水泥土防渗墙

水泥土防渗墙（精选十篇）

水泥土防渗墙 篇1

一、施工准备

1. 工程开工前, 要进行施工场地平整工作, 采高垫低, 清除障碍, 确保三通 (路通, 水通, 电通) 。

2. 水泥应按设计标号入场, 经检验合格后方可使用, 检验结果应存档;

水泥搅拌施工机械最好配备电脑记录仪及打印设备, 便于随时掌握水泥浆用量及喷浆均匀程度;对水泥搅拌桩施工机械要进行必要地检查、试机, 确保所有设备工作性能良好稳定;所有水泥搅拌桩应编号, 以便于资料统计和质量检查控制。

3. 按照设计图纸放线, 准确定出桩位和高程。每隔5根桩应采用竹片等进行现场定位。

二、试桩试验控制

为了寻求最佳搅拌次数, 确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及搅拌深度等施工参数, 应做好试桩试验。每个标段的试桩不少于5根 (2%) , 且必须待试桩成功后方可正式施工。试桩检验可采取7 d后直接开挖取出, 或至少14 d后取芯, 以检验水泥搅拌桩的搅拌均匀程度和水泥土的强度。

三、施工流程控制

1. 修筑施工平台。沿防渗墙轴线修筑宽度不少于5 m的施工平台, 便于桩机设备移动。

2. 施工放样, 标定桩位。

防渗墙平面轴线及原地面标高须经监理审核。根据基本控制点测放桩位并编号, 桩位误差要控制在50 mm以内。

3. 桩机对中就位。

搅拌机步履到达指定桩位, 钻头对准桩点, 放下四脚支撑并调平机身, 保证钻杆垂直度偏差小于1.0%, 拌浆人员应根据设计和试机要求水灰比拌和水泥浆液。

4. 预搅下钻。

启动搅拌机电机转盘, 带动钻杆与钻头沿导架搅拌下沉至设计深度。遇到较难下钻地层时, 可少量给水, 以减小摩擦阻力。

5. 喷浆提升

。钻头下钻到设计深度后, 开始提升钻头, 并连续喷浆, 钻头提升至桩顶高程后立即停浆, 但钻头需施工至地面。

6. 重复搅拌 (喷浆) 。

钻头重新搅拌下钻至设计深度, 而后提升钻头重复搅拌, 同时根据实际情况决定是否补喷。

7. 桩机移位。

停止喷浆作业, 关闭搅拌机, 开启液压步履, 将搅拌机移至下一桩位。

四、水泥土搅拌桩施工措施质量控制

1. 施工前质量控制。

采用经纬仪沿轴线测放控制点, 并复核无误。桩机就位调平后, 每根桩施工前应用吊线进行斜度监测, 确保成桩体垂直偏差不大于1.0%。同时标定灰浆泵的输浆量、灰浆到达搅拌机喷浆口的时间、搅拌机钻进和提升的速度等施工参数。

2. 水泥浆液制拌的质量控制。

水泥浆液制备应选用出厂3个月以内的合格水泥, 进搅拌罐前应过5 mm细筛, 水灰比严格按照设计和试桩参数配。制备好的水泥浆应在罐中不断搅拌, 防止离析。对存放的水泥浆, 当气温低于10℃时, 不宜超过3.5h;当气温高于10℃时, 不宜超过2.5 h;超过有效时间, 应按废浆处理。

3. 水泥浆喷搅的质量控制。

施工过程中的喷浆提搅阶段必须保证连续供浆, 连续提升喷浆, 均匀作业, 并严格控制喷浆时间。为了保证单桩作业连续, 储浆罐内的储浆量应比1根桩用量多出50 kg, 否则, 不得进行下一根桩的施工。为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身的质量, 第1次提钻喷浆时应在底部位停留50 s (磨桩端) , 余浆上提过程中全部喷入桩体, 且在桩顶部位停留30 s (磨桩头) 。施工中如发现喷浆量不足, 应按监理工程师要求整桩复搅、复喷, 喷浆量不小于设计用量。如遇停电, 机械故障原因致使喷浆中断, 应及时记录中断深度。停浆时间在12 h内采取补喷处理, 补喷重叠长度应大于100 cm, 超过12 h应采取补桩措施。

4. 钻进和提升的质量控制。

5. 特殊情况控制。

搅拌桩连续墙施工应连续进行, 相邻桩施工间隔不应超过24 h, 因特殊情况超过时, 应依序在新孔位进行空钻, 留出与已成桩搭接所需的榫头, 以便后续施工。机械无法空钻时, 应依序在已成桩处做好标记, 下次施工前应在此处两侧进行补桩, 补桩后再依序施工。

6. 施工记录真实可靠。

在工程施工中, 现场施工人员应当严肃认真地填写施工原始记录, 记录内容包括施工桩编号、时间、天气状况、设计浓度、实际喷浆深度、停浆标高及原因、灰浆压力、管道压力、钻机转速、钻进速度、提升速度、浆液流量、每米喷浆量、外掺剂用量、复搅深度和次数等。

五、质量检验

水泥土防渗墙 篇2

摘要：本文介绍了用水泥土搅拌桩来加固重粉质壤土、粘土及粉质粘土坝身，其施工质量控制的关键是把水泥浆均匀地喷入坝基土中，同时，将水泥浆与坝身填土充分地搅拌均匀，可以保证形成完整、连续、均匀且具有一定强度的桩体，达到加固的效果。

关键词：水泥土搅拌桩；截渗墙；水库加固；应用

1 概述

樊庄水库位于襄阳市襄阳区古驿镇张官桥村，拦截汉江支流唐白河分支港沟，集雨面积19平方公里，水库原设计总库容1868万立方米，兴利库容1382万m3，设计灌溉面积2.2万亩，有效灌溉面积2.0万亩，水库养殖水面面积3600亩，该水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合利用的中型水库。大坝为粘土均质坝，坝顶高程123.2m，坝顶长1957m，最大坝高16.8m，坝顶宽度5.0m，大坝外坡为草皮护坡，坡比上部1：2.5，下部1：2.75；内坡为混凝土护坡，坡比1：2.75。工程于1957年建成年久多处渗透，主坝坝身填土压实度不满足规范要求，故必須对主坝采用水泥土搅拌桩截渗墙处理。用水泥土搅拌桩来加固重粉质壤土、粘土及粉质粘土坝身，其施工质量控制的关键是把水泥浆均匀地喷入坝基土中，同时，将水泥浆与坝身填土充分地搅拌均匀，可以保证形成完整、连续、均匀且具有一定强度的桩体，达到加固的效果。

2 水泥土搅拌桩截渗墙的布置和加固主要技术参数

该水库大坝坝身层人工填土，填土组成以重粉质壤土、粘土及粉质粘土为主，渗透系数偏大，因此，选用水泥土搅拌桩截渗墙进行防渗处理，桩位距坝顶上游1米沿坝身纵向呈条形布置，水泥土搅拌墙有效厚度为φ300mm，水泥掺入比为11%，有效长度10.0m左右， 防渗墙底高程深入淤泥质粘土层约2000mm，加固后水泥土28天无侧限抗压强度不小于0.5Mpa，渗透系数：不大于A×10-6 cm/s。

3 水泥土搅拌桩加固施工质量控制要点

3.1施工过程中质量控制

（1）水泥土搅拌桩施工现场事先进行坝身平整，清除坝面上的建筑垃圾和障碍物，局部不平整的地段采用粘性土进行回填并压实。

（2）施工中应保持搅拌桩机底盘的水平和导向架的竖直，搅拌桩的垂直偏差不超过1%；桩位的放线偏差不大于20mm，成桩后的桩位偏差不大于50mm；成桩直径和桩长不小于设计值，以免发生不连续或堵塞。

（3）搅拌桩施工前应仔细检查搅拌机械、供浆液、送浆管

路、接头和阀门的密闭性、可靠性。送浆管路长度不大于60m。

（4）水泥土搅拌桩施工机械配备有经国家计量部门确认的能瞬时检测并记录出浆量的浆体计量装置及搅拌深度的自动记录仪。

（5）搅拌头直径应定期复核检查，其磨耗量不大于10m m。

（6）水泥土搅拌桩施工步骤为：

a.搅拌机械定位、调平；

b.下钻搅拌至设计加固深度；

c.边喷浆、边搅拌提升直至设计桩顶以上0.5m处停灰；

d.重复搅拌下沉至设计加固深度；

e.桩机纵移定位、调平，多次重复上述过；

f.关闭搅拌机械；

3.2质量控制应注意的问题

（1）为确保搭接长度，墙体厚度及整体性，施工时放一条醒目平行设计截渗墙轴线的辅助，为保证桩位的准确度，根据桩孔距，搭接长度，制作桩位放样定尺，可在辅助线上定出每序成样孔号位置，使桩位偏差满足设计要求；

（2）施工所用的水泥必须有出厂合格及化验单，且按国家规范、规定进行检测，合格后才能使用；严格按照水灰比要求配制水泥浆液，对配制好的水泥浆液进行检测，合格后才能使用，确保每米喷浆量不少于设计浆量；

（3）当搅拌头达到设计桩底以上0.5～1.0m时，即开启喷粉机提前进行喷粉作业。当搅拌头提升至设计桩顶以上500mm时，喷浆机即停止喷粉浆；

（4）成桩过程中因故停止喷浆，应及时记录停浆单元成样深度及时间；若在24小时内恢复施工，再次喷浆时应将桩机搅拌下钻到停浆面0.5 m以下；若超过24小时，要考虑该桩和前一根桩进行搭接，则应对该桩进行喷水空钻留出榫头，待恢复施工时该桩水泥掺入量稍增加些。

4 加固效果分析

本工程 坝 身采用 水 泥 土 搅 拌 桩 加固 长1175 m，深 度 为10左右，面积12072m 2，施工完成后，采用钻孔取水泥土芯样和开挖探井检查相结合的方式检查水泥土搅拌截渗墙的连续性、强度以及可能存在的质量缺陷情况。选择0+340、0+500、0+700、0+998、1+306和1+406六处 进行 钻 孔 取 芯试 验，根据 钻 孔情况 又 选 择了0+370 和 0+70 0 两处开挖 探 井进行 截渗墙身搭 接和 链 接质量 进行检 查。采用3 0 0型地 质钻 孔 机进行 钻 孔 取 芯 样，依据《岩土工程 勘 察 规 范》G B5 0 0 21-2 0 01、《土 工试 验 规 程》S L 2 37-19 9 9 的 相 关 要求 进 行 现场 钻进和 抽取 芯 样。

试验结果为：

①通过钻孔取芯样和探井的检查结果显示：水泥土搅拌桩截渗墙墙体上下连续、形成均匀的墙体，桩体彼此之间的搭接完好，未见搭接错位现象。

②钻孔注水试验和芯样的试验结果表明：水泥土搅拌桩截渗墙墙体渗透系数K20=3.82×10 -8-5.68×10 -8cm/s，满足设计要求。

③水泥土搅拌桩截渗墙墙体水泥土的无侧限抗压强度值为0.850-1.745MPa，满足设计要求。

5 结语

用水泥土搅拌桩来加固重粉质壤土、粘土及粉质粘土坝身，其施工质量控制的关键是把水泥浆均匀地喷入坝基土中，同时，将水泥浆与坝身填土充分地搅拌均匀，这样才能保证形成完整、连续、均匀且具有一定强度的桩体，达到加固的效果。本工程的实践表明：水泥土搅拌桩截渗墙施工质量控制措施是得当的，加固效果是非常显著的，达到了预期设计要求。

参考文献：

[1]陈朝阳、彭 琦、位 敏.《病险水库加固设计中的主要问题及对策[J]》.人民长江，2011.12：81-84

[2]傅晓玮.《中小型水库除险加固措施》[J].江西建材，2012，0.：169-170

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水泥土防渗墙 篇3

1 多头深层搅拌防渗墙技术

深层搅拌桩由于机械和施工工艺的优势, 广泛的用于软土地基的改良施工, 通过施工处理的地基承载力明显得到了提高, 施工技术人员通过对工艺的改进, 使得这种工艺可以用于一般性的防渗工程, 或用于城市钢筋混凝土防洪墙的基础及堤坝防渗中, 具有明显的优势。多头深层搅拌桩施工使用的土质非常广泛:粘土、粉质粘土、密度中等以下的砂层都可以适用, 但是由于钻进的因素, 不能在大沙砾石层地基下施工, 这种施工工艺不受地下水的影响, 施工技术人员在地基加固处理过程中, 将单头与双头搅拌桩的优点结合, 形成了一种新型的防渗技术, 在多头深层搅拌桩施工过程中, 主要通过双驱动动力装置, 利用动力带动主机上多个钻头进行钻进, 这些钻头在一定的推动力作用下, 将钻头推向设计深度, 然后将钻头提升到孔口, 在钻头提升过程中, 应该将水泥浆由高压输送管输送到钻杆内, 经过钻头流向软土地基中, 在钻进和提升过程中, 这些水泥浆和周围的土体进行充分搅拌, 在施工过程中, 将钻机进行水平移动, 经过多次平移, 就可以形成一道防渗墙, 墙体连接方式需要根据要求的墙体厚度进行钻头和搭接方式的选择。

2 成墙工艺流程

(1) 施工人员熟读图纸, 了解施工工艺流程, 并督促测量人员严格按照设计图纸进行放线, 进行连续墙体轴线的定位和复核。

(2) 在钻进开始前, 需要对将要施工的连续墙段进行沟槽开挖, 沟槽的宽度控制在0.8m宽, 1.0m深, 对沟槽内部的障碍物及时进行清除。

(3) 施工技术人员应该根据机械的规格和施工场地的情况合理设计钻进机械行走的路线, 并对作业路面的承载能力进行复核, 保证机械在行走过程中不会出现下陷。

(4) 设置钻孔标志, 通过设置的标志可以很清楚的了解钻孔的位置, 并利用平面几何方法确定每一次移位时桩机底盘的平面位置。

(5) 将主机移动到设计钻孔的位置, 并将桩机进行调整, 以保证水平和竖直, 并进行孔洞对中工作。

(6) 及时做好搅拌工作, 在喷浆过程中, 做到钻头触地, 钻进过程中要保证孔口有翻滚的水泥浆。

3 多头深层搅拌防渗墙施工技术要求

做好施工场地平面布置, 保证作业面宽度不得小于4m, 场平整, 不得出现大石块、浮土、地下管线等影响施工的因素存在。固化剂是提高软土地基承载能力的主要原料, 需要控制原材料的质量, 并做好固化剂的掺量控制。施工单位应该根据地质勘查报告和设计单位提供的原始资料进行考察, 对设计单位设计的配合比进行施工配合比修正, 主要控制土层的性质、土层中的含水量, 以便控制水泥浆的质量。做好钻头直径的选择, 可以根据桩、梁的规格和防渗墙的垂直度选择。

设计规范要求, 桩与桩之间的搭接长度不得小于50mm, 随着墙深度的增加搭接长度需要适当的增加。施工前应该对桩机进行水平度、垂直度的校正, 保证钻杆垂直度要求。对于要求搭接的桩孔, 桩与桩搭接间歇时间不得大于24h, 当遇到特殊原因时, 应该对最后一根桩进行空钻处理;当间歇时间过长时, 应该在设计和监理单位认可后采取局部补桩或注浆处理。

4 施工质量保证措施

4.1 做好防渗墙的垂直度控制

在双动力多头深层搅拌桩施工时, 施工技术人员应该对钻进机具进行水平度和垂直度校正, 一般可以利用经纬仪对机身的水平和塔架的垂直度进行校正, 保证这些指标控制在设计范围内, 同时在钻进过长中, 测量人员应该实时监控这些变化, 如果在钻进过程中出现的偏移, 则应该及时进行调整。

4.2 做好墙体搭接厚度控制

在钻机进行钻进过程中时, 钻头的直径比较大, 需要对墙体的厚度进行有效的控制, 这就需要测量人员做好测量工作, 保证孔位的放线准确无误, 桩机钻头的位置也非常准确。

4.3 做好桩间搭接控制

桩间搭接控制是防渗墙施工的一个重要环节, 在施工过程中, 搭接部位的防渗效果往往很差, 需要高度重视。其搭接质量往往通过深搅拌机移位控制, 每一次移位都要根据桩径和墙体厚度进行计算, 保证两个桩施工的时间间隔不得超过24h, 如果超过了24h, 则需要对前一个桩空钻, 留出榫头, 保证以后及时搭接。

4.4 搅拌和注浆质量控制

在钻进过程中, 需要做好注浆工作, 这是钻孔工序的关键工序, 施工过程中必须做好有关指标才能够保证质量。注浆的压力可以通过压力表进行记录, 水灰比则可以通过安排专人进行看管和设计, 钻进的速度一般控制在0.8m/min-1.0m/min, 并根据地质变化随时调整。钻进深度控制在超过防渗墙0.5m并停留30s-60s, 以保证防渗墙底部水泥掺量均匀, 提升应该超过设计桩顶0.5m以上, 以保证防渗墙的顶部满足设计指标。每道工序完成后, 应该及时将管道内部的水泥浆清洗干净, 并将粘附在搅拌头上的泥土清洗干净, 保证成墙厚度与注浆系统处于良好运行状态。

4.5 质量检验控制

多头深层搅拌防渗墙的施工作业过程质量检验它包括桩径、桩顶、桩底高程、桩身垂直度、桩身水泥渗入比、搅拌头上提喷浆的速度、浆液水灰比等施工作业全过程的检验。搅拌桩防渗墙墙体的质量检验方法主要采用钻孔取芯检查, 开挖检查和围井检查。

5 结语

随着施工工艺的不断提高, 地下防渗墙施工质量也越来越好, 同时防渗墙的经济性和可靠性大大增强, 可见多头搅拌水泥土防渗墙施工能够达到造价低、可靠性高、适用性广、无污染、低噪音、不需要开槽、施工设备及工艺简单等优点, 具有非常广泛的适用性。

参考文献

[1]赵惠龙.多头深层搅拌水泥土防渗墙施工技术的应用[J].西部探矿工程, 2013 (04) :5-7.

[2]王成民.深层搅拌桩在堤防工程中的应用[J].安徽建筑, 2013 (01) :77-78.

[3]张奕, 冯文正.深层搅拌水泥土防渗墙施工简述[J].河北水利, 2013 (12) :39-40.

土石坝防渗变形的处理措施 篇4

关键词：土石坝；防渗变形；流土；管涌；接触冲刷 文献标识码：A

中圖分类号：TU592 文章编号：1009-2374（2015）21-0122-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.21.061

土石坝在我国水利工程施工中由来已久，它的主要材料是由本地的土料、石材以及土石混合材料构成，经过有序的碾压、回填等方式筑成的挡水大坝。由于使用的材料不同，土石坝可以分为以下几种：石坝、土坝以及土石混合材料铸成的混合型大坝。随着我国经济的发展，水利工程的发展也有了较大的进步，由于受到各方面环境条件的限制，在一些情况下，因为土石坝的渗漏问题，如果不及时处理，有可能会对人们生命财产安全造成严重危害，所以，必须采取有力措施，防止土石坝渗漏。

1 土石坝渗透变形的含义及危害

土石坝由于长期在水中受到浸泡和冲刷，周围土体在渗透作用下发生浮动变形，当土体的质量小于浮容重时，土石坝的土石就会逐渐被带走，从而使土石坝发生变形。刚开始的大坝渗透能力不会造成土石流失，但是，如果不及时治理，日积月累，成年累月的冲刷，就会发生较大的土石坝滑坡或重大事故。

要根据土石坝出现渗透变形各个部分的实际情况进行分析，如果大坝下游坝坡的边缘，发生的危害就大，如果在大坝的坝基里面发生涵洞，就会出现建筑物下陷，有时候还会出现塌陷等严重后果。

2 土石坝渗透变形的成因

土石坝渗透变形有以下几种形式：泥土受到冲刷后发生流失、管涌以及接触性流土。因为泥土的颗粒的大小不同以及渗透程度的不同使土石坝发生渗流变形，主要是因为：（1）坝基的不透水层没有和土石坝下面的截水槽相连，对于不稳定的地基没有很好的处理，都会使坝基出现渗流，如果任其发展，就会使坝基变形或出现空洞甚至溃坝。（2）因为选用的土石材料在力学方面没有认真思考，在建成土石坝工程时进行储存水源时，对浸润线的设置不合理，以至于土石坝的渗漏流出的水流从下游的坝坡斜面流出，使下游坝坡极不稳定。（3）在进行输出水的涵洞和施行工程施工中，使用的浆液不均匀、混凝土比例配合没有按照一定的标准，周围的黏土夯实不严密，有时候在回填时不结实，也会使土石坝出现涵洞，从而引起渗透变形发生。（4）土石坝渗流的出现一般在大坝的坝心墙和斜面墙等处非常容易出现裂缝或者发生管涌，以至于引发坝体渗漏变形，破坏非常严重的有可能会出现坝体坍塌或者崩坝。（5）对水文地质条件和工程及其基础防渗处理不重视，误以为土石坝不需要高标准的基础，造成基础漏水，导致土石坝变形。

3 土石坝渗透变形的形式

我国的许多地区，特别是南方，使土石坝渗漏并发生变形的原因主要有机械作用及化学作用，由于土石的这些作用，使坝体的某些部分发生破坏。依据土石坝的土质的不同以及涂料的质量的差别、防止渗漏和排除渗流的方法不同、水流的基本条件的不同，土石坝渗流存在以下四种情况：

3.1 流土

由于土石坝渗流时泥土颗粒因为渗流逐渐加大，出现被带走，并且坝体表层出现隆起或者冲出现象，这种渗流经常在土粒粗细比较均匀的黏性土壤和黏性不大的土体中出现。因渗流而发生土体断裂、凸起和掉落。

3.2 管涌

管涌经常出现在土石坝下方的地基和下游坝坡表层出现渗流的流出的地方。非黏性土壤的微小土粒在泥土小石块的渗透影响下，持续的从孔洞中被冲出，当土壤中的微小颗粒到了某一速度时，泥土颗粒就被冲刷走，如果时间过长，坝体中的土壤颗粒被冲走的越来越多，空洞就会越来越大，这样，土石坝的内部结构就会发生很大的改变，土石坝由于渗透发生变形。

3.3 接触流土

由于土石坝在相互相邻的土层中的接触面，会发生渗透系数较小的土层向较大的土层渗入，这种接触性流动的土壤，对土石坝危害极大。

3.4 接触冲刷

接触冲刷对土石坝的损坏程度，直接影响着土石坝经久耐用的年限。在坝体渗流经过地基相接触的地方，以及和建筑物等接触系数有很大差别的土层相接触的时候，小的土石颗粒就会被冲刷流走。

土石坝渗透变形的形式在接触冲刷中会较为单纯，在一些特殊情况下，有可能出现两种或两种以上的情况，依据各不相同的渗透坡降情况、位置的差别、该地方的土料状况等进行具体情况进行具体分析，进而制定出有效的保护措施。

4 治理土石坝防渗变形的措施

4.1 水平防渗

水平防渗的方法非常简便易行，一般采取人力把黏土进行填埋或者使用自然的黏土进行填筑，这种方法非常简便，也能够因地制宜，花费时间短，施工作业面很大、造价低廉，不需要任何的设备和器材。但是在施工过程中要认真依照设计图纸和有关要求，使土石坝的稳定性得到有效的控制，但如果渗透量加大，在土石坝基部有可能还会出现坡降现象。因此，必须通过防渗的方式实施水平盖铺，与下游的减小压力，增加排水量的工程实施有机地联系在一起。

4.2 垂直防渗

在坝基透水层较薄并且隔水层厚度不大的前提下，应该使用垂直防渗的方法，并用封闭式防渗帷幕进行施工，从而使所有由于渗透变形的情况得到了彻底治理，这样从根本上解决了土石坝的坝体和坝基的渗漏。通常用的防渗方法有以下三个方面：

4.2.1 高压喷射灌浆防渗。依据施工设计要求，在受到破坏的坝体周围用钻机实施钻孔，然后把高压喷射管放入钻孔中，对钻孔内的土体使用高压水流冲刷，破坏里面的土体结构，然后冲入水泥浆液，并且和周围土体充分混合、渗透、搅拌，然后逐渐提起喷嘴，待浆液凝固后，根据设计要求，确定好喷浆后的混凝土深度和厚度，从而与坝基紧密凝结在一起，很好地发挥防渗变形的优势。

4.2.2 建造混凝土防渗墙。为了使土石坝更加坚固，增强它的抗冲刷能力，可在土石坝坝体或土体的透水层和覆盖层中建立槽型孔，同时使用高压水泵把水泥浆液压入槽型孔内部，使孔内的残渣等物质被冲出孔外，接着再用直升套管向槽孔内部压入混凝土，连续不断的混凝土墙就这样形成了，充分发挥阻止防渗变形的作用。

4.2.3 土工膜防渗。使用土工膜防渗，能够使渗透半径加大，坡降变小、渗漏量变低，但是不能使渗流全部阻断，并且此种防渗方法对坝体渗漏有一定作用，对多种渗漏的防治效果不大。

通过一系列防渗措施的实施，必须根据实际情况认真分析，防渗施工技术的提高是进一步加强土石坝稳定性的关键因素。因此，只有建立一支专业化、能力强、技术过硬、有丰富经验的施工技术队伍，才能保证工程质量。同时，还必须有足够的土石坝防渗施工基金作保障，并能及时修缮、维护，一旦发现问题迅速处理，使管理和综合利用有机结合起来，并且要积极学习一些国外防渗补漏的先进技术和经验，使土石坝防渗变形工程有新的突破。

参考文献

[1] 王文中，等.防止土石坝渗透变形的技术措施[J].水利天地，2010，（8）.

[2] 刘杰.尼山和波太基山两座高土石坝渗透破坏原因分析结果的异议[J].水利电站设计，2009，（2）.

[3] 祁世穷.土石坝碾压式沥青混凝土心墙设计施工技术[M].北京：中国水利水电出版社，2000.

水泥土搅拌防渗桩的质量控制研究 篇5

江都市位于长江上游, 为了配合国家南水北调工程的顺利实施, 确保源头水源质量, 根据国家环保总局及政府的要求, 对20世纪70年代初原建于靠近水源处的老垃圾填埋场进行搬迁, 同时对其进行环保封场处理。为此我们有幸参加了新垃圾填埋场的建设及老垃圾填埋场的搬迁/封场工程。现就其中作用于防渗墙功能的深层水泥搅拌桩施工质量控制心得感言赘述如下。

2 概况

首先明确的是用于垃圾填埋场用于防渗墙的深层水泥搅拌桩, 其功能为防止垃圾渗沥液水平渗出, 破坏中水形成污染, 进一步渗入运河水系, 后果可想而知, 由此可见防渗工作在这里的重要。通常垃圾填埋场防渗设计包含水平防渗系统和垂直防渗系统, 本文仅水泥搅拌桩作为层垂直防渗体, 的施工质量控制工作随笔如下:设计要求桩深平均7.5m, 桩径700mm, 中心距500mm, 防渗墙的最小厚度为490㎜, 深入粉质粘土层2.5m, 抗渗透系数为1X10-7。

当然仅靠防渗墙就完全控制渗沥液的外渗还不能达到100%的理想要求, 在本工程的防渗工艺中同时考虑到垃圾堆体内地下渗滤液的收集及外运 (通过渗滤液导排收集管——渗滤液收集井——渗滤液收集池——槽罐车——污水处理厂) 降低库区内地下水位, 使其始终低于填埋区防渗墙外侧水位, 众所周知水往低处流, 为此可确保万一渗滤液有微量渗漏也不会反向流动垃圾填埋场外围污染地下水。

水泥土搅拌防渗桩的质量控制:

(1) 材料、设备和仪器的选用与控制:

水泥土搅拌防渗桩原材料:土、水泥、水、外加剂等按规定对其进行现场取样、送检复试、配合比试验、PH值检测等相关项目合格后方可使用, 确保桩体形成板墙的抗渗性。

设备和仪器:本工程中所用施工机具包括:SJB—I型深层搅拌机、灰浆搅拌机、集料斗、灰浆泵、电气控制柜等SJC型浆量监测记录仪、泥浆比重称对讲机、备用电源 (保证连续运行不停电) 、计量器具等。这里重点控制深层搅拌机设备的完好性, 搅拌头旋转直径及电源线的富裕 (线径及长度) 防止线损压降超标, 从而保证在施工过程中机械的正常工作, 保证桩体间的连续性, 确保桩体形成板墙的完整性。

(2) 人员的技术与安全交底及工作时间的合理安排, 保证施工工艺技术指标的贯彻及施工连续不间断及相邻桩位间的位置与垂直度的控制确保桩体形成板墙的完整性。

(3) 前期准备工作, 详细研究施工场地的工程地质条件及配合比试验确定水泥掺量、进钻深度、提升速度、浆泵输浆量、喷浆时间等相关工艺参数。并通过试桩, 熟悉施工区的土质情况, 寻求最佳的搅拌次数, 确定水泥浆的泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度、成桩时间等相关工艺参数。为水泥土搅拌桩的正常施工创造基础条件。

(4) 试桩, 水泥土深层搅拌桩施工前, 钻机要先期进场, 在施工现场选择适当位置做试桩。试桩长4米, 钻深4米, 成型后养护10天以上, 待其强度达到70%以上时, 将试桩两侧土方挖出, 挖除深度2米。然后在试桩一侧砌筑方井, 向井内注水以检查成桩质量和抗渗效果。

具体做法见下图:

(5) 定位防线, 按照设计中防渗墙平面布置尺寸, 先测放基线 (轴线) 及中心控制桩和地面高程, 定出第一根桩及其他桩位, 放样并做好标志, 经自检合格后报监理复核。施工中要确保搅拌桩轴线正确, 中心控制桩、桩位允许偏差±2厘米, 高程允许偏差±1厘米。

(6) 清表, 场地整平清除桩位处地上、地下一切障碍物 (包括大石块、树根和生活垃圾等) , 以防止施工受阻或成桩偏差, 场地低洼处用粘性土回填夯实, 不得用杂填土回填。根据桩位放线, 在搅拌桩部位开挖导槽, 开挖宽度宜为设计宽增加0.5m左右, 深度一般取桩长的1/10。

(7) 深层搅拌桩施工:就位, 先将深层搅拌机用钢丝绳吊挂在起重机上, 根据设计规定的位置对中, 当地面起伏不平时, 注意调整整机的垂直度≤1%, 应使起重机保持平衡, 通过电气控制柜接通电源。预搅下沉:用输浆胶管将储料罐、灰浆泵同深层搅拌机连通。开动电机, 启动搅拌机, 待搅拌头转速正常后, 借深层搅拌机的自重, 以0.8m/min的速度, 沿导向架边旋转切土边搅拌下沉, 直至加固深度将搅拌机略为提升约200㎜, 开动灰浆泵, 把水泥浆压入搅拌桩内, 并以0.3～0.5m/min的均匀速度, 边提升、边喷浆、边搅拌, 使水泥与土体充分拌和, 直至设计桩顶标高。此时应注意喷浆速率与提升速度相协调, 以确保水泥浆沿桩长均匀布置, 并使提升至桩顶后集料斗中的水泥浆正好排空。采用“两喷四搅”施工工艺, 第一次下钻为避免堵管可带浆下钻, (正常情况下, 不得钻机下沉时喷浆) 喷浆搅拌提升速度不宜大于0.5m/min, 送浆量宜为总喷浆量的60%, 严禁带水下钻。沉钻复搅:再次沉钻进行复搅, 复搅下沉速度可控制在0.5～0.8m/min。第二次喷浆提升速度不宜大于0.8m/min, 剩余的40%浆量应全部送入桩内。每根桩的正常成桩时间应不少于40min, 喷浆压力不小于0.4MPa。重复提升搅拌:边旋转、边提升, 重复提升至桩顶标高, 并将钻头提出地面, 以便移机施工新的桩体, 至此完成一组桩的施工。移位开行深层搅拌桩机, 进行下一组桩的施工。水泥土搅拌桩施工机械必须配备电脑记录仪及打印设备, 以便控制水泥浆用量及喷浆均匀程度, 项目部管理人员做到每天收集电脑记录一次, 并及时做好签收记录, 以备查核。同时现场配备水泥浆比重测定仪, 以利随时检查水泥浆水灰比是否符合要求。

(8) 施工过程重点控制事项:前台操作应与后台供浆密切配合, 联络信号必须明确, 前台搅拌机喷浆提升的次数和速度必须符合已定的施工工艺 (两喷四搅) , 第一次下钻和提钻时一律采用低档操作, 复搅时可提高一个档位。后台供浆必须连续, 不得中断喷浆, 严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。一旦因故停浆, 必须立即通知前台, 为防止断桩和缺浆, 宜将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m, 待恢复供浆时再喷浆提升。施工中水泥浆液要严格按配比进行, 且制备好的浆液不得离析、不得停置时间过长, 超过2h的浆液应降低标号使用。水泥土搅拌桩开钻前, 整个管路应用水清洗并检查有无堵塞现象, 以利输送浆液, 且必须待水排尽后方可开钻。为保证水泥土搅拌桩体垂直度满足设计要求, 在主机上悬挂一吊锤, 通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。根据设计要求, 垂直度偏差不超过1%, 桩位偏差不大于20㎜。为确保水泥土搅拌桩桩端、桩顶及桩身的质量, 第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30秒, 进行磨桩端, 余浆上提过程中全部喷入桩体, 且在桩顶部进行磨桩头, 停留时间为30秒。施工中发现喷浆量不足, 应按要求进行整桩复搅, 复喷的喷浆量不得少于设计用量。如遇停电、机械故障原因, 喷浆中断时应及时记录中断深度, 在12h内采取补喷处理措施, 并将补喷情况在施工日记中记录, 超过12h应采取重新补桩或在后施工桩中增加水泥掺量 (可增加20～30%) 及注浆等施工措施。补喷重叠段应大于100cm, 超过12小时应采取补桩措施。严格控制喷浆速率与喷浆提升 (或下降) 速度的关系, 喷浆和搅拌提升速度误差不得大于±0.1m/min。相邻两桩施工间隔时间不得超过6h。经常性、制度性地检查搅拌叶磨损情况, 当发生过大磨损时, 应及时更换或修补钻头, 钻头直径偏差应不超过3%。

(9) 成桩质量检验:搅拌桩在成桩7天后, 采用浅部开挖桩头, 目测检查搅拌的均匀性, 量测成桩直径、垂直度, 检查数量为总数量的5%。工程竣工验收前检验所有桩位、桩数与桩顶质量, 并进行小应变检测, 抽查钻芯取样送试验室进行渗透试验和强度试验检测、同时采用试桩时的闭水试验方法抽检渗透情况, 验证是否符合设计要求。

3 结语

垃圾处理场建设成败就在于他是否真正能够做到环保, 能够将垃圾场对周围人文环境所造成的污染化为最小, 而填埋式垃圾处理场在现所建垃圾场中占的比重越来越大, 在施工过程中必须认真做好垃圾场的防渗系统, 将水泥搅拌桩施工作为所有分部项工程的重点内容进行控制和管理。就笔者在新建垃圾场和老垃圾场封场工程实践情况成果较为理想, 故与感获随笔, 已求达到抛砖引玉之目的。

参考文献

[1]姜峰.刚性桩-水泥土搅拌桩在软土地基中的应用[J].民营科技, 2009.

[2]兰晓玲.浅议水泥搅拌桩技术的现状及展望[J].山西建筑, 2006.

水泥土防渗墙 篇6

乐陵市位于鲁北平原, 德州市东北部, 全市总面积1172km2, 辖9镇3乡4个办事处, 现状人口69万人, 耕地面积101.2万亩。丁坞水库工程建设内容为围坝填筑、入库泵站、出库泵站、引水渠及配套、管理房、输变电等工程。围坝全长4.69km, 设计蓄水位为16.30m, 相应库容901.5万m3, 工程规模属小 (1) 型, 工程等别为Ⅳ等。工程建成后能够有效解决乐陵市北部四个乡镇25.37万人的饮水安全及工业用水水源问题。该项工程坝基采用水泥土搅拌桩截渗, 水泥土搅拌桩轴线设在坝轴线上游3.5m的位置, 水泥土搅拌桩深度为13.85 ~ 17.59m。

2 施工准备

(1) 施工人员:技术工人64人, 工程技术人员16人, 管理人员8人。

(2) 机械设备:多头小直径搅拌桩机4套, 制浆设备5套, 注浆设备5套, 发电机组5台, 90型挖掘机4台。

(3) 施工材料:水泥选用强度等级为P.C32.5复合硅酸盐水泥。进场水泥必须具备出厂合格证, 拌制水泥浆所用水泥要求新鲜无结块, 存放场地要充分满足施工需要, 备好满足试桩要求的水泥量。

3 施工参数

(1) 水灰比:1:1.3

(2) 桩径:本次共投入多头小直径搅拌桩机4套, 均为一次成墙, 施工桩直径460mm, 成墙厚度为32.5mm, 满足设计要求。

(3) 水泥掺入量.1) 每米桩长 (包括3颗桩) 掺入水泥量 ( 土重度按1980kg/m3) ;2) 每立方水泥掺入量:1980kg/m3*15%=297kg/m3;3) 桩基前进一次1m, 截面积为:0.408㎡;4) 其前进一次1m, 每米深水泥用 =297kg/m3*0.408㎡ =121.18kg;5) 每立方需要加水 :297kg/m3*1.3=386.1kg/m3, 水泥:297kg/m3。

4 一次成墙桩机施工方法

(1) 测量放样根据业主移交的水准点和控制网点坐标等永久标桩进行复查核实, 确保准确无误。根据施工图纸, 用GPS定出防渗墙轴线, 按设计图定出每单元桩的桩位以及应该打设的深度, 并做好标记和记录, 编制防渗墙施工桩深控制表。桩位测放完毕后报监理核查, 合格后方可施工。测量工作由专人负责, 实行定期复测、校正。

(2) 桩机就位搅拌桩机到达作业位置, 由当班机长统一指挥, 移动前仔细观察现场情况, 确保移位平稳、安全, 待桩机就位后, 调整桩机液压支腿。同时, 在钻杆顶部用10米长细钢丝悬吊一锤球, 下部放置一个间距为5厘米的圆盘, 可从圆盘直接读出偏移尺寸及方向。每次调平搅拌桩机平台后使静止状态下锤球对准中心, 向下钻进一半时, 读出锤球中心偏移刻度, 打倒桩底时, 再读出刻度, 如果超出允许偏移量则对机架重新进行复钻, 确保垂直度偏差不大于0.5%, 并在桩机架上画出以米为单位的长度标记, 便于钻杆入土时观察、记录钻杆的钻进深度, 确保搅拌桩长不少于设计桩长。

(3) 喷浆搅拌下沉启动浆喷机电动机, 放松起重机或卷扬机钢丝绳, 使浆喷桩机沿导向架自上而下浆喷切土下沉, 下沉速度V≤0.8m/min, 开启泥浆泵同时喷浆, 注浆压力:0.5Mpa ~ 1Mpa, 边喷浆边旋转, 输浆管道不能发生堵塞, 使水泥浆和原地基土充分拌合, 直到下沉钻进至桩底标高并超深10 ~ 20cm, 偏差不大于50mm, 并原位喷浆30S以上。

(4) 提升喷浆搅拌钻进至桩底标高并超深10 ~ 20cm且在原位喷浆30S以上后, 调整泥浆泵档位及桩机档位, 以V≤0.5m/min的速度提升搅拌钻头, 边喷浆边旋转, 提升到超出桩顶设计标高50cm后关闭泥浆泵, 在原位转动喷浆30s, 以保证桩头均匀密实。第一个单元施工完成, 检查水泥浆用量, 确保一个单元一桶浆。

(5) 桩机移位第一个单元施工完成后, 主机整体沿预先标定的方向移动1000mm至下一单元就位, 两单元搭接尺寸为135mm。

5 施工质量控制与检测

(1) 垂直度检测。施工中应保持搅拌桩机底盘的水平和导向架的竖直。

(2) 原材料检验。水泥采用强度等级为PC32.5的复合硅酸盐水泥, 存放时间不超过出厂日期后三个月。水泥进场后, 应堆放整齐, 并作好防潮、防雨等措施。

(3) 水泥浆制备。专人负责, 严格按施工参数及要求配制水泥浆, 配合比允许偏差不大于±0.1, 可用比重计检验。定时检查、维护制浆泵送系统, 保证施工时连续供浆。

(4) 钻进、提升速度控制。在下沉和提升过程中保持螺杆匀速下钻, 匀速提升。搅拌下沉速度不超过0.8m/min, 提升速度不超过0.5m/min。

(5) 喷浆控制。桩机钻头下沉至设计深度以下100mm ~ 200mm时, 稍微停留, 喷浆的同时继续搅拌, 原地转动喷浆30秒, 使浆液完全到达桩底, 提升时停浆面应该高于桩顶设计标高0.5m, 原地转动喷浆30秒, 以保证桩头均匀密实。

(6) 质量检测。1) 现场检测:成桩后采用轻型动力触探 (N10) 检查每米桩身的均匀性。成桩7天后, 采用浅部开挖桩头, 目测检查搅拌的均匀性, 量测成桩直径, 不小于3根。2) 室内试验:采用开挖取芯样, 在监理人员见证下送至具有相应资质的试验室进行室内试验, 渗透系数等试验测定, 渗透系数小于A×10-6㎝ /s (1 < A < 10) 10-6㎝ /s。

6 结束语

渗流问题是平原水库的建设中的重要问题 , 一方面 , 会引起坝体、坝基的渗透破坏 ; 另一方面 , 渗流量过大会造成库水损失浪费 , 而且会引起水库大坝背水侧沼泽化或抬高农田地下水位 , 影响农业生产。平原水库的防渗成为一项普遍的亟需解决的问题, 针对于平原水库的地质条件和工程条件 , 与其它的防渗技术相比 , 深层搅拌桩技术有着更强的地层适应性和更可靠的墙体质量和防渗保证。

参考文献

水泥土防渗墙 篇7

防渗墙对土石坝的防渗起着至关重要的作用, 它是一种连续墙。防渗墙技术在20世纪50年代起源于欧洲, 其优点是结构坚实安全、具有非常好的防渗性能、能够满足各类地质状况、施工简单, 耗费低, 特别是在处理坝基渗漏、坝后“流土”、“管涌”等渗透破坏具有良好的效果, 是国内外水工防渗措施的首选。我国水利水电覆盖层及土石围堰等有防渗压力的防渗处理一般首选防渗墙。

2、模型的选取与建立

本文以窄口水库堆石坝为研究对象, 进行三维非线性有限元分析, 计算选用坝体桩号为0+130至0+190段, 坝体上下游计算范围为上游坝坡坡脚至下游坝坡坡脚, 因防渗墙底伸入岩基, 考虑到本次研究主要是分析防渗墙的组合方案, 为了模型建立的方便模型边界的选取主要由堆石坝防渗墙底部向下延伸约90m, 模型顶部高程为649.0m即防渗墙顶部位置, 此次计算采用的是非线性本构模型。计算坐标系采用整体直角笛卡尔坐标系, 坐标轴为X, Y, Z, 原点O位于模型上游边界基岩底部中心轴上。沿坝轴线方向从左到右为X轴正方向, 顺水流方向为Y轴正方向;竖直向上为Z轴的正方向。

3、材料的参数及属性

本次计算分析根据坝体和坝基材料主要考虑卵石、石渣、粘土、红色泥砾石、塑性混凝土、刚性混凝土、基岩等7种材料的材料属性。根据坝体、坝基材料的物理特性, 防渗墙按线弹性材料进行模拟计算分析, 基岩按弹性材料考虑, 详细各种材料的属性见表:

4、荷载及计算工况

本次计算所考虑的荷载为自重和水荷载。其中水的容重取9.8KN/m3。对基础部分自重引起的位移不计入总位移。考虑到该坝体没有采用面板, 上游水对防渗墙体产生的水荷载直接施加于基岩以上的防渗墙体。根据本课题研究的内容主要是计算分析高土石坝加固防渗墙的刚塑性组合方式, 计算工况考虑校核洪水位的条件, 校核水位是656.25m。

5、三维模型网格的划分

对三维模型进行网格划分时, 为了更好地保证计算结果的精确度, 本次采用空间8节点6面体进行单元划分结构模型, 在坝体防渗墙两侧的网格划分由密到疏。共划分节点47926个, 单元46980个。本次应力应变分析主要对防渗墙最高断面P1剖面进行分析, 该堆石坝坝体的三维网格图及坝体材料分布图如下:

在边界条件的定义上, 本次模型坝基侧边的约束为x=0或者y=0, zz方向上自由, 底面的约束为zz==00。 ( (其中, xx方向与坝轴线方向一致沿坝轴线且从左到右为正放向, yy方向与坝轴线垂直且从上游到下游方向为正方向, z方向为竖直向上) 。

6、成果分析

6.1 防渗墙应力分析

校核洪水位水位作用下, 刚塑性结合防渗墙方案P1剖面防渗墙墙身第一主应力从上至下逐渐增大, 最大应力为-0.63MPa, Y方向的应力分布 (沿着河流方向) 主要表现在坝体两侧变形小, 坝体心墙应力较大, 从坝顶至坝底, 应力逐渐增大, 在坝底处达最大, 为-1.3MPa。Z方向的应力分布 (竖直高程) 主要为从上至下, 应力逐渐增大, 最大应力为-1.32MPa。刚性防渗墙方案P1剖面防渗墙墙身第一主应力从上至下逐渐增大, 最大应力为-0.65MPa, Y方向的应力分布 (沿着河流方向) 主要表现在坝体两侧变形小, 坝体心墙应力较大, 从坝顶至坝底, 应力逐渐增大, 在坝底处达最大, 为-1.23MPa。Z方向的应力分布 (竖直高程) 主要为从上至下, 应力逐渐增大, 最大应力为-1.38MPa。

6.2 防渗墙应变分析

校核洪水位水位作用下, 刚塑性结合防渗墙方案P1剖面防渗墙水平方向最大位移为16.64cm位于防渗墙与基岩交界稍向上处, 竖直方向最大沉降为30.08cm, 最大沉降位于刚塑性防渗墙中部附近。刚性防渗墙方案P1剖面防渗墙水平方向最大位移为16.64cm位于防渗墙与基岩交接处向上处, 竖直方向最大沉降为30.09cm, 最大沉降位于刚性防渗墙中部附近。

7、结论

通过对坝体防渗墙三维有限元分析及仿真研究可以得知:

(1) 两种方案 (刚塑性方案和刚性方案) 的坝体最大主应力沿防渗墙从上至下方向墙身第一主应力逐渐增大。

(2) 防渗墙应力明显大于周围土体的应力。

(3) 沿河流方向主要表现为坝体两侧变形小, 坝体心墙应力较大, 从坝顶至坝底应力逐渐增大, 坝底处达最大。

(4) 两种防渗墙方案水平方向位移在靠近防渗墙与基岩交界处向上部位达到最大, 且最大值相差不大。两种方案的竖直方向的最大沉降值相差不大。

参考文献

[1]柯昌彬, 彭成山, 黄露剑, 朱强天池水电站上水库堆石坝面板三维有限元分析[J], 河南:人民黄河出版社, 2013.2.

[2]顾淦臣, 束一鸥, 沈长松.土石坝工程经验与创新[M], 北京:中国电力出版社, 2004.10.

[3]林昭.碾压式土石坝设计.河南:黄河水利出版社.2003.07.

[4]郑秀培.土石坝地基混凝土防渗墙设计与计算.北京:中国水利水电出版社.1977.

土石坝土工膜防渗渗流分析 篇8

土石坝是利用砂、土、砂砾以及石料等坝址材料填筑而成的挡水建筑物。由于可就地取材、对地形地质条件适应性强、施工进度快、造价低，土石坝是目前最古老且应用较广的坝型。但散粒体材料之间的孔隙，在水压力的作用下，水流会沿坝体土料、坝基土料、坝肩两岸地基中的孔隙向下游渗透，造成坝体、坝基的渗漏。

土工合成材料是一种以聚合物为原材料人工合成的新型防渗材料，在水利水电工程方面的应用主要包括防渗、排水、反滤，隔离、封闭、护岸护底工程、防汛抢险等方面[1]。土工膜防渗结构具有不透水性强，抗冻性好，重量轻，体积小，厚度薄，便于施工和造价低的特点，具有广泛的应用，土工膜防渗技术在我国土石坝中的应用已渐趋成熟，特别在新建的中低土石坝、病险土石坝以及堤防的除险加固中等应用较广[2]。

1 土石坝渗流分析

土石坝如果渗透性过大，不仅使水量大量流失，而且还会引起坝体和坝基产生管涌，流土等渗透变形，严重者可导致溃坝事故[3]，必须进行渗流分析。渗流分析研究的主要任务是根据坝体浸润线的位置确定渗透流量和渗透压力、确定坝基平均水力坡降和出逸坡降；土石坝渗流分析方法可分为流体力学法，水力学法，数值解法和流网法，一般可采用水力学法进行计算[4]。

土石坝水力学法渗流分析的基本思路是把坝内渗流区域划分为若干段（一般为两段），建立各段水流的运动方程式，并根据渗流的连续性原理求解渗流要素和浸润线，一般假设[5]：

(1) 坝体内部渗流为层流，认为坝内渗流符合达西定律； (2) 坝体内部渗流为渐变流，认为渗流场中任意过水断面各点的水平流速和比降都是相等的； (3) 渗透系数在相同或近似相同的土料中各向同性。

渗流分析计算时，将坝体横断面分成两段，利用达西定律，对坝体的每一段建立流量方程式，解方程组，便可确定渗流的基本特性。在实际分析中，以虚拟等效的矩形代替上游坝体三角形，假设浸润线在下游水面与排水体上游面的交点进入排水体，即出逸高度为0，坝体浸润线方程式为

式中：q为坝体和坝基单宽流量，m3/（s.m）;

K为坝体土层渗透性系数；

H1为铺设薄膜范围内的最大水头，（m）;

T为坝基透水层的厚度，（m）;

KT为坝基土层渗透性系数；

m1为大坝上游面边坡系数；

m2为大坝下游面边坡系数；

m3为大坝排水体上游面边坡系数。

2 土工膜防渗设计

2.1 土工膜材料选择

在采用土工膜防渗技术时，对土工膜品质及性能提出以下要求[6]： (1) 具备足够的抗拉强度，能承受施工铺设时的拉应力和使用期在水压力作用下不损坏； (2) 在设计应用条件下，有足够长的寿命； (3) 在侵蚀性的液体中，有足够的抗化学侵蚀能力。选择时，其除了满足防渗要求外，还应满足膜本身强度、防渗性、抗化学侵蚀等方面的要求，而且必须结合工程实际情况，考虑各种薄膜性能、单价、产品质量等方面的因素，经济技术比较后选定。选定的土工膜必须满足工程要求，达到技术指标，有特殊工程需要的满足特殊要求极其相关规定。

在使用时，由于土工膜性状受荷载、加荷速率、使用时间、温度和试样尺寸等因素影响，应按有关规定进行测试，对重要工程应进行现场实验，以满足使用的要求。

2.2 土工膜厚度的确定

土工膜厚度的确定应依据防渗和强度两个方面来考虑，其与垫层平整度，材料允许拉应力及弹性模量有关。土工膜厚度的合理与否，是确保土工膜在水压力下不被刺穿漏水的关键因素之一。水利水电工程土工合成材料应用技术规范要求一般选用0.5mm厚度土工膜，隐蔽工程还要求厚度大于0.5mm。土工膜厚度核算公式较多，视工程实际情况选择合理的计算公式。当垫层土体粒径d<22mm时，一般采用下式进行计算[7]

式中：δ为土工膜的厚度，（mm）;

d为垫层土壤最大粒径，（mm）;

[σ]为膜的允许拉应力，（kPa）;

E为薄膜的弹性模量，（kPa）;

其他符号同前。

利用土工膜进行防渗时，对计算所得理论厚度，然后考虑其他因素，确定最终的采用值。

2.3 防渗结构设计

在一般土石坝工程中，为了有效保护土工膜防渗体的正常工作，土工膜防渗结构一般由上面保护层、上下垫层、土工膜、支持层等几部分组成[8]。

支持层是对下垫层和防渗土工膜起到稳定可靠的支撑作用，使土工膜受力均匀，免受局部集中应力的破坏，可用级配良好的压实砂砾料，压实土层等材料。下垫层具有保护土工膜不被支持层材料破坏的作用，并使土工膜受力均匀，可采用细粒土，土工织物等材料。上垫层可以使土工膜在水中不被漂起并防止膜料老化，可用透水性良好的砂粒料，沥青砂浆等透水且颗粒较小的材料。上层保护层是外界接触的最外层，具有防御外界水流冲刷，冻冰损坏，紫外线辐射以及膜下水压力的顶托等作用。（见图1）。

施工中一定要做好整体性防渗处理，土工膜要与不透水地基和岸坡严密结合，并注意排水问题[9]。铺膜基面的清理要求做到平整，无尖锐物，防止薄膜刺穿破坏；铺设土工膜不宜张拉太紧，要预留伸缩长度，以适应基体变形；膜料之间的连接一般有粘接法和焊接法，使用粘接剂要与所用膜相匹配；顶部应埋入坝顶锚固槽内，或与坝顶防浪墙紧密连接。膜的底部必须嵌入坝底。

2.4 土工膜结构渗透计算

利用达西公式可近似估算土工膜的渗透性产生的渗透水量[10]

式中：Q为土工膜渗水量，（m3/s）;

K1为土工膜渗透系数，（m/s）;

A为土工膜渗透面积，（m2）;

H1土工膜上下游水位差，（m）;

其他符号同前。

为提高土工膜防渗效果，通过土工膜防渗结构的水量应满足要求，渗流量不能造成膜后土体的渗透变形，根据工程实际情况，应做适当修正。

3 结论

土工膜防渗结构在国内某些工程中获得成功，证明了土工膜是一种理想的防渗材料。用土工膜防渗结构，简化了防渗设施的构造，提高了工程防渗能力，缩短了工程工期，降低了工程造价，提高了工程效益。但土工膜一般用于堆石坝的上游坝面防渗体，如何进一步拓宽其使用范围，开展在土工膜材料设计施工监测等方面的研究，在工程应用中检测、科研、设计、施工、管理应多方协作，促进土石坝防渗技术以及土石坝的发展。

参考文献

[1]徐又建.水利工程土工合成材料应用技术[M].郑州:黄河水利出版社, 2000, 10.

[2]张启岳.土石坝加固技术[M].北京:中国水利水电出版社, 1999.

[3]刘杰.土石坝渗流控制理论基础及工程经验教训[M].北京:中国水利水电出版社, 2005.

[4]李立军, 魏家安.土工合成材料在大坝防渗与导流中的应用[J].大坝与安全, 2005, (2) :72-76.

[5]付志刚.土工膜防渗与渗流分析[J].水利天地, 2004 (2) :15-17.

[6]张四平.土工合成材料在水利防渗工程中的应用[J].山西水利科技, 2005, (2) :93-96.

[7]陈淑梅.土工合成材料在水利工程防渗中的应用[J].宁夏农林科技, 2004, (6) :43-44.

[8]谭界雄, 王钊.土工膜防渗技术应用中几个问题的探讨[J].水力发电, 1999, (12) :24-26.

[9]冯耀奇.土工坝渗流及防渗技术措施研究[J].地下水, 2006, (2) :70-72.

种花种出钢筋水泥土 篇9

水泥出现在19世纪20年代，它是由石灰石和黏土按一定比例混合后烧制而成的。在莫尼哀生活的时代，水泥在建筑业方面已广泛应用了。整日摆弄花草的莫尼哀，觉得陶制的大花盆不耐用，便改用木板制作，但仍不理想。他看到人们用水泥修建房子，意识到具有强粘合力的水泥可能适合于制作大花盆。于是，他用水泥掺进砂子制作，结果并非他想象的那样，花盆经受不起冲击或牵拉，很容易破裂。

有一次，他在给花木倒盆时发现，植物根系在松软的土壤中盘根错节，交叉成网状结构。虽然土壤是松散的，但由于根系的包裹，却使土壤抱成一团。他从中得到启示，若在网状结构巾浇铸水泥，制作出的花盆不就很结实了吗?

于是，莫尼哀依照植物根系结构，用铁丝编织成一个简单的网状骨架，装在木板做成的模具里，再用水泥和砂子混合后浇铸。干燥后撤掉木模，最后制成了一个很结实的大水泥花盆。1867年，莫尼哀将这项技术申请了专利，并将其命名为“钢筋混凝土”。

莫尼哀并未到此止步，既然用钢筋混凝土浇铸出的花盆很结实，那么它在建筑业方面不是有非常广阔的前景吗?很多木结构或砖石结构的东西不是可以用钢筋水泥土浇铸吗?思路打开了，莫尼哀开始研究把钢筋混凝土应用在更多的领域，他取得了成功。后来，他又获得了用钢筋混凝土制造桥梁、楼梯、火车枕木等多项专利权。

信心能够产生力量，这是有事实证明的。信心的产生，最主要的是心理作用的使然，就好比如果你确信某事能够发生，它到最后就必然会发生，如果你深信这件事一定能成功，也必然会成功。

孙中山曾经讲过这样的话：“吾人信其可成，则移山填海之难，必有可成之日；吾人信其不可成，则反掌折枝之易，必难收效之期。”

渗流作用下土石坝防渗探讨 篇10

1 土石坝被广泛应用的原因

1)适用条件广。能广泛应用于各种不同地形、地质和气候条件,任何不良的坝址地基和深层覆盖层,经过处理后均可填筑土石坝。2)可就地取材。由于近年设计、施工技术的发展,放宽了对筑坝材料的要求,几乎所有的土石坝都可分区上坝,充分发挥就地取材的优势,并为导流、泄水建筑物等大开挖创造了条件。3)经济效益好。由于就地取材,从而可以节省大量水泥、钢筋和木材,减少工地以外的运输量,大幅度地缩短工期和降低造价。在工程规模相同的条件下,土石坝的坝体方量虽然比混凝土重力坝大4倍～6倍,但其单价国外仅为混凝土的1/20～1/15,有些国家甚至降到1/70～1/30。经过分析论证,土石坝工程的综合经济指标比混凝土低得多,造价最经济。

2 研究土石坝渗流问题的方法

解析法系指利用有关数学手段直接定解基本微分方程的方法。通过解析解可得到关于水头函数在所研究区域内分布的显式表达式。它既满足基本方程,又满足给定的边界条件。一般地说,解析解是比较精确的,但其实用性差,这是因为到目前为止所见到的解析解都是针对各向同性均质渗透介质和简单边界调节条件而建立的。该方法只能适应于均质的简单的工程,而对于有土工膜、排水褥垫等复杂边界条件的坝体,在计算理论未取得突破性进展前,该法使用受限。电拟法是基于电场和渗流场符合同一形式的控制方程而进行求解的。电拟模型对渗流来说是个数学模型,而不是物理模型。电拟法目前主要采用两种模型,即导电液模型和电网络模型。由于导电液模型为连续介质模型,故它便于模拟急变渗流区问题,但用它无法模拟非均质各向异性渗透介质,也不适应复杂的地质和边界条件。为了模拟更加复杂的渗流场,逐步发展和研究了电网络模型,即电网络法。该方法既可基于差分原理建立,也可基于变分原理建立,其基本原理是基于网络电路问题的解和渗流场的数值解符合同一形式的差分方程和变分方程。由于基于变分原理而建立的电网络法吸收了有限单元法的优点,故使该方法在模拟曲线边界和各向异性渗透性方面得到一定改进,尽管电网络法在渗流分析中沿用已久,但由于它具有容量、稳定性基本不受限制和在解题过程中不产生累积误差等特点,目前仍是求解大型复杂渗流场的有效工具。

3 土石坝地下水渗透数学模型的选用

1)布辛内斯克方程。布辛内斯克方程是将缓变渗流简化为水平面渗流的支配方程,适宜于研究大区域地下水运动;土石坝渗流只能计算渗流自由面变化位置,而且还得考虑坝坡边界的简化处理问题,结果可靠性差。2)拉普拉斯方程。拉普拉斯方程是逐时段求解瞬时稳定流场。结合自由面下降速度的计算,是求解非稳定渗流的最早的方法。计算结果表明:自由面下降速度与其他方程相比最慢;内部流场分布,靠近坝坡的孔隙水压力水头值最低。如果将自由面改为流量补给边界,则自由面下降速度略快,同时内部孔隙水压力消散也略转快。原因可能是把自由面作为下降流速边界处理时,计算所根据的是各时段的瞬时稳定流场所致;其次所取时段的降距常小于划分单元的高度,而用单元平均速度计算时也有导致自由面下降速度偏慢的趋势。因此不如把自由面作为流量边界处理为好,此时在有限元计算中能直接反映于计算公式作连续计算。3)扩散方程。扩散方程是直接依赖于时间项计算的。自由面边界不作任何补给条件处理时,计算结果与其他方程相比,自由面下降最快。而内部流场分布,靠近边坡的孔隙水压力水头值最高,水头坡降最大,但其消散速度也最快;在上游水位下降后的开始阶段显示出急速地向边坡排水的趋势,对边坡稳定极为不利;经历长时间后,计算结果渐趋近于拉氏方程的流场分布。如果将自由面边界加上流量补给条件进行计算,自由面下降速度转慢,其值介于拉氏方程结合自由面下降速度和结合流量补给条件的两种处理方法的计算结果之间。由此可见,自由面边界条件是否合理,影响很大。由于扩散方程的推导基于杜布依假定,严格地说,该方程只适用于自由面变化不大、沿深度方向渗流坡降变化也不大的均质土坝情况。4)固结方程。固结方程的推导考虑了土体压缩性,能够适应黏土筑坝的各种固结情况。在自由面下降过程计算中,流场内部水头可能出现高于自由面以及流场内孔隙水压力水头的消散迟后于自由面边界的变化等现象都能合理的加以解释。至于认为没有压缩性的,完全固结的土石坝问题,则是方程的特例,即拉氏方程。

4 结语

坝体及坝基砂砾石一般为土骨架、水和气所组成的三相体,在实际中应将三者综合起来加以考虑。土石坝以及坝身内设置的防渗墙、基础既是渗流场,同时也是复杂的应力场和位移场,坝体周围地表和土体在渗流的作用下会产生沉降和固结,这种效应反过来又会影响坝体周围的渗流场。实际工程中,需要建立一套新的运动微分方程,通过数值方法编写相应的计算程序,来解决非稳定渗流情况下大坝应力变形及防渗问题。

参考文献

[1]琳昭.碾压式土石坝设计[M].郑州:黄河水利出版社,2003:17-35.

[2]钱家欢,殷宗泽.土工原理与计算[M].第2版.北京:中国水利水电出版社,1996:18-25.