水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范

5 混凝土防渗墙、灌浆工程与土工合成材料应用
5.1  混凝土防渗墙
《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》         SL174-96
《土石坝碾压式沥青混凝土防渗墙施工规范（试行）》SD220-87
5.1.1  混凝土防渗墙的特点   
        是在松散透水地基或坝体中连续造孔成槽，泥浆固壁，泥浆下浇筑混凝土而成，起防渗作用的地下连续墙。是保证地基稳定和大坝安全的重要工程措施。有时兼有防冲、承重等其他作用。
特点：
        1 是基础工程，直接关系建筑物甚至整个枢纽工程的安危；
        2 是地下工程，施工工艺与地质条件关系密切，由于地质条件复杂多变，对防渗墙要求各不相同，因此施工方案、措施也很少相同；
        3 是隐蔽工程，工程质量难以进行直观和完全检测，质量缺陷需在使用中发现，且很难返工修补；
       4  施工技术比较复杂，专业性较强，对施工人员的现场操作经验有较高要求。
5.1.2 防渗墙施工试验的质量要求
        根据《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》SL174-96的规定，着重对施工试验提出以下要求：
        重要或有特殊要求的工程，宜在地质条件类似的地点，或在防渗墙中心线上进行施工试验，以取得有关造孔、固壁泥浆、墙体浇筑等资料。
        进行防渗墙施工试验的目的就是要探明地质条件，检验设计方案的可行性，取得适宜的施工参数，为制定正确的施工组织设计和合理的施工方案提供依据。
        需要注意的是，这里所说的是“重要的或有特殊要求的工程”，即具有下列情形之一的工程，如工程规模巨大、建筑物等级较高、社会影响大、设计要求很高、地质条件十分复杂或施工条件特别困难等。一般工程因其施工实例和经验较多，施工中发生了事故也易于处理，对工程和社会的影响相对较小，所以并非都必须进行施工试验。
        另外，限于过去的认识和条件，本条文使用了“宜”的用词，这是不当的。工程实践表明，这一条文应当是强制性的，近几年来即有这样的工程实例，由于没有进行施工试验，日后在大规模施工中遇到了许多未预想到的情况，导致发生施工方案改变、工期延误和承包商索赔等被动局面。
5.1.3 对防渗墙造孔质量的要求
        《强制性条文》根据SL174的规定，着重对防渗墙的造孔质量提出两条要求：
        1 槽孔孔壁应平整垂直；不应有梅花孔、小墙等。
        2 槽孔嵌入基岩的深度必须满足设计要求。基岩面需按下列方法确定：
         1）依照防渗墙中心线地质剖面图，当孔深接近预计基岩面时，即应开始取样，然后根据岩样的性质确定基岩面；
        2）对照邻孔基岩面高程，并参考钻进情况确定基岩面；
         3）当上述方法难以确定基岩面，或对基岩面发生怀疑时，应采用岩芯钻机取岩样，加以确定和验证。
       防渗墙的造孔工序，是防渗墙施工中占用时间最长，对质量、工期和造价影响最大的工序，发生故障的机率也最大。
       第一条要求是针对槽孔孔型提出的，做到了这一条，就可以保证防渗墙墙体的厚度和连续性。
        在本条文的后半部，还有分项具体要求：“孔位允许偏差不得大于3cm；孔斜率不得大于0.4%，含孤石、漂石地层以及基岩面倾斜度较大等特殊情况，孔斜率应控制在0.6%以内；一、二期槽孔接头套接孔的两次孔位中心在任一深度的偏差值，不得大于设计墙厚的1/3，并应采取措施保证设计墙厚。”在这些具体要求中，特别应当控制接头孔的孔斜率。
        第二条是对防渗墙造孔深度的要求。保证防渗墙深度的关键是对地质情况的详细了解，对孔底基岩的正确判断。要特别注意防止将大漂石误判为基岩。在施工实践中有些工程的槽段发生过未达到设计要求的基岩深度，事后对墙下进行处理，如进行灌浆或高喷等，严重的甚至全部凿除已浇筑的混凝土，重新造孔，造成巨大损失。
5.1.4对造孔固壁泥浆质量的要求
        《强制性条文》根据SL174的规定，着重对防渗墙造孔固壁泥浆质量提出两条要求：
        1 建造槽孔时泥浆的功用是支承孔壁，悬浮、携带钻渣和冷却钻具。泥浆应具有良好的物理性能、流变性能、稳定性以及抗水泥污染的能力。
        2 海水或地下水可能对泥浆产生污染的情况下，应进行水质分析并采取保证泥浆质量的措施。
        泥浆性能的优劣，对防渗墙槽孔的稳定性起着决定性的作用，有些防渗墙工程在施工过程中发生槽孔坍塌，究其原因就是因为泥浆质量太差。优质泥浆由于其密度小、泥皮薄、稳定性好、抗水泥污染能力强，因而也对墙体混凝土的浇筑和墙段接缝的质量提高极有好处。
        泥浆材料的选择、外加剂的种类及其掺入量，泥浆各项物理参数的确定，也应当事先进行室内试验。应当尽量使用优质的膨润土泥浆。
        海水或矿化度高的地下水，可能对泥浆产生污染，恶化泥浆的性能。因此，施工前应对拌制泥浆的水和环境水的水质以及它们对泥浆质量的影响进行试验分析，制定和采取保证泥浆的质量措施。
5.1.5 对混凝土防渗墙墙体质量的要求
        《强制性条文》根据SL174的规定，着重对防渗墙墙体的施工质量提出三条要求：
        1 配制墙体材料的水泥、骨料、水、掺合料及外加剂等应符合有关标准的规定，其配合比及配制方法应通过试验决定；
        2 防渗墙墙体应均匀完整，不得有混浆、夹泥、断墙、孔洞等；
        3 墙体施工的质量事故，承包单位除应按规定及时处理和补救外，并应提供事故发生的时间、位置、原因、补救措施、处理经过等资料。
        混凝土防渗墙的墙体材料可有多种，如普通混凝土、塑性混凝土、固化灰浆、自凝灰浆等，墙体材料性能的好坏直接决定着防渗墙工程的质量。
        为了保证墙体材料的性能满足设计要求，必须做到：第一，应保证拌制墙体材料的水泥、水、砂石骨料、外加剂和其它原材料的质量符合有关的质量标准或设计要求。第二，各种材料的配合比及其拌制方法应当正确。这两项工作都必须在施工前进行。混凝土或其它的墙体材料的配合比各个工程常常不同，对工程的安全和造价的影响很大，必须经过认真试验。在施工过程中对原材料的质量应有抽样检验和控制措施，对拌制好的墙体材料应制作试块进行检验。
        条文中规定的“防渗墙墙体应均匀完整，不得有混浆、夹泥、断墙、孔洞等”，是对防渗墙整体质量的要求，如在施工中满足了本《强制性条文》的各项规定，一般本条所作出的质量要求即可达到。如在施工完成后检查出墙体存在有上述的质量缺陷，则应查清其严重程度，并及时采取针对性措施处理。
        当墙体施工质量事故发生后，应及时详细做好现场记录。并将事故发生的时间、位置、原因、补救措施、处理经过等有关资料提交给有关部门，以便评价其对工程安全的影响，并作出是否采取进一步工程措施的决定。
5.1.6 对墙体施工中特殊情况处理的质量要求
        《强制性条文》根据SL174的规定，着重对防渗墙墙体施工中特殊情况处理的质量控制提出以下两条要求：
        1 地层严重漏浆，应迅速填入堵漏材料，必要时可回填槽孔；
        2 混凝土浇筑过程中导管堵塞、拔脱或漏浆需重新下设时，必须采用下列办法：
         1）将导管全部拔出、冲洗并重新下设，抽净导管内泥浆继续浇筑；
         2）继续浇筑前必须核对混凝土面高程及导管长度，确认导管的安全插入深度。
        造孔施工中当发生地层严重漏浆时，应迅速按条文中的要求采取堵漏措施，减少固壁泥浆的损失，保持槽内泥浆浆面高度，防止槽孔坍塌。当堵漏一时难以凑效，或因其它原因，也可以用粘性土回填槽孔，待进行妥当处理后再重新钻凿。
        在进行槽孔内泥浆下混凝土浇筑过程中，当发生混凝土导管堵塞、拔脱或漏浆等混凝土浇筑事故时，应采取本条文中所述的措施处理。这里值得注意的是重新下入导管时，必须确保导管下端插入混凝土面的深度大于1m，导管下入后必须排干导管内的泥浆，方可重新浇筑。
5.1.7 沥青混凝土防渗墙的技术背景和应用现状
        沥青混凝土具有较好的塑性和柔性，能适应坝体的沉降变形，而且抗渗性能优良，将之引入土石坝中做防渗体，从20世纪30年代就已开始。
        沥青混凝土防渗墙的型式主要有两种：斜墙和心墙。斜墙通常由封闭层、防渗面层、排水层、防渗底层及整平胶结层组成（又称为复式断面构造）；心墙设置在坝体内部，施工干扰较大，如发生渗漏处理较为困难，但其施工工艺比斜墙简单，适应基础和坝体变形的能力相对较好。两种型式在实际中均有应用。
        我国从70年代开始在坝工中才开始采用沥青混凝土用于防渗处理，后直接采用沥青混凝土心墙或斜墙做为坝体的防渗体，如坝高85m的陕西石砭峪水库沥青混凝土斜墙坝；80年代，浙江牛头山水库沥青混凝土斜墙工程，其机械化施工的程度已达到国内相当高的水平。90年代以后，采用沥青混凝土防渗墙规模较大的工程是天荒坪抽水蓄能电站。
        沥青混凝土是用沥青、矿料与掺料等原材料按适当比例配合，拌和均匀后成为沥青混合料，再经过浇筑和压实等工艺成型的一种防渗材料。沥青混凝土是一种对温度较为敏感的材料，低温下它具有与弹性材料相似的性质，在较高温度下表现为明显的粘弹性或塑性的性质，因此沥青混凝土的施工有热法和冷法两种。热法施工是将原材料加热进行拌和，在沥青混合料具有适当粘度的温度条件下进行摊铺、压实和浇筑；冷法施工是采用乳化沥青配制冷沥青混合料，在常温条件下进行施工。我国在大面积沥青混凝土防渗墙的工程中主要是采用热法碾压施工方法。
5.1.8 沥青混凝土铺筑试验要求
        《强制性条文》根据《土石坝碾压式沥青混凝土防渗墙施工规范（试行）》SD220-87的规定，着重对铺筑试验提出如下要求：
        沥青混凝土防渗墙正式施工前，应进行现场铺筑试验，以确定沥青混合料的施工配合比，施工工艺参数，并检查施工机械的运行情况等。
        沥青混凝土防渗墙通常由热拌沥青混合料经浇筑或碾压而成，它与基础和岸边的防渗设施组成完整的防渗体系，是防渗体系的重要结构物。它必须具有一定的不透水性，适应坝体沉陷和位移变形而不严重裂化的能力，足够的低温抗裂能力和抗老化能力。因此从设计开始，即应充分考虑以上技术要求，确定沥青混凝土的配合比和工艺要求。由于施工现场的条件和实验室的条件有一定的差别，而且实际施工时，施工机械、自然环境和操作人员素质均可能影响到施工质量，为此，在沥青混凝土防渗墙正式施工前，应进行现场铺筑试验，对设计进行检验，提出完整的施工配合比、施工工艺流程和施工技术措施，对设计沥青混凝土配合比及施工机械碾压进行复核，提供施工工艺参数。
5.1.9 沥青混合料拌和厂安全防火要求
        《强制性条文》根据SD220的规定，着重对防火提出了如下要求：
        沥青混合料拌和厂（站）位置的选择应注意以下各点：
       1 尽可能靠近铺筑现场，以减少沥青混合料的热量损失与离析，并便于施工管理；
       2 在工程爆破危险区之外，远离易燃品仓库，不受洪水威胁，排水条件良好；
       3  尽可能设在坝区的下风处，保护坝区的环境卫生；
       4  远离生活区，以利于防火及环境卫生。
        沥青材料分为地沥青和焦油沥青两大类。地沥青又分为天然沥青和石油沥青，天然沥青是石油渗出地表经长期暴露和蒸发后的残留物；石油沥青是将精制加工石油所残余的渣油，经适当的工艺处理后得到的产品。焦油沥青是煤、木材等有机物干馏加工所得的焦油经再加工后的产品。工程中采用的沥青绝大多数是石油沥青，石油沥青是复杂的碳氢化合物与其非金属衍生物组成的混合物。通常沥青闪点在240℃~330℃之间，燃点比闪点约高3℃~6℃度，因此施工温度应控制在闪点以下。
        水工沥青混凝土所使用的沥青，一般采用桶装和罐装运输，在沥青混合料拌和厂中根据需要对沥青进行掺配处理。由于配制稀释沥青的溶剂多采用汽油煤油或轻柴油等有机溶剂，这些有机溶剂容易挥发，闪点低，对防火和环卫生不利，因此在选择沥混凝土拌制厂位置时，必须遵守上述规定。
5.1.10 沥青混凝土拌制时的防火要求
    《强制性条文》根据SD220的规定对沥青混凝土拌制时的防火提出如下要求：
        1在配制与使用稀释沥青时，应特别注意防火。
        2沥青的溶化、脱水和加热保温场所均必须有防雨、防火设施。
        3沥青加热宜采用内热式加热锅，加热锅应采取保温措施。内燃式加热锅当采用柴油等油料作燃料时，应调节好风压、油压、使油料充分雾化燃烧。油路、风路应经常检查，严防因管路漏油而引起火灾。
        4当采用外热式加热锅时，加热过程中应防止下部沥青因急骤受热体积膨胀而损坏锅体，并应适时清理锅底，以免沉淀物焦化引起锅底过热而溶裂。
        水工沥青混凝土的质量控制的重点在于现场热拌制备，需要具有一定的加热、保温等措施。用沥青配制沥青混合料，要经过熔化、脱水加热保温等工序，沥青加热熔融后成液态，如有水分进入，容易使沥青溢出锅外造成工伤事故。且水分的进入会加长沥青脱水的时间，长时间加热则会损害沥青的品质，所以需设置防雨、防水设施。
        沥青的加热熔化可根据沥青包装方式，选择合适的熔化方式。沥青加热宜采用内热式加热锅或外热式加热锅；内燃式加热锅多采用柴油做燃料，这就要特别注意油、风管路的安全，而外热式加热锅采用煤、木材等做燃料，设备简单、投资少，但热效率低，容易形成沥青焦渣，使锅底温度过高而烧坏，或者受热不均引起局部膨胀过快而损坏锅体。同时沥青是有机材料，当温度超过燃点时即可能燃烧。
 

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