浅谈混凝土防渗墙与帷幕灌浆工艺对比

浅谈混凝土防渗墙与帷幕灌浆工艺对比
混凝土防渗墙施工技术起源于20世纪50年代意大利，之后被一些国家广泛地应用。

我国1958年开始研究混凝土防渗墙施工技术。

帷幕灌浆工艺则是在水工建筑物地基中采取灌浆方式建设防渗帷幕，以达到封堵基岩裂隙，形成阻水帷幕减少坝基渗漏量，降低渗透压力。

此两项工艺是应用在我国水利工程中最为重要的技术。

1混凝土防渗墙技术
混凝土防渗墙是在大坝或基础中用冲击钻或抓斗依次造孔，形成完整的槽孔，用泥浆巩固墙壁，在槽孔中浇筑塑性混凝土，最后形成一道连续的，具有防渗功能的混凝土防渗墙体。

防渗墙修筑时，按照分段建造的方式进行，每一次槽孔浇筑混凝土之后形成一个墙段，多个墙段浇筑之后连接在一起就形成一整道墙。

墙的顶部与坝的防渗体相连接，两端与岸坡的防渗体相连接，其底部嵌入基岩面0.5～1.0m或嵌入不透水顶界线，就能达到减少甚至截断地基中地下水流的渗透，对于保证大坝的安全具有十分重要的作用。

1.1混凝土防渗墙工艺的分类
（1）按防渗墙成墙方式分类：根据防渗墙施工方法的不同分可为板桩式和槽板式两种成墙方式。

按照槽段连接方式不同，又分为平接、搭接与链锁三种。

（2）按墙体材料分类：可分为刚性材料和柔性材料两大类。

刚性材料包括：钢筋混凝土防渗墙、素混凝土防渗墙、低弹模混凝土防渗墙；柔性材料：塑性混凝土防渗墙、自凝灰浆防渗墙、固化灰浆防渗墙。

（3）按防渗墙施工墙面的形状分类：圆孔型、槽孔型、墙板桩柱混合型。

1.2混凝土防渗墙的设计
混凝土防渗墙设计时，要结合坝体结构要求，依据坝基水文和工程地质条件确定墙体轴线位置。

同时，要依据渗流和结构应力计算结果，得出墙体嵌入及岩层的深度和有关墙体材料的力学指标，最终确定墙体材料的厚度和防渗墙在连接处的细部设计。

重要工程还要在墙体内安装检测仪器，随时了解墙体的运行情况。

墙体厚度设计主要由结构强度、抗渗强度、耐久性及施工条件确定。

（1）结构强度：墙体任意截面主应力应满足下式：
（2）抗渗强度：墙体厚度应满足下式：
1.3混凝土防渗墙的施工
混凝土防渗墙施工的主要程序为：施工场地平整、构筑施工平台、导向槽修建、铺设轨道、泥浆系统建设、安装钻机、槽孔施工、清孔换桨、清孔验收、下设混凝土导管、浇筑水下混凝土、拔出接头管、转下一个槽孔、墙体质量验收、处理坝内防渗体的连接等。

造孔时应使用回转钻、冲击钻等。

造孔作业累计消耗的工时大约为整个工期的60%左右。

在造孔及对墙体浇筑混凝土时要选用优质的粘土制成的泥浆进行护壁。

清孔换浆主要是将孔内的大量的沙粒等更换成合格的泥浆。

混凝土浇筑前，还要将槽孔两端已经浇筑好的混凝表面进行刷洗，使附着在其表面的泥皮冲洗干净，从而保证各槽段墙体混凝土、基岩接触带的搭接施工质量。

清孔常用机具有压缩空气吸泥器和钢丝刷子钻头等。

混凝土防渗墙的混凝土一般具有较高的抗渗标号、适当的强度和较低的弹性模量。

因此，对混凝土拌料要有较高坍落度以及和易性的要求。

一般采取直升导管法在泥浆中进行浇筑，能有效地将混凝土和泥浆进行分离。

在土坝的坝体内进行浇筑混凝土时要严格控制孔内混凝土面上升的速度，防止坝体出现开裂。

2、帷幕灌浆工艺
帷幕灌浆是在大坝的岩石地基中采取灌浆建造防渗帷幕的工程技术。

帷幕灌浆采用钻机钻孔后，压力灌注水泥（或复合浆）入基岩内，以达到封堵基岩裂隙而形成阻水帷幕，以减少渗漏量和降低渗透压力。

该工艺主要用于大坝、提防（岩石及软基）基础防渗处理，是大坝基础防渗处理最常用的工程措施。

在岩基防渗处理中，用以提高其不透水性、强度和完整性，减少渗漏量。

帷幕的顶部应与大坝内的防渗体相连接，其底部深入到不透水岩层下的一定深度，以减少或阻止地基中地下水的渗透、减小扬压力。

帷幕灌浆使用的材料主要是水泥、粘土，特殊情况时使用高分子化学溶液，砂砾石地基则多用水泥粘土浆液。

2.1帷幕灌浆工艺的分类
帷幕灌浆按灌浆孔的排数分为单排孔帷幕和多排孔帷幕。

按灌浆帷幕底部是否深入到相对不透水岩层，分为不深入型-悬挂式帷幕和深入型-封闭式帷幕。

2.2帷幕灌浆的设计
首先，在设计时要先弄清工程区的工程和水文地质情况；其次，还要进行现场灌浆试验，确定灌浆方法、排拒、孔距、压力和使用材料等，并论证灌浆效果；
然后确定帷幕轴线的位置、深度和幕线长度；最后对工程提出质量验收标准。

帷幕灌浆工程设计，一般采用单排孔，基岩破碎带部位和喀斯特地区宜采用双排或多排孔。

高坝根据基岩透水情况可采用双排孔。

多排孔应按梅花形布置，排距、孔距宜为1.5～3.0m。

其余设计注意事项请参看本文对比表。

2.3帷幕灌浆施工
帷幕灌浆施工时，要严格按照设计拟定的先后顺序逐渐加密进行。

两排孔或是多排孔的帷幕，在大多数情况下采用先钻灌下游排，然后再钻灌上游排，最后钻灌中间排。

同一排的孔位，一般按照三个次序来进行钻灌，其中，灌浆所采用的方法为全孔式、分段式灌浆。

在进行帷幕灌浆时，表层灌浆压力值小于1～1.5倍库内水头压力值，底部压力值应为2～3倍水头压力。

另外，还要根据超前孔的资料，随时对孔内的涌水量、水质以及水压力情况进行监测，如果出现与设计不符，要及时向有关人员汇报，并迅速对施工方案进行优化调整。

3、混凝土防滲墙与帷幕灌浆工艺对比
混凝土防渗墙与帷幕灌浆工艺都是为减少甚至阻止水利工程地基岩层中地下水的渗漏，两种工艺存在着明显的差异，其各自优缺点详见下列对比表：适用于坝体和坝基防渗加固，尤其是厚度不大松散的砂砾石地基。

它是指在大坝或基础中用冲击钻或抓斗依次造孔，形成完整的槽孔，在槽孔中浇筑塑性混凝土，最后形成一道连续的混凝土防渗墙体。

混凝土防渗墙根据施工方法的不同，可分为桩柱式和槽板式两种成墙方式。

是在大坝的岩石地基中采取灌浆建造防渗帷幕的工程技术；主要用于大坝、提防（岩石及软基）基础防渗处理。

在岩基防渗处理中，用以提高其不透水性、强度和完整性，减少渗漏量。

帷幕可由单排式或2～3排灌浆孔组成。

当岩石完整、透水性小时，可采用单排；当岩石破碎、裂隙发育、透水性大、地质条件复杂时，则多采用2～3排。

2、
可以处理较深的砂砾石和坚硬岩层，也可以处理其他防渗施工方法不能处理的局部地层，还可以作为其它防渗结构的补强措施。

施工技术成熟。

3、
施工速度较慢、工期较长，对较坚硬巖石地基几乎无法实施。

合格的、有资质及有施工经验的施工队伍较难选择，选择面较窄。

部分土石坝坝顶较窄，工作面宽度不够需事先做好施工平台及泥浆系统和混凝土浇筑系统。

工艺较复杂，对一些地层适应性差，是否宜于采用，取决于地层的可灌性。

地层土料的颗粒级配、渗透系数、地下水流速等都会影响到浆液的渗入和凝结的难易，影响灌浆效果的好坏和费用的高低。

4、
设计
原则
（1）适用于坝高60m以内，坝身质量差，渗漏范围普遍的均质坝、心墙坝和斜墙坝；（2）防渗墙应与坝体防渗体连成整体；（3）防渗墙应布置于坝体防渗体内，一般沿坝轴线偏上游布置；防渗墙底应支承在坚实的基岩上，而且要嵌入不透水或相对不透水岩面以下0.5～1.0 m，对风化较深和断层破碎带可以根据坝高和断层破碎情况加深；（4）设计时要明确提出防渗墙的抗压强度，抗渗性能及弹性模量等指标。

墙体厚度设计主要由结构强度、抗渗强度、耐久性及施工条件确定。

（1）适用于非岩性的砂砾石坝基和基岩破碎的坝基；（2）灌浆帷幕位置应与坝身防渗体结合在一起；（3）灌浆帷幕的设计标准应按灌后基岩的透水率控制，1级、2级坝及高坝透水率宜为3～5 Lu，3级及其以下坝透水率宜为5～10 Lu；（4）帷幕深度应根据地质条件和防渗要求而定，底部入深相对不透水层不小于5m；（5）帷幕厚度计算：T = H/J
结语
总而言之，现阶段由于帷幕灌浆技术的施工难度较大，工艺复杂，且对技术的要求相对较高，工程使用寿命较短。

所以，在设计方案选择中人们更倾向于混凝土防渗墙技术。

然而，混凝土防渗墙技术在堤坝加固工程中的应用是在最近几年才开始的，对墙体检测的技术还不完善。

因此，我们要不断加强对这两种工艺的研究与探索，使其能相互取长补短，最终做出更合理、更优化的施工方案。

参考文献：
[1]何海云.浅谈混凝土防渗墙的工程设计[J].科学之友，2011（08）.
[2]赵明.水库大坝低弹模混凝土防渗墙施工技术[J].河北水利，2010（07）.
[3]翟光俊.帷幕灌浆在水电站基础处理中的应用[J].湖南农机，2008（01）。