射水法混凝土防渗墙在坝基防渗中的应用.pdf

射水法混凝土防渗墙在坝基防渗中的应用 颜红勤 ( 1 江苏省水利X - 程科技咨询有限公司，南京 ，马详 中 2 1 0 0 2 9 ； 2 溧阳市水利局，江苏 溧阳2 1 3 3 0 0 ) 【 摘 要】 混凝土防渗墙技术是在松散透水地基或土石坝( 堰) 坝体中以泥浆固壁连续造孔成槽， 在泥浆下浇筑 混凝土， 形成起防渗作用的地下连续墙， 在我国已使用4 0余年， 按成槽方法可将其分为钻挖成槽防渗墙、 射水成槽 防渗墙、 链斗成槽防渗墙和锯槽防渗墙。本文通过射水法混凝土防渗墙在沙河水库坝基防渗处理 中的成功应用， 进一步证 明了混凝土 防渗墙 是进行 坝基防渗处理 的一种有效方法。 【 关键词】 水库；混凝土防渗墙； 射水法；坝基；渗流 中图分类号 ： T V 4 3 1 文献标 志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 5 - 4 7 7 4( 2 0 1 4 ) 2 - 0 0 1 5 - 0 3 Ap p l i c a t i o n o f W a t e r J e t t i n g Co n c r e t e Cu t o ff W a l l i n Da m Fo u n d a t i o n S e e p a g e Pr e v e n t i o n YAN Ho n g q i n ，MA Xi a n g z h o n g ( 1 J i a n g s u W a t e r C o n s e r v a n c y P r e c t S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y C o n s u l t i n g C o ， L t d ， N a n j i n g 2 1 0 0 2 9 ，C h i n a ； 2 L a n g W a t e r C o n s e r v a n c y B u r e a u ， L a n g 2 1 3 3 0 0 ，C h i n a ) Abs t r ac t：Co nc r e t e c u t o ff wa l l r e f e r s t o t he t e c h n o l o g y t h a t c o ns t r u c t e d ho l e s a r e c o n ne c t e d i n t o c h a nn e l by nl u d s o l i d wa l l i n l o o s e p e r m e a b l e g r o u n d o r e a r t h d a m ( w e i r ) ， t h e n c o n c r e t e i s p o u r e d i n m u d ， t h e r e b y f o r m i n g u n d e r g r o u n d c o n t i n u o u s w a l l w i t h s e e p a g e p r e v e n t i o n e f f e c t T h e t e c h n o l o g y h a s b e e n u s e d i n C h i n a f o r mo r e t h a n 4 0 y e a r s ，w h i c h i s d i v i d e d i n t o d r i l l e d e x c a v a t i o n c h a nn e l c u t o ff wa l l ，wa t e r s pr a y i n g c ha n ne l c ut o ff wa l l ，b uc k e t c h a i n c h a n n e l c ut o ff wa l l a nd s a w c h a nn e l c u t o ff wa l 1 I t i s f u r t h e r p r o v e d t h a t c o n c r e t e c u t o ff w a l l i s a n e f f e c t i v e me t h o d f o r d a m f o u n d a t i o n s e e p a g e p r e v e n t i o n t r e a t me n t b y s u c c e s s f u l a p pl i c a t i o n o f wa t e r s p r a y i n g c o nc r e t e c u t o ff wa l l i n S h a he Re s e r v o i r Da m Fo u n da t i o n Se e pa g e Pr e v e n t i o n Tr e a t men t Ke y wo r ds：r e s e rvo i r ；c o n c r e t e c u t o ff wa l l ；wa t e r s p r a y i ng me t ho d；da m f o u n da t i o n；s e e p a g e 1 7 - 程 概 况 沙河水库位 于江苏 省溧 阳市 ， 担 负着 太湖 流域 西 南部南河水 系上 游 的截 流 和调 蓄任 务 ， 是 太 湖流 域 7 座大型水 库 之一 。沙 河 水库 建 于 1 9 5 8年 ， 集 水 面 积 1 4 8 5 k m ， 总库容 1 0 9 亿 m ， 是 一座 以 防洪 、 灌溉 、 供 水为主， 结合旅游的大( ) 型水库。水库枢纽工程主 要包括 主副坝 5座 ， 泄 洪建筑 物 3座 ， 输 水涵 洞 3座 。 经复核， 水库西副坝坝坡抗滑稳定及坝基出逸比降不 满足要求 ， 渗漏量大 ( 正常蓄水位 2 1 O m时单位坝长 渗透量达 2 7 6 x 1 0 。11 1 s ) ， 坝 基中分 布的中粗砂层 不 满足抗震 要求 。 2防渗加 固方案 2 1 地质条件 渗漏严重的西副坝左 、 右坝肩为低山， 下游为平 地 ， 场地为低 山丘陵地貌 ， 地震设 防烈度为 7度 。坝 身 以粉质黏土为 主 ， 弱透水 性。坝基 上部分 别为 淤泥质 粉质黏土和粉质黏土 ， 淤泥质粉质黏土强度低 ， 工程 力 学性质差 ， 微 透水性 ； 粉质 黏土工 程力学 性质 一般 ， 均 匀性差， 弱 中等透水性。坝基下部为中粗砂， 平均厚 约 8 O m， 中等 透 水性 。 中粗砂 层 下 部 为全 风化 安 山 1 5 水利建设与管理 2 0 1 4 年 第 2 期 岩 ， 弱透水性 。中粗砂层为地震液化土层 ， 勘 察时单孔 出水量 2 1 m h 。 2 2 防渗加固方案 西副坝坝顶 长 3 6 0 m， 最大 坝高约 2 0 6 m。经综合 比选确定 在坝后设 压戗 以满足抗震 要求 ， 在 坝体 内设 混凝土 防渗墙进行截 渗处理 。防渗墙 布置于坝顶 中轴 线上游 1 O m 处 ， 底 部 进不 透水 层 0 5 m， 墙体 厚 度 为 0 3 m， 墙底高程最低处为 一 3 5 m， 墙顶 2 4 5 m， 最大墙 高2 8 O m。加固后坝体断面如图 1所示， 图中阴影 为 坝后压 戗。 全风化安山岩 图1 坝身加固剖面 高程单位为m， 其余为 c m 3 防渗墙施工 3 1 工艺原理 射水成槽法防渗墙施工时， 首先将配制好的泥浆 经灰渣泵加压， 在成槽器中通过射水装置形成高速泥 浆射流冲切破坏地层土体结构， 同时利用卷扬机操纵 成槽器( 见图2 ) 不断上下 冲动 ， 通过成槽器底部的刀 刃切削修整孔壁 ， 在一定 比重泥浆 固壁 下 ， 形成规则 的 齿槽式矩形断面槽孑 L 。采用导管法进行水下混凝土浇 筑， 形成单块混凝土防渗墙。 1 6 图 2 射水法混凝土防渗墙施工机械 3 2 工艺 流程 射水法混凝土防渗墙施工主要设备包括： 成槽机 组 、 浇筑机组 、 泥浆配制与供应系统 、 混凝土供应系统 等 。工艺流程如 图 3所示 。 场地清理 、 测量放 样 铺轨、设备安装、调试 成槽机组就位 射水成槽 清孔 成槽机移入下一单元并就位 浇筑机就位 排放废泥浆 H 下设导管并浇筑混凝土 浇筑机移入下一 元就位 形成单元墙体 泥浆制备 _ 泥浆供应 补充泥浆 商品混凝土供应 图 3 射水法混凝土防渗墙施工工艺流程 3 3 施工技术控制 3 3 1 成槽 3 3 1 1 槽孑 L 划分 本工程 由东向西依次为 1 、 2 、 3 单元墙体 ， 采 用分段间隔法施工， 先进行第一段内的 1 、 3 、 5等一序 颜红勤等 射水法混凝土防渗墙在坝基防渗中的应用 槽孔 的建造 和混凝 土浇筑 ， 待其墙体 混凝 土终凝且 强 度不高( 一般为 35 MP a ) 时， 再进行 2 、 4等二序槽孔 的建造 和混凝 土浇筑。 3 3 1 2 配制泥 浆 护壁 泥浆 比重 在 1 1 51 3 0 g c m 之间 ， 黏度 1 8 2 5 s ， 含砂 量小 于 1 2 ， 槽 内泥浆 不超 过地 面 向下 0 7 m， 以防止槽壁坍孔。 3 3 2 混 凝土浇筑 3 3 2 1 混凝土配合比 采用商品混凝土浇筑单元墙体 ， 要求混凝土强度 等级不小于 C 1 5 ， 抗 渗等级 W8 ， 混凝 土入 槽坍落度 1 8 2 2 c m， 扩散度 为 3 4 4 0 c m。 3 3 2 2 混凝 土浇筑 采用导管法进行槽孔内7 昆凝土浇筑。首次浇筑 时 ， 采用“ 满管法” 开浇， 浇筑前导管上口设置封闭阀， 供料连续 、 均匀 、 迅速 ， 使混凝土能及 时充满漏 斗 ， 拉出 塞封后混凝土满管下落， 排挤出管内泥浆， 冲击悬浮槽 底沉 渣 ， 并迅速 淹埋 浇筑导 管下 口， 使后 续浇筑 的混凝 土与泥浆 隔离 ； 正常浇筑时 ， 保 持混凝土面均匀 连续上 升 ， 控制混凝土面高差不大于 0 3 m， 混凝土面上升速 度不 小 于 2 m h ， 保持 导 管 埋 人 昆凝 土 深 度 在 1 0 6 O m问。当浇筑 昆 凝土面超过墙体设计高程 0 3 m即 终浇时， 拨出导管 ， 清洗机具， 转入下一槽孔浇筑。 3 3 2 3 一 、 二序槽孔 的连接 成槽分 两序进 行 ， 相邻 一 、 二序槽孔 的连接采 用齿 槽嵌入式套接。施工一序槽孔时， 封住成槽器侧向喷 嘴 ； 当施工两相邻 一序单 元墙体中间的二序槽孔 时 ， 打 开成槽器侧向喷嘴， 利用高速射流对两一序单元墙体 的端面进行清洗 ； 保证相邻一 、 二单元墙体连接紧密， 形成连接的混凝土地下防渗墙。 4 防渗效果检测与评价 防渗墙从 2 0 0 8年 9月 2 9日开始施工， 因成槽器 钻进黏性土时进展 较慢 ， 施工 机械 由 1台套 陆续增 加 为 3台套 ， 于 当年 I 2月 2 2日全部 完成 。共 完成成槽 面积 6 1 7 0 m ， 成 墙体积 1 8 5 1 m 。 4 1 质量 检测 委托水利部南京水利科学研究院， 采用地质雷达 ( 表面和跨孑 L 层析成像 ) 、 钻芯取样和现场注水试验， 对防渗墙墙体质量进行检测。检测表明： 雷达波形总 体变化不大， 墙体没有发现空洞异常， 混凝土强度达到 设计要求 ， 现 场 注 水 试 验 平 均 渗 透 系 数 3 7 21 0 。 C l I I S 。同时地质雷 达显 示有 8处 异常 区域 ， 经挖坑 验 证 ， 接缝处混凝土存在不密实现象 ， 采用旋喷对 异常 区 域墙体接缝进行加 固处理 。 4 2渗流观测 为观测防渗墙的防渗效果， 在坝体上布置了 3个 渗流观测断面 ， 采用钻孔埋设孔隙水压力计 的方式进 行监测， 库水位 1 8 4 7 m时 ， 防渗墙墙前 、 墙后水位差 2 4 3 m( 见图4 ) ， 防渗效果明显。 图4 渗流观测断面浸润线 单位： Il l 5 结语 沙河水库西副坝坝基混凝土防渗墙采用射水成槽 施工 ， 施工机械 简单 ， 工 艺成熟 ， 墙体 建成后 防 渗效果 明显， 是进行坝基防渗处理的一种有效方法。施工经 验表明， 射水法施工工艺较适合于砂性土， 穿超较厚黏 性土时工效较低 ， 类似工程使用时需加以注意。 参考文献 1 邝柏昌 水利水电工程混凝土防渗墙施工技术的应用 J 建 材与装饰 ， 2 0 0 8 ( 5 ) ： 1 9 7 1 9 8 2 刘民学 ， 豆志强， 程磊， 等 射水法超薄混凝 土防渗墙施工浅 议 J 河南水利与南水北调 ， 2 0 0 8 ( 6 ) ： 5 1 3 严孝彩 浅析射水法建造7 昆 凝土连续防渗墙在泉州防洪堤中 的应用 J 福建建材 ， 2 0 1 2 ( 2 ) ： 3 8 3 9 1 7