探析截渗墙技术在堤坝防渗中的应用
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摘要：本文首先介绍了截渗墙特点及可能存在的质量问题，然后以工程实例探讨了截渗墙技术在堤坝防渗中的应用。
关键词：截渗墙，堤坝防渗。
中图分类号：TU592文献标识码： A 文章编号：
一、截渗墙特点及可能存在的质量问题
截渗墙属于隐蔽工程, 施工多样且质量控制难度很大, 由工艺与人为因素造成的质量问题复杂多样. 而且截渗墙的几何形态特殊、边界条件复杂, 被测目标体在水平方向的几何尺度很小, 这些都为地球物理方法检测截渗墙质量带来了很大的困难.
根据施工工艺不同, 截渗墙可以划分为多种类型, 不同类型的截渗墙经常存在着不同的质量问题.深层搅拌水泥土截渗墙可能出现的主要问题是墙体开叉, 墙体连续性差或因孔距偏大而造成套接处墙体厚度不够, 满足不了设计要求; 塑性混凝土截渗墙存在的主要质量问题为各槽段接合不好, 墙体连续性差, 底部缩径; 振动切槽法施工的水泥砂浆截渗墙可能出现的主要问题是局部充泥, 地下水位下局部无墙; 高喷灌浆截渗墙易造成上粗下细的固结体和墙体架空、离析或蜂窝等; 钢筋混凝土防渗墙易造成墙体夹泥、离析或蜂窝等。
此外, 各种不同的施工工艺、不同材料的墙体接合部位也可能存在隐患。
截渗墙质量检测需要解决的主要问题包括: (1)截渗墙体连续性、尤其是深层搅拌法施工中套接状况的检测；(2) 墙体架空、蜂窝、离析、裂隙, 尤其是切槽法施工易造成的局部充泥、无墙等的检测；(3) 槽段墙体接缝检测问题；(4) 搅拌桩间墙体开叉检测问题；(5) 因侧压缩径造成的墙体变薄的检测问题。
二、工程概况
宁波市江北区洪塘街道办事处决定对宁波市姚江东排江北段河道整治工程(一期)二标段施工，该工程由建承市恒业水电建设工程有限公司—宁波海逸园林工程有限公司联合体中标。中标范围是河道桩号11+280—12+400，河道中心线长1.12km，主要完成本段河道开挖、砌家闸、以及茅州闸、周家闻和后大河闸4座闸等内容的土建工作以及相应施工临时工程。本合同工程主要建设内容包括:河道拓浚长约1.120km，工程规模为5孔X4m的水闸1座;3孔X4m的水闸1座，单孔4m水闸2座，老闸异地重建一座。
要达到理想的渗控效果,截渗墙必须穿过堤身及浅层强透水层并深入下卧弱透水层1.0m左右;防渗墙墙体有效厚度200 mm,选用钻头直径
(1)采用不低于32.5R级及以上的普通硅酸盐水泥。
(2)掺入的水泥用量、水灰比,需由材料试验室根据防渗和强度要求试验确定配合比。
(3)相邻墙施工间歇不超过24h,墙体的有效厚度不得小于200mm。
(4)墙体的垂直度偏差不大于0.5%H(H为设计墙深)。
(5)墙顶中心线允许误差为50mm。
(6)墙深偏差不大于200mm。
(7)墙体的渗透系数k应小于10-6cm/s,抗压强度应不小于0.5Mpa(均指28d龄期)。
(8)龄期达到后,选取不低于2%的墙体进行开挖,检查墙体的外观质量、搭接质量、整体性等。
三、设计
1 粘土铺益
当地粘土料缺乏, 且堤脚有较好的防浪林, 不宜采用水平防渗。
2 高喷灌浆
适合于堤基为砂基的地层, 松原市宁江区四段堤防险段地基多为沙壤土、壤土, 且高喷造价在30 元/ 砂, 从技术角度和造价情况看, 该堤防险段不宜采用高喷灌浆。
3 垂直铺塑
利用机械造糟, 铺塑料薄膜, 汛期不宜施工, 施工后对堤防整体性有影响。
4 水泥土截渗墙
该技术用特制的多头小直径深层搅拌桩机把水泥浆喷入土体内并搅拌形成水泥土墙。它的特点:成墙厚度均匀、连续, 深度能满足设计要求；由于其不需要开槽,可避免因开槽而出现的塌孔、槽内无法夯实的现象；施工工效高, 每台班可生产10 0多m2；造价低, 仅80 一110 元/ m2；工艺简单, 易于操作。
综合以上诸多施工措施, 结合单位造价, 施工条件、工期、气候等因素, 最终采用多头小直径深层搅拌桩水泥土截渗墙技术。各项技术指标要求如下: 墙厚20c m；墙深8 米；桩与桩之间的搭接尺寸为5cm；垂直偏差为0.3 % ；渗透系数A X 10 cm / s；水泥土强度为0.3MPa 。
水泥土截渗墙成墙先决条件是水泥土在搅拌过程中必须成塑性状态或流态。计算表明, 坝体最小含水量为6 % 时水灰比约为1.6; 平均含水量为21 % 时水灰比约为1.1。根据理论计算结果, 采用水灰比为1.5 、2. 0 , 水泥掺人比为8 % 和12 % 进行试验,同时考虑到堤防存在0. 8 一1.6 m , 最大达2. 6 m 厚的粉细砂夹层,局部为中粗砂, 且处于动水情况。在这种情况下能否成墙、效果如何, 在进行生产性试验的同时, 又进行了模拟试验, 试验龄期为1ld 。试验表明, 水灰比为1.5 和2. 0 , 水泥掺人比在8 % 和12 % 两种情况下均能满足渗透系数、强度和渗透破坏比降要求。水灰比为1.5 的墙体渗透系数明显优于水灰比为2. 0 的墙体渗透系数, 故最终确定水灰比为1.5 , 水泥掺人比为12 % 的施工参数进行施工。
四、施工
1 施工前准备
1）施工前收集有关地质勘测设计报告、设计说明书、施工图纸、土工实验报告、水泥出厂合格证、水泥化验单等。
2）进行施工放样, 用推土机平整场地,清除施工场地的树根、石块、杂草, 保证主机有一个较水平的工作面。
3）水泥掺入量和水灰比的确定。在永久截渗墙部位取原土样进行水泥土室内实验(每种工况不少于3组)测定水泥土不同龄期、不同水泥掺入量和水灰比的试块渗透系数和抗渗能力、抗压强度,确定合适的水泥掺入量和水灰比。
4）施工工艺的确定。在永久截渗墙堤段距堤脚20m以外的位置选择成墙试验段,进行截渗墙成墙试验。实验墙深8.0m,长6m~8m。成墙过程中根据地质情况记录有关施工参数和可能出现的问题。成墙施工结束后,对形成的截渗墙取样实验。并开挖检查成墙质量,开挖深度2.0m左右。会同建设、设计、施工和监理一起,根据实验结果和检查情况最终确定截渗墙施工工艺。
2 工程结构及技术指标
设计采用在临河堤脚做水泥土搅拌桩截渗墙与堤坡铺设土工膜防渗相结合的加固方案。截渗墙布置在临河堤脚外1.5m处，墙底部嵌人相对不透水层不小于1.0m，深度一般为11一14m，墙体厚度一般为0.2m，渗透系数以1x10cm/s，抗压强度R≥0.3MPa，水泥掺人量不小于12%。其顶部为0.5m高的混凝土墙，堤脚坡面以上铺设复合土工膜，其顶部高于设防水位1.5m，底部与混凝土截渗墙用螺栓压严连接，复合土工膜上部回填3m宽的碾压土保护层，形成综合截渗墙，达到整体截渗的目的。
3 工工艺过程
1）主机就位( 第一单元第一序桩) 调平。调平要看主机上三个水准点, 调整主机四个支脚, 使三个水准点的标尺在同一水平面上, 这样主机就水平了, 并且导向架也垂直。
2）启动主机, 多头钻机三个钻杆同时转动下沉, 边下沉边输水泥浆, 直到钻到设计孔深。水泥浆液是靠送浆系统的三柱塞送浆泵将其通过三根橡胶浆管送至空心钻杆内, 再通过钻头的喷嘴喷入地下。