5.4　防渗墙工程施工

混凝土防渗墙是修建在挡水建筑物地基透水地层中的防渗结构，是地下连续墙的一种特殊构造形式。其作用是控制地下渗流，减少渗透流量，保证建筑物地基渗透稳定，是解决深层覆盖中渗流的有效措施。

5.4.1　防渗墙的类型

水工混凝土防渗墙的类型可按墙体结构型式、墙体材料、布置方式、成槽方法等，墙体按材料可分为混凝土防渗墙、钢筋混凝土防渗墙、黏土混凝土防渗墙。墙体按成槽方法可分为钻挖成槽防渗墙、射水成槽防渗墙、链斗成槽防渗墙、锯槽防渗墙；按墙体结构型式可分为槽孔型防渗墙，桩柱型防渗墙。槽孔型是混凝土防渗墙的主要型式，是由一段段槽孔套接而成。它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。桩柱体防渗墙由一个个桩柱套接而成。

5.4.2　防渗墙施工程序

防渗墙施工包括造孔前的准备工作、泥浆固壁与造孔成槽、终孔验收与清空换浆、槽孔浇筑、全墙质量验收等过程。

5.4.2.1　施工准备

（1）造孔前应根据防渗墙的设计要求，做好定位、定向工作。同时要沿防渗墙轴线安设导向槽，用于防止孔口坍塌，并起钻孔导向作用。

（2）导向槽安置好后，在槽侧铺设造孔钻机的轨道，安装钻机，修筑运输道路，架设动力和照明线路以及供水供浆管道，做好排水、排浆系统。

（3）在造孔过程中，需要注入泥浆。因泥浆比重大，有黏性，防止塌壁，要求泥浆面保持在导墙顶面以下30～50cm。

5.4.2.2　造孔

防渗墙开挖槽孔的机具主要有：冲击钻机、回转钻机、钢绳抓斗及液压铣槽机等。对于复杂多样的地层，一般要多种机具配套使用。

1.钻孔法

用冲击式钻机开挖槽孔时，一般采用钻劈法，即“主孔钻进、副孔劈打”。它是利用冲击式钻机的钻头自重，首先钻凿主孔，当主孔钻到一定深度后，就为劈打副孔创造了临空面，使用冲击钻劈打副孔产生的碎渣。出渣方式有两种：利用泵吸设备将泥浆连同碎渣一起吸出槽外，通过再生处理后，泥浆可以循环使用；抽砂筒及接砂斗出渣，钻进与出渣间歇性作业。这种方法一般要求主孔先导8～12m，钻孔法老适用于砂卵石、全风化或半风化基岩地层。

2.钻抓法

钻抓法，又称为“主孔钻进，副孔抓取”法。它是先用冲击钻或回转钻钻凿主孔，然后用抓斗抓挖副孔，副孔的宽度要求小于抓斗的有效作用宽度。这种方法可以充分发挥两种机具的优势，抓斗的效率高，而钻机可钻进不同深度地层。具体施工时，可以两钻一抓，也可以三钻两抓、四钻三抓，形成不同长度的槽孔。钻抓法主要适合于粒径较小的松散软弱地层。

3.分层钻进法

分层钻进法也叫分层平打法，它是利用钻具的重量和钻头的回转切削作用，分层钻进，每层深度一般等于半根或一根钻杆的长度，为防止槽孔两端发生孔斜，两端钻孔应先行超前钻进，比预计要钻进的层深超深3～5m。分层下挖时，用砂泵经空心钻杆将土碴连同泥浆排出槽外。分层钻进法适用于细砂层或胶结的土层，不适于含有大粒径卵石或漂石的地层。

4.开槽法成孔

液压开槽机主要由底盘、液压系统、工作装置（刀杆）、排渣系统、起重设施和电气系统等组成。采用液压双轮铣槽机，先从槽段一端开始铣削，然后逐层下挖成槽。液压双轮铣槽机是目前一种比较先进的防渗墙施工机械，它由两组相向旋转的铣切刀轮，对地层进行切削，这样可抵消地层的反作用力，保持设备的稳定，切削下来的碎屑集中在中心，由离心泥浆泵通过管道排出到地面。

5.4.2.3　泥浆及泥浆系统

建造槽孔时，孔内的泥浆具有支撑孔壁及悬浮、携带钻渣、冷却钻具的作用。因此，要求泥浆具有良好的物理性能、流变性能、稳定性能以及抗水泥污染的能力。造孔中，孔内泥浆面应保持在导墙顶面以下30～50cm。

根据施工条件、造孔工艺、经济技术指标等因素选择拌制泥浆的土料。优先选用膨润土。拌制泥浆的黏土，应进行物理试验、化学分析和矿物鉴定。施工中应从以下几方面控制泥浆的质量。

（1）施工现场定时测定泥浆的密度、黏度和含砂量，在实验室内进行胶体率、失水量、静切力等项试验，以全面评价泥浆质量和控制泥浆质量指标。

（2）严格按操作规程作业。

（3）应做好泥浆的再生净化和回收利用，以降低成本、保护环境。

5.4.2.4　终孔验收和清孔换浆

终孔验收的项目和要求符合有关规范，验收合格方准进行清孔换浆。

清孔换浆的目的是清除回落在孔底的沉渣，换上新鲜泥浆，以保证混凝土和不透水层连接的质量。

5.4.2.5　水下混凝土浇筑

1.浇筑方法

水下浇筑混凝土的方法有导管法、开底容器法。水下或泥浆中浇筑混凝土，目前多用导管法。其施工设备主要包括：混凝土运输车、混凝土料斗、存料漏斗、导管、护筒等。

2.特点

防渗墙的混凝土浇筑和一般的混凝土浇筑不同，是在泥浆液面下进行的。泥浆下浇筑混凝土的主要特点如下：

（1）不允许泥浆与混凝土掺混形成泥浆夹层。

（2）确保混凝土与基础以及一二期混凝土之间的结合。

（2）连续浇筑，一气呵成。

3.导管法浇筑施工

导管法浇筑施工包括压球、满管、提管排球、埋管、查管、连续浇筑、终浇等工序，如图5.3和图5.4所示。

主要施工过程包括以下几点：

（1）按设计钻孔。

（2）将导管下沉到离基面5～10cm处。

（3）在存料漏斗的下口安放一个用布包裹的（木球塞或者预制混凝土半球塞、空心橡胶、塑料球），并用铁丝吊住。

（4）向存料斗倒满混凝土，剪断吊球塞的铁丝开管（此时混凝土会挤压球塞沿着导管迅速下落）。

（5）将导管向上稍微提升，球塞会从导管底口逸出，混凝土也随之涌出，并挤升一定高度，将导管底口埋没。距离太小易堵管，太大则要求漏斗及管内混凝土量较多。

（6）连续浇灌混凝土，之后边均衡地浇筑混凝土，边慢慢提起导管，导管下口必须始终保持在混凝土表面之下不小于1m且不宜超过6m。下口埋得越深，则混凝土顶面越平、质量越好，但混凝土浇筑也越难。混凝土面上升速度不应小于2m／h，在顶部卸去导管的各个管节，直到浇筑桩的设计高程。

槽孔内使用二套以上导管时，间距不得大于3.5m，一期槽端的导管距孔端或接头管宜为1.0～1.5m。二期槽端的导管距孔端宜为1.0m，当槽底高差大于25cm时，导管应布置在其控制范围的最低处。

在导管提升过程中，应严格遵循先深后浅的原则。即从最深的导管开始，由深到浅一个个依次开浇，直到全槽混凝土面浇平以后，再全槽均衡上升。相邻混凝土面高差控制在0.5m范围以内。当混凝土面上升到距槽口4～5m时，由于混凝土柱压力减小，槽内泥浆浓度增加，混凝土扩散能力相对减弱，易发生堵管和夹泥等现象，可采取加强排浆，稀释泥浆，抬高漏斗，增加起拔次数，经常提动导管以及控制混凝土坍落度等措施来解决。混凝土浇筑结束时，槽顶必须超过设计标高30～50cm，以确保防渗墙的质量。