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1、水利工程建设中防渗的判断以及防渗措施的分析摘要：在水利工程建设中，由于其往往对防渗有较高要求，在分析防渗时，应先通过勘探和实验中取得一些必要的基本资料，对建筑物的地基有一定的了解，取得设计所必须的全部地质资料和实验指标，再分析采用必要的基础防渗流控制工程措施，排除影响坝基安全的因素，减少渗漏损失，解决渗漏变形，以“上堵下排”为中心思想，在建筑物基础底部，垂直向下做防渗水性能较好的防渗材料，使之完全贯穿透水覆盖层，以致完全阻断透水渠道或增加渗透阻力，也可通过延长渗径的方式，降低渗漏损失。关键字 防渗措施 勘探和实验 上堵下排一、 防渗工作的必要性以及防渗前的工作在水利工程建设中，由于其往往对防渗
2、有较高要求，且多为实心体重力大对地基要求高，为了使建筑地基达到地形、地质、水文地质的要求，而进行地基处理。地基处理方法的确定通常考虑两个方面，首先是由上部结构决定，由于上部结构的不同，对地基的要求也不相同，例如土石坝，由于其体积庞大，占地面积大，对地基要求不是太高，而拱坝虽然占地面积小，节省建筑材料，但其工程设计算、施工比较复杂，因此相对于其他种类的坝体，它的地基要求最高。其次由地基的本身素质决定，岩基的力学性能好，抗渗能力也较好，但软基就不同了，想砂砾石，傻、粉细砂、淤质粘土，他们均为离散性结构，抗剪能力逐渐减弱，但抗渗性能越来越好（k下降）抗压性能则逐渐降低。地基处理的内容包括：勘探实验、
3、地基的设计、施工的设计以及预行检测等，以下对各方面的基本要求和方法做出分析。勘探实验。通常分为初勘和终勘。（1）为了从勘探和实验中取得一些必要的基本资料，对建筑物的地基有一定的了解，以便进行大致的整体布置，要对地基进行初勘。首先，利用3D技术确定勘探的范围，长度大于坝轴线，深度一般为建筑物高度的0.5到1.0倍（也有1.5倍的），打孔间距为150到200m。（2）在技术施工阶段，由于需要对各结构进行深入的设计和计算，固按要求，需要更细致的进行勘探和实验，从而取得设计所必须的全部地质资料和实验指标，在范围上基本与初勘相同，只有带孔间距有区别要求10到20m。通常的地基勘探具体方法。利用球形阀门薄
4、壁取土器，现在多使用反旋活塞薄壁取土器，要求尽量保证取出原状土样，然后总标准贯入实验，也就是动力触探和静力触探。二、防渗措施的中心思想和具体方法对地基有了一定了解后，依据得出的实验指标，通过分析采用必要的基础防渗流控制工程措施，排除影响坝基安全的因素，减少渗漏损失，解决渗漏变形，以“上堵下排”为中心思想，在建筑物基础底部，垂直向下做防渗水性能较好的防渗材料，使之完全贯穿透水覆盖层，以致完全阻断透水渠道或增加渗透阻力，也可通过延长渗径的方式，降低渗漏损失，减少坝基水力坡降。（一）在“上堵”方面，采用水平防渗和垂直防渗1. 水平防渗，通常是做水平铺盖，当透水层很厚，垂直截渗措施难以奏效时，常采用此
5、措施。在进行水力计算时要求铺盖渗流坡降小于许用渗流坡降，上下保护层（碎石、粗砂）不会出现渗透变形，渗流量损失不能太小，出逸处渗流坡降小于许用渗流坡降。其方法是在坝上游设置粘性土铺盖，其渗透系数比透水地基小23个量级，并与坝体的防渗斜墙搭接。这种措施只是加长渗径而减小水力梯度，并不能完全截断渗流。2. 垂直防渗。通常可以做粘土截水槽、打板桩、帷幕灌浆、做混凝土防渗墙以及高喷灌浆等。1）粘土截水槽粘土截水槽常用于透水性很强、抗管涌能力差、隔水层埋藏较浅的砂卵石坝基。其结构视土石坝的结构而定。截水槽一定要作到下伏的隔水层中，形成一个封闭系统。必须注意隔水层的完整性和渗透性。2）板桩灌注防渗墙：施工时
6、,先将底部腹板加厚的钢板桩用打桩机打到设计深度,然后用拔桩机起拔。与此同时,通过焊在钢板桩上的灌浆管体,向拔桩后留下的空间注入粘土水泥浆。每完成一次打桩拔桩和灌浆作业,就形成一根桩柱,桩柱与桩柱搭接起来,连桩成墙。 1进浆管2钢板桩3打桩机 4透水层5防渗墙3）帷幕灌浆：帷幕灌浆是用浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙中，在地基中形成一道阻水帷幕,减少地基的渗流量，降低坝底的扬压力。一般应分序逐渐加密(一排：逐序加密，两排：先下、后上游，三排：下、上、中游）。可以提高浆液结石的密实性,另通过后灌序孔单位吸水量的分析，可以推断先灌序孔的灌浆效果。帷幕灌浆各个序孔的孔距视岩层完好程度而定,一般多采用第I
7、序孔孔距8-12m,然后内插加密,第序孔孔距4-6m,第序孔孔距2-3m, 第序孔孔距1-1.5m 。单排帷幕孔的钻灌次序是先钻灌第I序孔,然后依次钻灌第、第序孔,如有必要再钻灌第序孔。 双排和多排帷幕孔,在同一排内或排与排之间均应按逐渐加密的次序进行钻灌作业。双排孔帷幕通常是先灌下游排,后灌上游排; 多排孔帷幕是先灌下游排,再灌上游排,最后灌中间排。在坝前已经雍水或有地下水活动的情况下,更有必要按照这样的次序进行钻灌作业,以免浆液过多地流失到灌浆区范围以外。帷幕灌浆中,掺加粘土、膨润土等细粒掺料,有助于提高灌浆帷幕的密实性。加入细粒掺料应事先单独拌和均匀,然后再与水泥浆掺合,以保证浆液的均匀
8、性。 4）混凝土防渗墙。是修建在挡水建筑物和透水地层中的地下连续墙，主要用来控制基础的渗流，保证建筑物和地基的渗透稳定，减少渗透流量。它是解决深厚覆盖层中渗流控制的有效措施。结构可靠,防渗效果好,能适应多种不同的地层条件,施工时几乎不受地下水位的影响，修建深度较大，施工方便,造价低等。 防渗墙的基本型式是槽孔型。它是由一段段槽孔套接而成的地下墙。先施工的槽孔称一期槽孔,后施工的称二期槽孔, 一、二期槽孔套接而成一道连续墙。 槽孔的厚度, 除了结构方面的要求,主要决定于筑墙材料和筑墙方法。钢板桩水泥砂浆或水泥粘土砂浆灌注墙,厚度d仅10-20cm;泥浆槽级配料填筑墙,d可达 300cm; 而一般
9、混凝土、粘土混凝土防渗墙，d为60-80cm左右。在设计时要保证有足够的抗渗性，足够的耐久性以及足够的强度。5）高压喷射注浆筑墙。高压喷射注浆是近一二十年发展起来的一种加固软弱土层的新技术。它是利用钻机,将安上特制合金喷嘴的注浆管下到预定位置,然后用高压水泵或高压泥浆泵将水或/和浆液用2OMPa左右的高压,通过喷嘴按预定方向喷射出来,冲击破坏土体,使一部分细小土粒随浆液冒出地面,其余土粒在喷射流束的冲击力、离心力和重力等综合作用下,与浆液搅拌混合,并按一定的浆土比例和质量大小,有规律地重新排列。待浆液凝固以后,在土内就形成一定形状的固结体。 固结体的形状与喷射流移动方向有关。目前常见的注浆方式
10、有: 旋转喷射,垂直提升,简称旋喷,可形成圆柱桩;定向喷射 , 垂直提升,简称定喷,可形成板墙。 旋喷多用于筑桩,定喷多用于修筑防渗墙。用高压定喷注浆筑墙,形成墙体的平面形状,依不同的定喷方向和喷嘴形式,还可以有多种选择。 3. 钻灌方法。砂砾石地层的钻孔灌浆方法有:打管灌浆、套管灌浆、循环钻灌、预埋花管灌浆等。 1) 打管灌浆 。打管灌浆就是将带有灌浆花管的厚壁无缝钢管,直接打入受灌地层中,并利用它进行灌浆。其施工程序是: 先将钢管打入到设计深度,再用压力水将管内冲洗干净,然后用灌浆 （a）打管（b）冲洗（c）自流灌浆（d）压力灌浆 1管锥2花管3钢管4管帽5打管锤6冲洗水管7注浆管8浆液面
11、9压力表10进浆管泵灌浆,或利用浆液自重进行自流灌浆。灌完一段以后,将钢管起拔一个灌浆段高度,再进行冲洗和灌浆,如此自下而上,拔一段灌一段,直到结束。这种方法设备简单,操作方便,适用于砂砾石层较浅、结构松散、颗粒不大、容易打管和起拔的场合。用这种方法所灌成的帷幕 , 防渗性能较差,多用于临时性工程。 2) 套管灌浆 。套管灌浆的施工程序是:一边钻孔,一边跟着下护壁套管，或者,一边打设护壁套管,一边冲掏管内的砂砾石,直到套管下到设计深度。然后将钻孔冲洗干净,下入灌浆管,起拔套管到第一灌浆段顶部,安好止浆塞,对第一段进行灌浆。如此自下而上, 逐段提升灌浆管和套管,逐段灌浆,直到结束。 优点是由于有
12、套管护壁,不会产生坍孔埋钻等事故。缺点是在灌浆过程中,浆液容易沿着套管外壁向上流动,甚至产生地表冒浆。如果灌浆时间较长,则又会胶结套管,造成起拔的困难。 （a)钻孔下护壁套管 (b)下灌浆管（c）起拔套管，第一段灌浆 (（d)起拔套管，第二段灌浆(（e)起拔套管，第三段灌浆1护壁套2灌浆管3花管4止浆塞5灌浆段6盖重层3) 循环钻灌 。循环钻灌是一种自上而下,钻一段灌一段,钻孔与灌浆循环进行的施工方法。钻孔时用粘土浆或最稀一级水泥粘土浆固壁。钻孔长度（灌浆段的长度）,视孔壁稳定和砂砾石层渗漏程度而定,容易坍孔和渗漏严重的地层，分段短一些,反之则长一些,一般为1-2m。灌浆时可利用钻杆作灌浆管。
13、 用这种方法灌浆,做好孔口封闭,是防止地面抬动和地面冒浆,提高灌浆质量的有效措施。1灌浆管（钻杆）2钻机竖轴；3封闭器6防浆环；7射浆花管8孔口管下部花管9盖重层；10回浆管11压力表；12进浆管4) 预埋花管灌浆 。现在工程上应用最多大的是预埋花管法钻孔灌浆，它的施工程序是 : （1)用回转式或冲击式钻机钻孔,跟着下护壁套管,一次直达孔的全深。 （2)钻孔结束后,立即进行清孔,清除孔底残留的石碴。 （3)在套管内安设花管。 （4）在花管与套管之间灌注填料,边下填料,边起拔套管 , 连续灌注,直到全孔填满套管拔出为止。 （5) 填料要待凝51od 左右, 达到一定强度,严密牢固地将花管与孔壁之
14、间的环形圈封闭（6) 在花管中下入双栓灌浆塞,灌浆塞的出浆孔要对准花管上准备灌浆的射浆孔。然后用清水或稀浆逐渐升压,压开花管上的橡皮圈,压穿填料,形成通路,为浆液进入砂砾石层创造条件,称为开环。开环以后,继续用稀浆或清水灌注510min,再开始灌浆。每排射浆孔就是一个灌浆段。灌完一段,移动双栓灌浆塞,使其出浆孔对准另一排射浆孔,进行另一灌浆段的开环灌浆。 由于有填料阻止浆液沿孔壁和管壁上升,很少发生冒浆、串浆现象,灌浆压力可相对提高,灌浆比较机动,可以重复灌浆,对灌浆质量较有保证。但缺点是花管被填料胶结以后,不能起拔,耗用管材较多。 槽孔的长度L在可能条件下宜尽量加长,以减少槽孔之间接头数目,
15、提高墙身的整体性。但是,由于墙基地形地质条件的限制,以及施工能力、施工机具等因素的影响,槽孔又不能太长。一般说来,一个槽孔最好坐落在地形起伏不大、地层性质比较接近的地段上,在容易塌孔、容易漏浆、地下水流速较大的地段,宜采用较短的槽孔;施工能力较弱,墙身较深的槽孔,为了缩短成槽时间,亦以采用较短的槽孔为宜。一般l为5-9m。（二）在“下排”方面.常用的方法有排水沟和减压井设置基础排水，首先要保证坝体的稳定性。排水沟和减压井，它们的作用是吸收渗径和减小逸出段的实际水力梯度。排水减压措施应根据地层结构选择不同的形式。1. 排水沟分为明沟和暗沟。如果坝基为单一透水结构或透水层上覆粘性土较薄的双层结构，可以在下游坝脚附近开挖排水沟，使之与透水层连通，以有效地降低浸润曲线和水头。如果
