質(zhì)土壩壩體普遍存在上壩土料選擇要求不嚴(yán)格、筑壩土料分區(qū)不明顯，碾壓不充分，填筑質(zhì)量差的問題。抽樣檢查結(jié)果表明，干密度小于1.5t/m3的土樣占數(shù)的60%以上，同時壩基相對不透水層或透水系數(shù)較小的土層一般埋藏深度5m~20m。據(jù)此，防滲墻布置設(shè)計方案一般有兩種；第一種方案是在壩頂布孔修筑混凝土防滲墻；第二種方案是在大壩上游壩坡坡腳設(shè)混凝土防滲墻，上游壩坡鋪設(shè)復(fù)合土工膜方案，兩種方案均可達(dá)到防滲要求。    第1種方案在壩頂施工，具有施工人員少，不受汛期洪水干擾等優(yōu)點(diǎn)，但存在防滲墻體較深，施工時易塌孔等缺點(diǎn)，一旦出現(xiàn)問題，補(bǔ)救困難，同時，上游壩坡裂縫、漏水、沉陷等問題得不到解決。    第2種方案避免了壩體塌孔現(xiàn)象的發(fā)生，墻體較淺，施工方便，可以保證施工質(zhì)量及進(jìn)度，能有效地解決水庫上游壩坡質(zhì)量問題。但是由于防滲墻在大壩上游坡腳施工，需要將水庫中的水放空，這樣會影響水庫效益發(fā)揮，且施工易受汛期洪水干擾，渡汛困難，有的部位還需增加施工圍堰等臨時工程量。    所以在確定混凝土防滲墻設(shè)計方案的時候，應(yīng)該現(xiàn)場的實際情況，大壩除險加固時，選擇合適的防滲加固方案。對于放空水庫的水有困難，且上游壩坡防護(hù)質(zhì)量較好的大壩，一般采用第1種方案進(jìn)行防滲加固處埋。對于具有放空條件的水庫，一般采用第2種方案進(jìn)行加固處理。
二、混凝土防滲墻的設(shè)計
2.1、混凝土防滲墻設(shè)計前應(yīng)收集的技術(shù)資料
大壩或圍堰的平面布置圖和剖面圖；大壩或圍堰土層的物理力學(xué)指標(biāo)，滲透系數(shù)及允許滲透比降；大壩樞紐工程地質(zhì)圖和剖面圖；地下水位及水質(zhì)分析資料；大壩或圍堰上下游不同運(yùn)行工況的水位資料；大壩所在區(qū)域的地震動參數(shù)；其它影響壩體設(shè)計施工的相關(guān)資料。
2.2、混凝土防滲墻的設(shè)計深度
混凝土防滲墻的設(shè)計深度的確定有兩種情況，一是一為新建土石壩壩基地質(zhì)的情況；二為除險加固土石壩的情況，本文主要對應(yīng)于后者。而對于除險加固的土石壩工程，防滲墻的深度除地基部分與新建土石壩相同外，還應(yīng)根據(jù)防滲墻布置的軸線情況，加上穿過壩體部分的深度，二項之和為防滲墻的深度。
根據(jù)多年的設(shè)計和施工經(jīng)驗，混凝土防滲墻底部一般應(yīng)嵌入相對不透水層厚度在1m左右，頂部嵌入壩體防滲體中。
2.3、混凝土防滲墻墻體厚度的確定
防滲墻的厚度應(yīng)滿足墻體抗?jié)B性、耐久性、滿足墻體應(yīng)力和變形的要求，同時還應(yīng)考慮到地質(zhì)情況及施工設(shè)備等因素。   由于國內(nèi)防滲墻設(shè)計尚沒有成熟的規(guī)范可以依據(jù)，對于防滲墻的滲透計算和滲透穩(wěn)定分析、強(qiáng)度、變形計算也沒有規(guī)范的計算方法和理論。很多情況可以采用類比的方法來確定混凝土防滲墻的墻體厚度，根據(jù)己建工程的經(jīng)驗來驗證防滲墻的厚度是一種切實可行的方法。這種方法不僅概括了水力梯度，防滲效果，而墻厚等因素均可作相應(yīng)的類比。   根據(jù)已建成的混凝土防滲墻統(tǒng)計，防滲墻允許承受的水力坡降Jp=Jmax/K，可達(dá)到100，當(dāng)K=5時，Jp為60，假定防滲墻承受的最大水頭差與壩前水深相同。平原區(qū)水庫，由于河流水頭較低△Hmax一般在10-30m之間居多。計算得： =0.15-0.5m，即可滿足要求。   為節(jié)約材料，降低成本，平原地區(qū)土壩混凝土防滲出墻可以做得薄一些，受造孔機(jī)具限制，參考國內(nèi)工程經(jīng)驗，平原區(qū)土壩混凝土防滲墻墻體厚度一般確定為0.20-0.8m之間。
2.4、混凝土防滲墻墻體材料
參考國內(nèi)外已建防滲墻的經(jīng)驗，一般采用塑性混凝土等柔性材料作為墻體材料。塑性混凝土有很好的抗?jié)B性能，比較低的變形模量，比較大的極限應(yīng)變值，比較強(qiáng)的適應(yīng)變形能力等特點(diǎn)。塑性混凝土防滲墻的設(shè)計指標(biāo)為：28d彈性模量800—1000MPa，抗壓強(qiáng)度≥2.5MPa，滲透系數(shù)<(1-9)×10-8cm/s。
2.5、防滲墻細(xì)部構(gòu)造設(shè)計
防滲墻的細(xì)部構(gòu)造設(shè)計主要內(nèi)容是：防滲墻在剖面上與壩體防滲體的連接、防滲墻與在平面上與其它防滲體的連接，防滲墻與岸坡的連接，防滲墻與混凝土建筑物及構(gòu)筑物的連接，以及防滲墻拐點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)處理。這些部位是形成集中滲漏通道的關(guān)鍵部位。為了在以后的使用中產(chǎn)生滲流短路效應(yīng)，必須精心設(shè)計，嚴(yán)格施工，確保大壩的防滲安全。
2.6、防滲墻監(jiān)測儀器布置與設(shè)計
混凝土防滲墻是地下隱蔽工程，它的運(yùn)行狀況好壞直接關(guān)系著水利樞紐工程的安危，因此，防滲墻布設(shè)監(jiān)測儀器就顯得十分重要。這樣可以為防滲墻的運(yùn)行、管理提供科學(xué)依據(jù)，同時對觀測資料進(jìn)行整理分析后以驗證設(shè)計成果的正確性。三、混凝土防滲墻的施工
防滲墻是在壩體內(nèi)連續(xù)造孔成槽，以泥漿固壁，在泥漿下澆筑混凝土而建成的。對于一般的小型堤壩工程，可以利用沖擊式鉆機(jī)造孔及兩鉆一抓法。這兩種方法的共同點(diǎn)都是待一期槽孔施工完成后，施工二期槽孔。但是由于后一種方法有施工便利，效率高的優(yōu)勢，目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到各種水利工程中。
當(dāng)前，在平原地區(qū)土壩防滲墻工程施工中也采用液壓開槽機(jī)連續(xù)槽孔法。液壓開槽機(jī)由開槽機(jī)、水下混凝土澆筑機(jī)、混凝土攪拌機(jī)及清槽砂石泵組成。該法適用于砂壤土、粉土、粘土等地質(zhì)條件。     防滲墻頂部的樁頭處理時應(yīng)結(jié)合樁頂檢查一并進(jìn)行，在回填前查明搭接厚度是否滿足設(shè)計要求及有無漏樁等情況，如有漏樁則應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)樁處理。由于一般防滲墻樁頭頂部施工質(zhì)量不是很好，有安全隱患，故應(yīng)挖除防滲墻樁頭頂部并進(jìn)行回填處理。對于回填土，可以用原土回填，也可以采用粘土或者粉質(zhì)粘土進(jìn)行回填，但要注意的是，在回填土中不應(yīng)含有碎石和雜物。
四、混凝土防滲墻施工中應(yīng)注意的問題
防滲墻施工過程中，造孔質(zhì)量是保證防滲墻質(zhì)量的首要環(huán)節(jié)。同時，在防滲墻施工過程中，造孔時間占總工期的2/3以上，是制約工期的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。施工中應(yīng)采取措施預(yù)防偏孔，孔斜控制在允許范圍之內(nèi)。    開槽的連續(xù)性和混凝土澆筑的及時性是保證混凝土防滲墻施工質(zhì)量和速度的關(guān)鍵所在，在施工的過程中，還應(yīng)該把泥漿護(hù)壁作為一個重要的施工環(huán)節(jié)對待。因為泥漿護(hù)壁是防止出現(xiàn)塌孔的一個很好的措施，若忽視了這個環(huán)節(jié)，一旦產(chǎn)生塌孔現(xiàn)象，不僅將導(dǎo)致施工中斷，影響施工進(jìn)度，而且還將花費(fèi)很大的精力對塌孔進(jìn)行處理，這個難度比較大，因此，必須嚴(yán)格按規(guī)程操作各工序，控制進(jìn)度。
四、結(jié)束語 　　 實踐證明，混凝土防滲墻技術(shù)應(yīng)用于對平原地區(qū)大壩工程除險加固，可以有效解決壩體、壩基滲漏問題，而且具有施工速度快，工程造價低，防滲效果好，可靠性高等特點(diǎn)，是水庫大壩防滲加固較好的措施。隨著混凝土防滲墻技術(shù)的迅速發(fā)展，新材料新工藝不斷被應(yīng)用到實際工程中去，施工機(jī)械設(shè)備的不斷創(chuàng)新和完善，經(jīng)濟(jì)效益的不斷提高，其用途將日益廣泛。
【參考文獻(xiàn)】
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