塑性混凝土防渗墙施工工艺与普通混凝土防渗墙施工工艺的区别在于增加了黏土或膨润土的掺加工序。塑性混凝土防渗墙施工流程图见图6-1。

（一）施工准备，修筑施工平台和导墙

塑性混凝土防渗墙施工前，首先应熟悉发包单位提供的有关塑性混凝土防渗墙的设计资料、工程地质和水文资料、水文气象资料、造浆黏土和膨润土的产地、质量、储量、开采运输条件等资料以及施工中应使用的标准等文件资料；听取设计单位的技术交底，明确有关技术要求，对不清楚的问题提出质疑；按照设计和招标文件编制施工组织设计，报送监理工程师批准后实施。施工组织设计中应包括施工设备选型、施工总平面布置图，详细布置料场、泥浆制备系统、混凝土制备系统、供电供水系统、临时交通道路等与混凝土防渗墙施工有关的其他内容。

图6-1　塑性混凝土防渗墙施工流程图

施工前，应根据设计图纸对防渗墙进行实地放线，按照施工要求平整场地，然后修筑施工平台和导墙。

施工平台应坚固、平整，适合重型设备和运输车辆行走，宽度要满足施工需要，其高程应高出地下水位1.5m以上和施工期水位，应能顺畅排出废水、废浆、废渣。

导墙也称导向槽，它的主要作用一是标定防渗墙位置，为挖槽施工导向；二是加固和固定槽口，保持槽口周围土体稳定，使槽孔泥浆面保持在一定高程，防止槽口土体和槽内土体坍塌；三是防止废泥浆、雨水和污水流入槽孔内；四是挖槽机械的支撑平台，混凝土导管、接头管和钢筋笼、埋设仪器等操作平台。

导墙一般是用混凝土等材料修建在施工平台中的两道平行墙体，是混凝土防渗墙施工中一个很重要的临时构筑物。导墙应建造在坚实的地基上，对于地基较松散或软弱时，应采取措施予以加固。当防渗墙轴线较长时，导墙可先行预制，重复使用，以节省材料。

导墙的结构型式和断面尺寸应根据防渗墙的厚度、槽孔深度、地质条件、施工方法、施工荷载等因素综合考虑确定。两导墙的中心线与防渗墙轴线重合，两导墙内侧间距宜比防渗墙厚度大40～100mm。当采用冲击钻机造孔时一般宜大于墙厚60～100mm；当采用抓斗、液压铣等机械造孔时，宜大于墙厚40～60mm。

（二）划分槽孔

防渗墙是由许多个单元槽孔套接而成的。造孔前，要预先划分槽孔。水利水电工程常用间隔分序法划分槽孔，即先施工奇数号槽孔，再施工偶数号槽孔。槽孔长度的划分应综合考虑工程地质及水文地质条件、施工部位、成槽方法、机具性能、成槽历时、墙体材料供应强度、墙体顶预留孔的位置、浇筑导管布置原则及墙体平面形状等因素，尽量做到墙段接头少，以利快速、均衡和安全施工。对于比较密实的地层，槽孔可适当长些，而对于疏松、易坍塌的底层则应短些；对于深度较大的防渗墙，由于造孔时间长，槽孔可短一些，反之可长一些；对于地下水较高、渗透性较强的地层、地段，槽孔宜分得短一些；对于含大漂石较多的地层，由于槽孔时间可能较长，大多容易漏失固壁泥浆，槽段长了可能会造成泥浆供应不足，不利于槽壁的稳定，因此，槽孔可划分的短些。槽孔长度还应与混凝土的生产能力相适应，保证槽孔浇注混凝土时的上升速度大于2m/h。合龙槽孔以短槽孔为宜，并宜安排在深度较浅、成槽难度较小和地层渗漏量较小等条件较好的地方，以减少槽孔建造时间和避免渗透水流对墙壁稳定的影响和对龄期较短混凝土的溶蚀。

工程界在总结大量工程实践的基础上提出了槽孔划分的参考值，见表6-1。

表6-1　防渗墙槽孔长度划分参考数值表

（三）泥浆制备

泥浆是用黏土、膨润土或两者的混合料加水经泥浆泵搅拌而成的液体。它在防渗墙的主要作用：一是槽孔固壁，即在槽孔施工过程中保持孔壁稳定不坍塌，其固壁机理是槽孔内的泥浆压力高于所在地层的地下水压力，使泥浆渗入槽壁土体中，其中较细的颗粒进入孔隙中，较粗的颗粒附着在孔壁上形成“泥皮”，随着泥皮厚度的增加，对水的流动阻力也会增加，最终达到平衡，水不再进入地层，泥浆与土层被泥皮隔开，泥浆所产生的侧压力通过泥皮作用在孔壁上，泥浆的侧压力大于槽孔土体的坍塌力，从而保证了槽壁的稳定；二是悬浮和携带钻渣，泥浆具有一定的黏度、屈服值和凝胶强度，可以悬浮一定大小的钻渣而不会沉淀，使钻进得以不断进行，同时一部分钻渣被循环的泥浆携带排出孔外；三是冷却钻头，在钻进过程中，钻头对土层或基岩的冲击、切削、摩擦中，大部分能量转化成热能，钻头的温度不断升高需要冷却，钻头在泥浆中上下运动，泥浆对其起到了冷却作用。

泥浆在防渗墙建造中有着重要的作用，是保证防渗墙顺利施工关键材料，要求泥浆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。

泥浆的物理性能主要指比重、失水量、胶体率、含砂量、稳定性和触变性等。

泥浆的比重是指单位体积泥浆的质量。泥浆比重的大小决定着槽孔中的静浆柱压力，适当的比重，才能起到支承孔壁、稳定地层的作用，因此，它对于防止槽壁坍塌是十分重要的，可根据地层不同及地下水位的情况适当地调节浆液比重。根据工程实践，新制黏土浆的比重范围为1.05～1.2g/cm3；新制膨润土泥浆的比重小于1.1g/cm3。

失水量是反映泥浆中的自由水在压力作用下渗入地层能力的特征。泥浆中的自由水滤失后固体颗粒逐渐沉积在孔壁上，堵塞空隙形成泥皮。堵塞渗漏空隙的颗粒越细，泥皮越致密，滤失阻力越大，失水量越小，固壁效果越好。新制黏土泥浆和膨润土泥浆的失水量应小于30mL/30min。

胶体率是对泥浆中黏土颗粒分散和水化程度以及保持悬浮状态的粗略衡量。静置一昼夜的黏土泥浆，其总体积和析出自由水的体积之差与总体积的百分比即为胶体率。较高的胶体率是泥浆良好的流变性和失水量的保证，是顺利钻进的保证。新制黏土浆液的胶体率应不小于96%。

黏土泥浆中的含砂量是指泥浆中大于74μm的砂粒（200目筛余）占泥浆总体积的百分含量。含砂量的大小主要取决于黏土的类型和质量。含砂量过高，不仅会造成泥浆泵的严重磨损，还会使泥皮厚度大、疏松、渗透性大、失水量大，甚至会导致泥皮坍塌，造成卡钻、埋钻等事故。因此，在钻进过程中，特别是冲击反循环钻进中，要做好泥浆的除砂净化工作。新制黏土泥浆的含砂量不得大于5%。

泥浆的流变性即泥浆的流动和变形性质。衡量泥浆流变特性的重要参数有塑性黏度、漏斗黏度、表观黏度、动切力、静切力、触变性等。触变性即泥浆搅拌后变稀，静置后变稠的特性。泥浆的流变性对防渗墙造孔和混凝土浇筑质量有重要影响。泥浆良好的流变性能主要有三方面的作用：一是有利于稳定底层；二是适当的动切力和塑性黏度之比（动塑比），有利于悬浮和携带钻渣，提高钻进效率；三是可减少钻进时槽内泥浆的压力波动，以防止泥浆的漏失和塌孔。一般流变参数越大，泥浆对钻渣的悬浮力就越大，泥浆向地基土中渗入就越困难。但是，如果流变参数太大，浆液的黏滞力对钻具的摩阻力大，泥浆循环困难，就会降低挖槽效率，同时还会增大泥皮厚度，影响混凝土浇筑质量。因此，施工时要适当控制泥浆的流变性。

泥浆的稳定性是指在正常钻进时，泥浆中的分散粗颗粒不易下沉和不易聚结变大而沉降的性质。以泥浆在量筒中静置一昼夜，泥浆柱的上半部和下半部的密度之差来衡量其稳定性，差值越小稳定性越好。稳定性不好的泥浆若长时间处于静止状态，将会发生离析、沉淀，严重者将丧失其固壁功能。新制黏土泥浆的稳定性合格标准为不大于0.03g/cm3。

所谓“水泥污染”，是由于用钻凿法钻接头孔处理漏失地层向槽内投放水泥，浇注时泥浆和混凝土表面接触以及向槽内散落混凝土所致。水泥污染即是钙污染。当钙离子含量达到0.1‰时就足以使泥浆失去胶体性质，水泥污染后泥浆失水量增大，泥皮增厚且松散，黏度、动切力增加，pH值升高，形成所谓“絮凝”。因此，应尽量避免向槽内加水泥和向槽内散落混凝土。为了提高泥浆的抗水泥污染能力和处理轻度污染的泥浆，可在泥浆中加纯碱、复合磷酸盐等分散剂。

拌制泥浆的土料可选择膨润土、黏土或两者的混合料。具体应根据施工条件、成槽工艺、土料料源情况、经济技术指标等因素进行选择。由于膨润土泥浆的性能优于黏土泥浆，如采用循环出渣、回收净化再重复使用的工艺，其消耗和成本将大幅度下降，因此，宜优先选用膨润土制备泥浆。

拌制泥浆的膨润土，应对其矿物成分和化学成分进行化验，以判断其类型。根据膨润土蒙脱石含量的高低，可以初步确定其造浆性能。对于商品膨润土可不做矿物成分和化学成分分析，可直接依据《钻井液用膨润土》（SY/T5060）的规定选用，对于一般的混凝土防渗墙，可用三级膨润土制浆，对地质条件复杂和重要的工程，宜用二级膨润土制浆。

拌制泥浆的黏土，应进行物理试验、化学分析和矿物鉴定。以选择粘粒含量大于45%，塑性指数大于20，含砂量小于5%，二氧化硅与三氧化二铝含量的比值为3～4的黏土为宜。

泥浆的性能指标和配合比，应根据地层特性、成槽方法、泥浆用途等，通过试验选定。在通常情况下，新制黏土泥浆的性能应满足表6-2的指标，膨润土泥浆性能应符合表6-3的指标。

表6-2　新制黏土浆液性能指标

表6-3　膨润土浆液性能指标

在施工中应按照规定的配合比配置泥浆，各种成分的加量误差不得大于5%。储浆池内的泥浆应经常搅动，保持泥浆性能指标均一。

（四）槽孔建造

槽孔建造是防渗墙施工的关键工序，它受地层影响最大，是影响防渗墙施工工期、工程成本、工程质量的主要因素，甚至是决定工程成败的重要因素。

槽孔建造的方法和设备，一般根据地层情况、墙体结构型式和尺寸以及设备的性能进行选择，必要时可选用多种设备组合施工。常用的成槽方法有钻劈法、抓取法、钻抓法等。

钻劈法是传统的槽孔建造方法，对地层适应性强，多用于砂卵石或漂石地层，但工效较低，其设备是钢绳冲击式钻机或冲击反循环钻机。

钢绳冲击式钻机简称冲击钻，其造孔原理是利用钢丝绳悬吊的钻头上下运动而破碎地层，再用抽砂筒抽排破碎的沉渣。它不仅适用于一般软弱地层，也适用于砾石、卵石、漂石和基岩，在水利水电防渗墙施工中被广泛采用。冲击钻由动力机、主轴、冲击机构、工具卷扬、抽筒卷扬、辅助卷扬、操作机构以及钻头、接砂斗、抽筒、钢丝刷等工具组成。抽筒又称抽砂筒，是在钻进过程中抽排孔底沉渣的工具。钢丝刷是用于对一期墙段的混凝土端面进行刷洗以清除泥皮的工具。常用的冲击式钻机主要技术性能见表6-4。每台冲击钻机的配套设备和主要器具见表6-5。

表6-4　冲击式钻机主要技术性能

表6-5　每台冲击钻机的配套设备和主要器具

在砂卵石地层中，每个槽孔的施工通常采用先钻主孔、后劈打副孔，主、副孔相连成为一个槽孔，槽孔浇筑混凝土后形成一个单元墙段，副孔中的渣料用接砂斗接渣、抽筒抽沉渣的成槽方法。根据操作经验，在土质尤其是黏性土地层中，一般多采用顺序钻主、副孔，再扫除主、副孔之间的小墙成槽方法。

主、副孔的划分方法是主孔长度一般为设计最小墙厚，副孔长度根据地层性质来划分，在疏松地层中副孔可长些；密实或黏聚力大的地层副孔可短些。按常采用的造孔和排渣方法，一般土质地层副孔长为l=（1.0～1.25）d；砂砾石地层副孔长l=（1.2～1.5）d，d为主孔直径。主、副孔划分示意见图6-2。

图6-2　主、副孔划分示意图

1—主孔；2—副孔；L—槽孔长；d—主孔直径；l—副孔长

冲击式反循环钻机的适用范围和破碎岩土原理与钢绳冲击式钻机相同，不同的是它的排渣采用砂石泵通过排渣管子孔底抽出含钻渣的泥浆，送至泥浆处理系统，净化处理后的泥浆送回储浆池再用。冲击反循环钻机主要性能见表6-6。

表6-6　冲击反循环钻机主要性能

采用钻劈法建造槽孔时选定钻头直径时应考虑地层特点，既要满足防渗墙防渗厚度要求，又不加大扩孔系数，以免造成混凝土严重超厚。

抓取法是用抓斗施工，是目前国内较新的槽孔建造方法，适用于细颗粒地层，工效高于钻劈法和钻抓法。施工设备可以是液压抓斗或机械抓斗。抓斗是以斗齿、斗刀切削土层，将土渣收容在斗体内，从槽孔中提出，开斗弃掉，反复挖掘，完成造孔作业。根据操作方式不同，抓斗分为钢绳抓斗、液压导板抓斗和液压导杆抓斗。抓斗的起吊设备用履带式起重机，液压抓斗应配置液压站。抓取法施工时，主孔长度等于抓斗开度，副孔长度宜为主孔长度的1/2～2/3，这是为了使抓斗施工副孔时便于切割土体，并可保证槽孔的连通。挖槽过程中也是用泥浆固壁，但对泥浆不再要求有悬浮钻渣的功能，因此泥浆的用量较少，对环境的污染也就小得多。国内外部分钢绳抓斗技术性能见表6-7。日本真砂液压导板抓斗主要参数见表6-8。

表6-7　国内外部分钢绳抓斗技术性能表

表6-8　日本真砂液压导板抓斗主要参数表

钻抓法是由钻机和抓斗配合施工，钻机破碎地层，抓斗抓取钻渣。这种方法适用于多种不含过大颗粒的地层，是目前水利水电防渗墙施工中广泛使用的造孔方法。钻机可以是冲击钻机、冲击反循环钻机或回转钻机等，抓斗可以是液压抓斗或机械抓斗。该法一般使用钻机钻凿主孔，抓斗抓取副孔，可以是两钻一抓，也可以是三钻一抓、四钻一抓形成长度不同的槽孔。这种方法能够充分发挥钻机和抓斗两种机械的优势，钻机可钻进不同的地层，抓斗在副孔施工中如遇到坚硬地层时，可随时用冲击钻机进行钻凿。它可比用单纯冲击钻造孔成槽提高工效1～3倍。钻抓法施工时，在槽孔的两端必须钻凿主孔，其目的主要是保证墙段连接质量。槽孔中间可根据地层情况决定是否再钻凿主孔，其目的是为了抓斗导向，便于切割土体。

铣削法是用液压铣槽机铣削地层形成槽孔的最新槽孔建造方法。这种方法适用于砾石以下细颗粒松散地层和软弱岩层。该法施工效率高，成槽质量好，但成本较高。液压双轮铣槽机的工作原理是用液压驱使安装在机架上的两个鼓轮向相反方向转动，鼓轮上的碳化钨切刀将地层旋铣、切割、挤碎，松动后的土、砂、卵石、岩石碎块用泵抽吸出槽。

槽孔施工时，固壁泥浆应保证在导墙顶面以下300～500mm，高出地下水面1～1.5m，泥浆不足时，应及时补充，以保持槽内有足够的泥浆静压力，维持孔壁稳定。

建造槽孔时如遇孤石或硬岩，可采用重凿冲砸或爆破的方法处理。爆破必须保证槽壁安全，并在相邻墙段墙体材料具有足够强度后方可进行。对于孤石密集地段，可在槽孔建造前采用钻孔预爆的方法。

防渗墙嵌入基岩深度的鉴定是槽孔建造中的重要一环。其确定方法是依照防渗墙中心线地质剖面图，当孔深接近预计的基岩面时，开始留取岩样，根据岩样的性质、对照临孔基岩面并分析本孔钻进情况确定基岩面。当上述方法难以确定基岩面，或对基岩面发生怀疑时，应钻取岩芯验证和确定。基岩岩样是槽孔嵌入基岩的主要依据，必须真实可靠，并按顺序、深度、位置编号，填好标签并装箱，妥善保存。鉴定入岩深度要特别注意防止误判，因为对含有与基岩岩性相同的大漂石，往往容易将接近孔底部位的大漂石当作基岩，从而发生对基岩面的误判，使基岩未嵌入基岩而漏水，导致严重的质量事故，曾有多个工程发生过基岩面的误判，给工程带来巨大损失。

槽孔建造结束后，应进行终孔质量检验。槽孔质量应满足：槽孔平整垂直，不应有梅花孔、小墙等；孔位偏差不大于30mm；孔斜率对于钻劈法、钻抓法、铣削法施工不得大于4‰，遇到含孤石地层及基岩陡坡等特殊情况，应控制在6‰以内，抓取法施工不得大于6‰，遇到孤石地层及基岩陡坡等特殊情况，应控制在8‰以内；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；槽孔深度（包括入岩深度）满足设计要求。检测孔斜的方法有重锤法和超声波等。

值得注意的是不能把孔斜率作为检验和控制槽孔建造质量的唯一标准。这是因为浅槽孔孔斜率即使较大，可能超过规范要求，但其绝对偏差值可能较小，不会影响墙段连接质量，没有必要耗费较大资源进行处理；但对于深度较大的槽孔（60m以上），接头孔的孔斜率可能并没有超出规范要求，但绝对偏差值可能超过了设计墙厚的1/3，此时已不能满足墙体连接的质量要求。因此，施工中对孔斜率既要严格控制，又要根据实际情况具体分析掌握。

（五）清孔换浆

槽孔质量检验合格后可进行清孔。清孔是指槽孔造孔结束并经终孔验收合格后，把槽孔中的不合格泥浆及残留在孔底和孔壁上的淤积物清除掉的工序。

槽孔建造后，在孔底和泥浆中会残留一些钻渣，沉渣如果被埋在防渗墙墙底，将影响墙底与基岩接触部位的防渗能力，这些沉渣在高水头作用下将可能产生集中渗流，甚至发生管涌和流土，使地基失稳，墙底沉渣还会增大墙体沉陷变形；如果沉渣混在泥浆中，与浇筑的混凝土混合，将影响混凝土的均匀性，降低混凝土的强度，形成墙体中的薄弱部位。因此，必须进行清孔。清孔是通过置换泥浆、抽取孔底沉渣、接头刷洗等方法进行的。

清孔换浆完成1h后应进行检查验收，在距孔底0.5～1.0m处泥浆取样的质量应达到：孔底淤积厚度不大于100mm；当使用膨润土泥浆时，槽内泥浆密度不大于1.15g/cm3，马氏漏斗黏度32～50s，含砂量不大于6%；当使用黏土泥浆时，槽内泥浆密度不大于1.3g/cm3，500/700mL漏斗黏度不大于30s，含砂量不大于10%。

清孔检验合格后，应在4h内开始浇筑混凝土，进入浇筑混凝土工序。

（六）钢筋笼、预埋管、预留孔施工(www.daowen.com)

当素混凝土不能满足防渗墙应力应变要求时，有的防渗墙设计配有钢筋笼，但塑性混凝土不会配有钢筋笼。钢筋笼主筋为纵向筋，常用螺纹钢筋，不做弯钩，主筋的间距应不小于粗骨料直径的4倍，水平钢筋间距宜大于150mm。为了便于混凝土导管的下设和起拔，水平钢筋应布置在主筋外侧。钢筋笼的保护层厚度一般不小于75mm。钢筋笼与墙段接缝之间的最小距离为100mm，同一槽孔中的两个钢筋笼之间的最小净距为200mm。混凝土导管在钢筋笼内的位置必须预先布置好，导管接头外缘至最近处的钢筋间距不大于100mm。分节制作的钢筋笼，有条件时可在制作平台上预拼装制作，制作完成后再分节起吊。上、下节钢筋笼连接宜采用机械连接方法。吊放钢筋笼时，应选择合适的起吊点。吊放时，应对准槽孔中轴线，吊直扶稳缓缓下沉，避免碰撞槽壁，不得强行下沉。为了防止浇筑混凝土时钢筋上浮，可在钢筋笼上端设置配重。起吊钢筋笼可利用钻机或吊车起吊，在孔口焊接加长，逐节随焊随下，直至下完为止。

在防渗墙以下的地层进行帷幕灌浆，埋设墙体变位侧斜管等仪器，均要在防渗墙浇筑混凝土以后进行，如在墙上钻孔，费时费力，且不易保证质量。因此，一般采用预埋管或预留孔的办法。这两种方法的共同之处在于都是要在浇筑混凝土之前在槽孔中预埋管道，不同之处在于预埋管法是将管留在墙中不再拔出，因而下设时要采取固定措施，而预留孔法须将管拔出。预埋管的直径一般为108～147mm，埋管间距多为1.5～3.0m。预留孔法与预埋管法相比，可以使管模周转使用，可减少管材消耗，降低成本。预埋管或预留孔孔位宜布置在相邻混凝土导管的中间或槽孔端头。拔管成孔是将管模下设到槽孔距离孔底2～3m呈悬吊状态，待混凝土开浇后适时地将管模插入混凝土内以固定其下端。拔管时间应根据混凝土初凝时间来控制。

（七）监测仪器埋设

防渗墙埋设监测仪器的目的和内容已在第四章述及。

监测仪器埋设前，应做好仪器的率定、检查与埋设前的各项准备工作。

监测仪器的埋设与安装，要严格按照设计要求、施工设计要求以及有关技术规程进行，严格控制其位置和方向。

安装仪器槽孔的造孔作业要精心施工，孔壁应平整，不允许有较大孔斜、弯曲、探头石、梅花孔、波浪形等，孔宽、孔深应达到设计要求，孔底基岩也应平整，以满足沉放重块的要求。埋设安装时，要慎重操作，防止损坏仪器设备。

应变计、无应力计的埋设方法有吊索法和钢构架法。吊索法是用4根尼龙绳吊起一重量约1t的长方形铸铁块放入槽孔内，边下放边按设计高程将应变计及无应力计固定在4根尼龙绳的中央，而后浇入混凝土中。钢构架法适用于一个防渗墙断面需要埋设多种和多件仪器的情况，它比吊索法简单可靠。钢构架法是先用角钢组装一个钢架，将各种仪器按设计要求安装在钢架的相应位置上，然后将仪器随同钢架下设到预定位置，一起浇入混凝土中。这种方法比吊索法安装精度高，可靠性好，施工方便快捷。

测斜仪的埋设主要是在墙内钻孔或在墙内预留测斜孔。钻孔可采用地质钻机，钻孔铅垂度偏差应小于0.5°，一般开孔孔径为φ130～150mm，终孔直径应大于测斜管外径30mm左右，下设导管后在导管外灌注水泥浆液，固定测斜导管。当孔深大于40m时，钻孔不易保持垂直，宜在墙内预留孔。

渗压计一般埋设在防渗墙上、下游的覆盖层和墙下基岩中，这就需要另行钻孔埋设渗压计。对于覆盖层中的渗压计钻孔可用旋转钻机、冲击钻或其他方法，但要注意钻孔时不能使用泥浆作为循环浆液，以免泥浆产生的泥皮影响渗压测量结果。可采用气沫型化学剂或含水层保护剂作为钻孔循环浆液。埋设各种渗压计的钻孔一般直径为100mm，套管外径76mm，孔深可达数百米。当渗压计埋设完毕，再将套管拔出。

土压力计的埋设要在充满护壁泥浆中埋设，槽孔的侧壁受成槽机械和土质的影响平整度有很大差别而无法进行再加工，在向槽内浇筑混凝土后，要保证土压力计与槽孔侧壁紧密接触，不能有混凝土和砂浆流入。土压力计的埋设方法有挂布法和水压法。挂布法是将土压力计预先安装在一块尼龙布帘上，然后将布帘悬挂于钢筋笼上，再下放布帘至槽孔设计高程，接着向槽孔内浇筑混凝土，利用混凝土的侧压力将土压力计推向侧壁。水压法是将土压力计装在一个特制的液压缸顶端，一起安装在钢筋笼或钢架上。土压力计随同钢筋笼下入槽孔中，在浇筑混凝土前启动液压缸将土压力计推至槽壁与之接触，同时施加初始压力，保持在槽孔混凝土浇注过程中土压力计的位置不变。

钢筋计应焊在被测量的受力钢筋上。钢筋计连接杆与受力钢筋应保持同轴，焊接强度不应低于钢筋本身的强度。钢筋计的引出电缆与测量用的接长电缆的接头一律采用硫化接头。接长电缆应沿墙体的结构轴线引出。

监测仪器安装结束后，要进行检查验收，经专职技术人员签证后才能浇筑混凝土。浇筑混凝土时对上升速度、混凝土高差等应按照专门要求施工，确保浇筑质量和避免事故发生的可靠措施。

混凝土浇筑后，应及时将仪器电缆引至临时观测站，妥善保护，严防弄乱或损坏。

监测仪器埋设完毕，应按规定时间对仪器进行观测并做好记录。

（八）混凝土的配制与浇筑

槽孔混凝土浇筑是防渗墙施工的关键工序，虽然这一工序占用整个施工时间并不长，有时只占1%，但他对成墙质量至关重要，一旦失败，整个墙段将全部报废，经济和时间上的损失都很大，施工中应当特别重视，周密组织，精心施工，从原材料购进、配合比的计量、混凝土的搅拌、运输到浇注，把握好每一个环节，做到万无一失。

首先，混凝土的性能要满足强度、弹性模量、抗渗等设计要求，其配合比和配制方法应通过试验确定；同时，混凝土应具有良好施工性，即应具有较高的流动性而不能发生离析和泌水。

配制混凝土的水泥、骨料、水、掺和料及外加剂等原材料的物理力学、化学性质应符合现行有关规范的规定。

对普通混凝土的配制强度应采用均方差法，对塑性混凝土和黏土混凝土则应采用离差系数法。塑性混凝土和黏土混凝土之所以采用离差系数法是因为这两类混凝土的抗压强度均很低，混凝土内所掺加的黏土或膨润土为天然矿物的制成品，造成混凝土的离散性很大，用Cv值可以较直观的判断离散性大小。由于防渗墙混凝土是用直升导管法在泥浆下浇筑的，其强度比同等级地面浇筑的混凝土强度有不同程度的降低，仅为后者的70%～90%，因此考虑泥浆下浇筑条件对实际强度的不利影响，设计施工配合比时应提高混凝土的强度等级。参照国内外的经验，对普通混凝土防渗墙可提高一个强度等级；对塑性混凝土和黏土混凝土，因强度较低，可提高10%～20%。

配制混凝土的骨料宜选用天然卵石、砾石和中粗砂，骨料最大粒径应不大于40mm，有钢筋笼时不得大于钢筋净距的1/4。塑性混凝土宜采用一级配骨料，当采用二级配骨料时，中石与小石的用量比不宜大于1.0。

对于塑性混凝土按照确定的湿掺或干掺方法掺入混凝土。干掺时要注意不要使膨润土受潮结块，不要与水同时掺加，最好是水泥、膨润土和砂、石等搅拌均匀后再加水搅拌，否则膨润土易结块，也易粘料罐和搅拌机。工程实践表明，膨润土湿掺时，泥浆浓度宜控制在10%～12%，并放置24h再用。这是因为质量优良的膨润土粉，如果它的泥浆浓度超过12%时，很快会形成凝胶状态。

混凝土的实际拌和及运输能力是保证混凝土顺利施工要素之一，混凝土的生产能力要满足防渗墙浇筑强度的要求，要连续不断地供应足够数量的混凝土，一般应不小于平均计划浇筑强度的1.5倍，并大于最大计划浇注强度。塑性混凝土的拌和要用强制式搅拌机，否则质量不均匀。表6-9、表6-10分别列出了卧轴式、涡桨式强制混凝土搅拌机的基本参数。

表6-9　国产卧轴强制式混凝土搅拌机基本参数

表6-10　涡桨式混凝土强制混凝土搅拌机基本参数

塑性混凝土的入孔坍落度应大于180～220mm，扩散度应大于340～400mm，坍落度保持150mm以上的时间应不小于1h。初凝时间应不小于6h，终凝时间不宜大于24h。这是因为初凝时间过短会给混凝土浇筑施工和接头孔拔管施工造成困难，终凝时间过长会影响施工进度。由于混凝土的密度过小不利于混凝土充分置换孔内泥浆，因此，混凝土的密度不宜小于2100kg/m3。

混凝土浇筑是防渗墙成败的关键工序。由于防渗墙混凝土是在泥浆下浇铸而成的，其浇筑质量控制难度大，因此，混凝土浇筑前，要拟订浇筑方案，其内容主要有：绘制槽孔纵剖面图；计划浇筑方量、供应强度、浇筑高程；导管等浇筑机具及埋设间的布置与组合；浇筑方法、开浇顺序与主要技术措施等。

防渗墙混凝土的浇筑采用泥浆下直升导管浇筑法。导管一般为钢板卷焊管或无缝钢管，管壁厚度为3～5mm。导管顶部配置混凝土漏斗。混凝土浇筑导管应布置在防渗墙轴线上。如果导管布设的间距过大，两根导管之间的混凝土较低部位就会卷进泥浆或沉渣，影响混凝土的质量，因此导管间距不得大于4.0m。当采用一级配混凝土时，导管中心距可适当加大，但不得大于5.0m。在槽孔接头处混凝土的流动性较差，如果导管布置的离接头太远，接头处的混凝土面就会比其他部位更低，也容易将沉渣和泥浆推挤到接缝处，而形成接缝夹泥。因此，一期槽孔两端的导管距端面的距离不宜大于1.0～1.5m，二期槽孔两端的导管距端面宜为1.0m。开浇时导管口距孔底15～25cm，当槽孔底面高差大于25cm时，导管应布置在其控制范围的最低处。

混凝土运输最好采用混凝土搅拌运输车，也可采用混凝土泵或混凝土吊罐配合临时分料台和溜管进行浇筑。

混凝土开浇前，为了有效隔离管内的泥浆与混凝土，防止混浆和堵管事故，导管内放入可浮起的比导管管径略小的隔离塞球或其他适宜的隔离物。当第一罐混凝土压着塞球向下运动时，塞球推压泥浆在导管下口溢出，当塞球顶在导管下口岩面处时快速将导装满混凝土，然后轻提导管，使其下口处距孔底的高度略大于塞球直径，塞球被挤压出导管漂浮至泥浆表面，管内混凝土流出并将导管下口埋住，随即连续一边向导管灌注混凝土，一边提管，直至浇筑完毕。

在混凝土浇筑过程中，导管的埋深不得小于1m，正常情况以大于2.0m为宜，导管最大埋深一般不宜大于6.0m，在混凝土面上升较快时，最大不宜超过8.0m。这是因为如果埋深过浅，在混凝土浇筑不顺畅需要上下提管时，有可能将导管拔脱，使混凝土出现冷缝和水平夹泥层。另外，导管埋设过浅，从导管注入的混凝土还会顺导管壁直接涌出混凝土面，而将落在混凝土表面的沉渣覆盖，使混凝土内混入沉渣，降低混凝土的均匀性和强度。浇筑过程中，要保持槽孔混凝土面高差不大于0.3～0.5m。当有多根导管时，要控制导管底口的高差不大于1.5～2.0m。

流动性（坍落度）与和易性不合格的混凝土不得进入槽孔。混凝土出机后1h内应浇入到槽孔中，否则，应重新测量坍落度，不满足要求应弃之不用，不能勉强浇入槽内。

槽孔混凝土的浇筑速度是影响混凝土质量的重要因素，施工中要严格控制。浇筑速度太低，会延长施工时间，而时间越长则混凝土的坍落度损失越大（特别是对于强度高的混凝土坍落度损失更大），容易造成堵管等事故，因此槽孔内混凝土面的上升速度不得小于2m/h。混凝土面应均匀上升，各处高差应控制在500mm内。为了掌握混凝土面的上升速度和控制混凝土在槽孔中的均匀上升，应至少每隔30min测量一次槽孔内混凝土面高度，每隔2h测量一次导管内的混凝土面深度，并及时填绘混凝土浇筑指示图，并参照该处的槽孔断面面积计算、校核所量测的混凝土面高程是否准确。当发现异常情况时，要查明原因，查明是否发生了槽孔塌孔或没有测量到真正的混凝土面。如发生此类情况，要采取措施尽快处理。测量时测点布置要均匀，槽孔的两端部位以及导管中间都要测量。每根导管浇注的混凝土要均匀分配，尽可能使槽孔内的混凝土面均匀上升，切忌只对一根导管浇注混凝土。

单个槽孔混凝土浇筑中断时间过长，孔内混凝土的流动性将大幅度下降，不但会造成浇筑困难，容易发生堵管事故，而且对成墙质量会产生不利影响。因此，混凝土的浇筑应连续进行，若因故中断，中断时间不宜超过40min，对于塑性混凝土，由于其强度较低，和易性较好，可适当放宽这一时限。

当混凝土浇筑不畅通时，可以上下抖动导管，但上提导管的幅度比不应超过30cm。若在浇筑过程中发生诸如堵管等事故，要及时采取适当措施予以处理，切勿久拖不决，以免造成槽内混凝土失去流动性，带来更大的损失。

由于在泥浆下浇筑混凝土的表面混有沉渣，其砂浆也被泥浆所稀释，表层混凝土的质量会存在缺陷。因此，在混凝土终浇时，使混凝土终浇高程高于设计规定的墙顶高程0.5m，但不宜高于冻土层底部高程。

（九）墙段连接施工

混凝土防渗墙一般划分为若干槽孔施工，相邻两槽孔的衔接部分称为墙段连接或称接头。防渗墙由接头将各槽孔连接成整体。接头处是防渗墙的薄弱部位，如果接头施工方案不当或施工质量不好，就可能在某些接缝部位产生集中渗漏，严重者会引起墙后地基土的流失，进而导致坝体的塌陷。因此，槽孔接头施工是混凝土防渗墙的重要一环，应引起足够的重视。接头方式有钻凿法、接头管（板）法和切（铣）削法。

（1）钻凿法是广泛采用的一种接头施工方法，适用于冲击钻造孔和混凝土强度较低的墙体材料，诸如塑性混凝土和黏土混凝土防渗墙。这种方法的施工顺序见图6-1。该接头是在一期槽孔混凝土浇筑后，在其两端主孔位置用冲击钻套打一钻，最终在一期、二期槽孔间形成一条半圆形的接缝，优点是工艺简单、不需要专门的设备、形成的接缝较为可靠，缺点是要损耗10%左右的墙体材料和工时。

（2）接头管（板）法是在一期槽孔浇筑混凝土墙将专门的接头管（板）置于槽孔的两端，然后浇筑混凝土，待混凝土初凝后，用专门的拔管机或吊车将接头管（板）拔出，从而在一期槽孔两端预留出光滑的半圆柱面和便利二期槽孔施工的两个导孔，二期槽孔施工完成后，即在此形成了接缝面。这种方法的优点是接缝质量好，避免了混凝土的钻凿时的浪费，缺点是需要有专门的拔管设备，施工工艺较为复杂，特别是在防渗墙深度较大的情况更甚。

（3）切（铣）削法是近年来发展的一种新的墙段连接方式。它是利用抓斗或液压铣切削或铣削一定宽度的一期混凝土而形成平面或锯齿状的接头。该法适用于抗压强度较低的塑性混凝土。该法曾在小浪底大坝左岸防渗墙施工中采用，具体做法是：在防渗墙施工前先开挖横向接头孔，浇筑塑性混凝土后再开挖一期、二期槽孔，两期槽孔的混凝土平接，位于槽孔中的塑性混凝土被切削后，上、下游各有一定厚度的塑性混凝土塞保护接缝，减少渗漏。这种方法可以解决套打高强混凝土接头孔困难的问题。

（十）特殊情况处理

混凝土防渗墙是地下隐蔽工程，可能会遇到一些诸如导墙严重变形，地层严重漏浆，混凝土浇筑过程中导管堵塞、拔脱及墙段连接未达到设计要求、墙体发生断墙的等特殊情况。在施工中要充分做好各项准备工作，预防事故的发生，一旦发生事故，要迅速、果断、及时妥善地处理，以免延误时机，给工程造成更大损失。

由于导墙地基变形或其他原因，可能导致导墙严重变形或导墙底部坍塌，影响成槽施工，遇到这种情况，可采用的处理方法有：①加固导墙地基，改善导墙地基条件或槽内固壁泥浆性能；②在变形破坏部位补贴一段导墙或重新修筑导墙；③回填槽孔，处理塌坑或采取其他安全技术措施。

对于严重漏失浆液的地层，应迅速补充浆液，并相继将堵漏材料、防漏剂直接投入槽孔内，也可用导管或灌浆管把堵漏浆液送至漏浆部位。如果这样做效果还不明显，为防意外事故发生，确有必要时，可将槽孔用适当的材料进行回填，然后重新进行造孔施工。

如果在混凝土浇筑过程中发生导管堵塞、拔脱或导管破裂漏浆时，要将事故导管全部拔出，并核对混凝土面高程及导管长度，重新吊放导管，确认重新下设的导管底口到实测混凝土面以下的安全插入深度不低于1.0m，再抽出导管内泥浆后，方可继续浇筑。

对于墙段连接未达到设计要求时，可根据实际情况选择的处理方法有：①在接缝迎水面采用高压喷射灌浆或水泥灌浆处理；②在接头处骑缝钻凿一个桩孔，钻孔直径根据接头孔的孔斜和设计墙厚选择，成孔后再浇筑混凝土。

在混凝土浇筑过程中，由于机械故障、浇筑事故等原因造成浇筑中断或浇筑速度过低，可能导致孔内混凝土丧失流动性，使浇筑不能继续施工，发生断墙事故或混凝土严重混浆。对于这种情况可选择的处理方法有：①凿除已浇筑的混凝土，重新浇筑；②在需要处理的墙段迎水侧补贴一段新墙，其与墙质量好的墙段的搭接长度最少应满足“钻凿法”套接接头的平圆弧的长度；③在需要处理的墙段迎水面进行水泥灌浆或高压喷射灌浆处理；④用地质钻机在墙内钻孔，对夹泥层用高压水冲洗清除，洗净后采用水泥灌浆或高压喷射灌浆处理；⑤对于断墙位置较高，距设计终浇高程相差不多，在条件允许时，可将孔内泥浆、沉渣及表层混凝土清除后，浇筑水上混凝土，浇筑前须在第一次浇筑的混凝土顶部开凿榫槽或镶嵌止水带。

（十一）混凝土薄墙施工

当墙厚小于40cm时，使用传统的冲击或回转的圆钻头建造槽孔是不经济的，为此已经研制成功了一些专门建造混凝土薄防渗墙的施工设备和工艺，主要有锯槽法、射水法和薄抓斗法，现简要介绍如下。

1.锯槽法

锯槽法是用专门研制的锯槽机进行槽孔建造、泥浆固壁，泥浆下浇筑混凝土的防渗墙施工方法。

机械式锯槽机是由底盘、动力系统、锯体、排渣系统、液压系统、电控系统等组成。锯槽机开槽时，是由电动机带动锯体作上下往复运动，切削土体，土屑由反循环排渣系统排至槽外，锯槽机连续迁移，形成长方形槽孔，安装不同长度的刀杆和更换不同宽度的刀排，即可在土层中锯出符合设计要求的连续槽孔。锯槽机的工作状态及原理图见图6-3。

锯槽施工工艺分为锯槽和成墙两部分。锯槽的主要过程是建槽口、铺铁轨、钻下导孔、下锯机锯进；锯进中排除沉渣，并根据需要向槽内补充泥浆。

锯槽法施工法只适用于锯割颗粒粒径小于100mm的松散地层，承受低水头的防渗墙。锯槽的宽度一般为10～40cm，我国目前生产的锯槽机锯槽深度可达60m。

1991年哈蟆通水库使用了锯槽法建造防渗墙，最大墙深47m，设计墙厚0.2m，成墙面积2万m2，最高成槽速度400m2/（台·日），平均100m2/（台·日）。1998年后我国许多堤防使用锯槽法进行加固，其中不少墙体材料采用塑性混凝土。

2.射水法

图6-3　锯槽机的工作状态及原理图

射水法施工防渗墙是用专门研制的射水造孔机建造槽孔。射水造孔机一般由正反循环泵组、造槽机、混凝土拌和机三部分组成，各自安装在独立的平台上，三个平台均用滚轮支承在同一钢轨上，钢轨与防渗墙轴线平行，布置在墙轴线一侧，作业面占地宽度3.5～4.5m。射水法造槽原理是：通过正循环泵抽吸泥浆池内的泥浆，经正循环管至成型器底部喷嘴射出而产生的泥浆射流作用及主卷扬机提落成型器产生的重力冲击作用，联合冲切、粉碎地层；由于正循环流量大，槽孔内的泥浆射流随成型器往复冲击式运动而产生剧烈紊动，使槽孔底部渣浆呈翻滚状态，加上成型器底口呈倒三角形，具有聚渣作用。因此，携带粗颗粒的渣浆或浓度较大渣浆因比重大而聚向槽底，从反循环抽吸口经反循环泵抽排至排渣池，而携带细颗粒渣浆或浓度较小的渣浆可从槽口随泥浆溢出，造槽过程中，成型器不断地修整槽形，使槽孔形状呈比较规则的长方形。成槽后用直升导管法浇筑混凝土成墙，二期墙段的接缝由成型器侧面的射水器射出的压力水冲洗处理或在成型器的两端各装一钢丝刷刷洗接缝。

射水法适用于砂性和黏性土地层，不适宜在砂卵砾石地层施工。射水法施工的防渗墙一般墙厚180～450mm，最大成墙深度30m左右。这种方法技术设备简单，操作方便，造孔速度快，成本较低，适合小型和低水头的防渗墙工程。

射水法建造薄型混凝土防渗墙是近年来发展日益成熟的新工法，1998年以来，在长江、赣江等重要堤防加固工程中得到广泛应用，取得了良好的社会经济效益。

3.薄抓斗法

1998年长江、松花江发生特大洪水后，国内针对堤防工程承受的水头低、时间短、防渗墙长的特点，研究开发了0.3～0.5m厚的薄型抓斗施工设备与施工技术。薄型抓斗分为液压式和机械式两种。其厚度为0.30m、0.35m、0.40m、0.45m、0.5m等几种，斗宽2.5m左右，抓斗重量5～8t，最大抓取深度可达40m。

抓斗配用的主机为进口或国产的各种型号的50～60t专用履带式起重机，功率150～300kW。其配套机具有重锤、接头管、泥浆制备机和混凝土搅拌机。

薄型抓斗适用地层广泛，黏土、沙壤土、沙土、砂砾石及最大粒径不大于墙厚的1/2的卵石地层均能直抓成槽。对于含有少量块石、漂石的地层，用重锤进行冲凿破碎后，再抓取成槽。

用薄型抓斗建造的薄型防渗墙通常采用塑性混凝土作为墙体材料。

1999年以来，薄型抓斗法施工的塑性混凝土防渗墙在长江、松花江、珠江、黄河等堤防上得到广泛应用，已建的薄型防渗墙超过60万m2，为堤防加固工程做出了很大贡献，取得了巨大的社会效益。