孙长柱
身份证号：37250119740705**** 山东聊城 252000
摘要：目前，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，水库大坝是水利枢纽工程的重要构成部分，是防洪拦水的重要设施。因大坝长期受到水侵蚀的影响，特别是土石坝防渗墙一旦出现超标渗漏、裂缝等隐患，将引发管涌、流土等安全问题，大坝稳定无法得到保证，后果是无法预估的。因此必须要重视大坝防渗墙加固的质量与设计的优化。文中将对大坝防渗墙加固与设计的技术要点展开探究，明确后续工作的借鉴。
关键词：水库大坝；混凝土加固；防渗墙设计
引言
混凝土防渗墙自身要能满足强度和变形的要求，并有足够的抗渗性和耐久性，能有效地截住渗透水流，控制渗流量，墙体渗透比降和出逸比降均满足设计要求。混凝土防渗墙设计的主要内容有：造(挖)槽孔工法比选；总体布置；墙厚比选；选墙体材料比选；泥浆比选；细部设计；设计指标和质量要求。
1混凝土防渗墙概况
混凝土防渗墙是利用造(挖)槽孔机械设备,借助泥浆的护壁作用,在地下挖出窄而深的槽孔,并在其内浇注混凝土而形成一道具有防渗功能的连续的地下墙体。混凝土防渗墙自身要能满足强度和变形的要求,有足够的抗渗性和耐久性,能有效地截住渗透水流,控制渗流量,墙体渗透比降和出逸比降均满足设计要求。混凝土防渗墙设计的主要内容有:造(挖)槽孔工法比选;总体布置;墙厚比选;选墙体材料比选;泥浆比选;细部设计;设计指标和质量要求。
2水库大坝防渗墙混凝土加固与设计政策
2.1抓斗挖槽法
所谓抓斗挖槽法，其主要的运行原理是利用蚌式（即蛤式）抓斗的机械作用，结合斗体的本身重量，通过开闭斗门的方式抓取土体，把土带出孔外，并且利用泥浆形成护壁，以保证墙壁整体性的挖槽方式。在成孔之后，混凝土浇筑可以利用水下直升导管法去完成，混凝土依靠本身的重量与自流平特性形成墙体，一般情况下，可以利用接头管或是接头管去完成各个墙段之间的连接。这一施工方式一般情况下适用于多种土层以及软岩,对于含小漂石与石块的地基来说，在挖槽过程中的使用效果更为理想。随着技术的不断革新，新型的抓斗已经能够调整斗体的角度，因为多配有测斜与纠偏的装置，能够保证挖槽的垂直精度得到进一步提升。这一挖槽方式的主要优势是墙体的整体性高，厚度合理、适用的地层也广泛，施工效率更高。一般情况下，在黏土层当中，液压抓斗的工效显然更高。最早的施工过程中，抓斗是利用钢丝绳去完成悬挂并且完成控制的，自六十年代的后期，液压抓斗便开始在施工过程中投入使用。依照抓斗的结构特点对于抓斗进行分类，可分为液态抓斗、混合式抓斗、钢丝绳抓斗、导杆式抓斗等多个类别,以满足不同的施工需求。
2.2双轮铣槽法
双轮铣槽法是驱使安装在机架上的的两个鼓轮向相反方向转动，鼓轮上的切刀将地层旋铣、切割、挤碎，松动后的土、砂、卵石、岩石碎块用泵抽吸至地面，同时用泥浆护壁，成槽孔后采用水下直升导管法浇注混凝土，混凝土靠自重和自流平特性而自密实形成一段混凝土墙体，墙段连接由双轮铣槽机直接切割一序混凝土，在一、二序墙段连接中不需专门的连接件和特殊封堵就能形成良好的墙段接头。该工法适用各种土层和软岩，配用特制的滚轮铣刀还可钻进坚硬岩石，利用电子测斜装置、导向调节系统和可调角度的鼓轮旋铣器来保证挖槽精度，精度高达1‰～2‰。该工法具有墙体整体性好、厚度均匀、适用地层广、成槽深、挖槽精度高和挖掘效率高的特点，是最先进的造槽机械。目前世界上最深和最厚的混凝土地下连续墙都是使用铣槽机建成的。双轮铣槽机又可分为液压双轮铣槽机和电动双轮铣槽机两类，主要由意大利、法国、德国和日本等国生产，我国已少量引进。
2.3冲击式反循环钻进法
冲击式反循环钻进法是在冲击式钻进法的基础上,在空心套筒式钻头中心设置排渣管,利用反循环砂石泵将钻渣与循环浆液经排渣管及循环管路,从孔底连续地抽入设在地面的泥浆净化装置进行净化,净化后的泥浆经循环浆池注入槽孔循环使用,通过这一循环,钻机完成钻进及排渣作业,直至造孔完毕。由于采用反循环出渣方式,从而大大提高了钻进效率。冲击式反循环钻机最早由法国公司在20世纪50年代研制成功,我国水利水电基础工程局于20世纪90年代研制成功CZF-1200型冲击式反循环钻机,同时地矿部门也研制成功CJF-20型冲击式反循环钻机,目前国产机型主要是CZF-1200、CZF-1500、CJF-20和CJF-12型。
2.4墙厚比选
防渗墙的厚度选择是混凝土防渗墙设计的一个重要内容，影响防渗墙厚度的因素主要有坝高，渗透稳定条件，施工条件和地质条件。《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)对此没有明确规定，只在规范第6.2.8条条文说明中提出混凝土防渗墙“一般允许渗透比降80～100作为控制上限值”。我省大中型水库大坝80%以上坝高在40m以下，水库主要是20世纪80年代以前兴建的，坝体经过几十年沉降已趋于稳定，设计中比选防渗墙的厚度时可用防渗墙允许渗透比降确定，建议普通混凝土防渗墙允许渗透比降取80～100，塑性混凝土防渗墙允许渗透比降取60～80。
2.5两钻一抓法
所谓两钻一抓法，是冲击式钻进与抓斗挖槽两类施工手段结合后的产物。其主要的运作原理是首先使用冲击反循环钻机或是传统冲击钻机去完成相邻两个主孔的钻进。在完成开孔后，再利用抓斗去对中间副孔进行抓取的施工方法。在此基础上进一步改进，便衍生出了两钻三抓这一方法。两种方法各自有不同的适用范围以及优势。在对施工方法与设备进行选择时,为了保证适用性，应当主要考虑坝基、坝体填充料、坝肩地层、岩层特性、地质水文环境等要素的影响。除此之外，在实际开挖过程中，对于开挖的宽度、深度、强度，设备的适用条件等也要多加注意。为了真正满足实际施工需求，必须要做到针对性选择，才能够避免因施工手段不合理而阻碍施工。
2.6墙体材料比选
墙体材料主要选用普通混凝土和塑性混凝土两种。普通混凝土选用强度等级在C10以上,水泥用量在350kg/m3以上,水胶比在0.65以下,具有弹模高、强度大的特点,能承受较大的垂直和水平荷载。但由于普通混凝土弹模太高,极限应变太小,墙体和周围坝体间产生的沉降差和变形差使墙体在垂直压力和侧摩阻力作用下产生的应力易超过普通混凝土允许强度而产生破坏。塑性混凝土就是在普通混凝土基础上减少水泥用量,增加粘土和膨润土用量的混凝土,由水泥、水、粘土(膨润土)、砂石骨料和外加剂等配制而成,水泥用量70～200kg/m3,膨润土用量20～50kg/m3,粘土用量150～300kg/m3,其抗压强度2～5MPa,弹性模量300～1000MPa,渗透系数K<A×10-6cm/s。与普通混凝土相比具有初始弹性模量低,极限应变大,能适应较大变形,有利于改善墙体应力状态,同时它仍具有必要的强度和抗渗性能,墙段连接采用钻凿法时因墙体强度低而便于实施。在防渗墙墙体材料比选时,建议优先选用塑性混凝土。
结语
水库大坝防渗墙的施工质量决定着水库整体能否正常运行，在新的时代发展背景下，我们更要明确大坝防渗加固工作，以保证大坝的稳定性与使用寿命。因此文章探讨了大坝的混凝土加固施工与防渗设计要点，分享给同行业相关人员，共同探索，共同进步。
参考文献
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