登录| 注册    
收藏  点赞 

混凝土防渗墙

利用专用机具在闸坝的松散透水地基中造孔,往孔内灌注混凝土而建成的防渗建筑物。墙的顶部与坝体或拦河闸中的防渗体相连接,墙的两端与岸边的防渗设施相连接,墙的底部嵌入弱风化基岩或相对不透水地层内一定深度,从而可以较为彻底地截断渗透水流,减少渗透流量。对于保证松散透水地基的渗透稳定和大坝安全,充分发挥水库效益起着重要的作用。混凝土防渗墙也可作为土石坝体内的防渗心墙,还可用来加固土坝。

利用专用机具在闸坝的松散透水地基中造孔,往孔内灌注混凝土而建成的防渗建筑物。墙的顶部与坝体或拦河闸中的防渗体相连接,墙的两端与岸边的防渗设施相连接,墙的底部嵌入弱风化基岩或相对不透水地层内一定深度,从而可以较为彻底地截断渗透水流,减少渗透流量。对于保证松散透水地基的渗透稳定和大坝安全,充分发挥水库效益起着重要的作用。混凝土防渗墙也可作为土石坝体内的防渗心墙,还可用来加固土坝。加放钢筋的混凝土防渗墙有着广泛的用途,可作为高层建筑物的地下室边墙,还可作为地下油罐、地下停车场、地下商店街、地下铁道、公路立交桥等建筑物的基础、隔墙和边墙。

20世纪50年代初期,混凝土防渗墙的施工技术与工艺起源于意大利。1958年,中国研究出适合于当时国情的一套混凝土防渗墙的施工技术与工艺。截止1982年底,中国在水利水电工程中已经建成63道混凝土防渗墙,总截水面积约达45万平方米,最大墙深65.4米,墙厚0.6~1.3米,单段墙板顶长度最短为1.85米,最长为38.2米。在各种复杂的地层中,如纯沙层、纯粘土层、深厚淤积层、密集孤石层、水下抛填的未经压实的砂砾石层中均成功地建成了混凝土防渗墙。据初步统计,世界各国已经建成的混凝土防渗墙,最大墙深超过40米的共有39道,其中有中国17道,占43.6%。

混凝土防渗墙在闸坝剖面中的典型位置见图1。

型式 按墙的水平截面的不同形状可以分为:圆形桩柱型、混合桩柱型、墙板型和墙板与桩柱混合型四种型式(图2)。圆型桩柱型墙垂直接缝多,有效厚度小,60年代以来已很少采用;墙板型墙要求相邻两块墙板连接处的套接厚度必须等于设计墙厚,故其适用于深度小于60米的防渗墙;混合桩柱型墙、墙板与桩柱混合型墙,先行建造的圆形桩柱或墙板可以起导向作用,较易于保证连接处的厚度达到设计墙厚,故其适用于深度大于60米的防渗墙。目前世界上最深的混凝土防渗墙131米,就是混合桩柱型墙。

图1 混凝土防渗墙在闸坝剖面中的典型位置图

设计程序 确定墙轴线位置,初步选定墙厚,进行渗流计算、结构应力计算、与周围防渗体连接的细部设计,最后确定墙厚。墙底嵌入基岩深度及墙体材料的物理力学指标。渗流计算方法有水力学近似法、电模拟试验法、有限单元法。结构应力过去常作近似计算,近年来已开始研究应用有限单元法作整体分析。永久性重要的混凝土防渗墙都埋设有观测仪器,如:应变计、无应力计、土压力盒、渗压计、测斜仪等。常用的墙体材料有:素混凝土、粘(壤)土混凝土、粉煤灰混凝土、钢筋混凝土

施工程序 造孔前准备、造孔、基岩鉴定、终孔验收-清孔换浆-清孔验收-浇筑混凝土前准备-包括下入墙身预留基岩灌浆孔管模和各种观测仪器)、浇筑泥浆下混凝土、全墙质量检查与验收、与坝体防渗体的连接等。造孔采用专用的钻机与钻具进行。地层中的最大卵石粒径大于150毫米,一般采用冲击式钻机;等于或小于150毫米时,一般采用回转式钻机或液压导板式抓斗。造孔过程中,采用膨润土或优质粘土制成的泥浆固着孔壁。泥浆还可以悬浮和携带岩屑,冷却和润滑钻头。泥浆的质量不但直接关系到造孔的进度、质量与安全,还直接关系到墙体、竖直接缝、墙体与基岩接触带的质量。清孔换浆的目的是将孔内含有大量沙粒和岩屑的泥浆更换成新鲜泥浆,还要将孔段两端已浇混凝土表面附着的泥皮刷洗干净。常用的机具有:抽沙筒、压缩空气吸泥器、沙石泵、钢丝刷子钻头等。由于抽沙筒不易保证清孔换浆质量、且费时较长,正逐渐被吸泥器和沙石泵所代替。

图2 混凝土防渗墙各种截面型式

浇筑泥浆下的混凝土采用直升导管法。无缝钢管制成的导管内径为200~250毫米,单节管长为0.5~2.0米,丝扣连接。防渗墙混凝土均具有适当的强度、较高的抗渗性、较低的弹性模量、良好的和易性、较高的坍落度(18~20厘米)。浇筑过程中,要求孔内混凝土面均匀上升,上升速度至少大于或等于2米/时才能保证浇筑质量。在土石坝坝体内浇筑防渗墙混凝土时,根据坝体质量的具体情况,要适当控制孔内混凝土面上升速度,可防止坝体开裂。

不论采用哪种墙型,墙板之间或桩柱与桩柱之间的竖直接缝都是防渗的薄弱部位,采用起拔接头管形成接头孔或采用双反弧钻头造接头孔,常可取得良好的结果。

对混凝土防渗墙效率的估算,常采用两种方法:①用建墙后渗流量的减少值与同水头下无防渗墙时的渗流量之比进行估算;②用渗流通过防渗墙后的水头损失与全水头之比进行估算。质量优良的混凝土防渗墙的防渗效率,上两种方法估算结果分别可达95%与85%以上。