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1、土壩防滲墻施工工藝與設(shè)計(jì)研究摘要：振動(dòng)沉模防滲板墻技術(shù)是一種新型的堤壩加固技術(shù).本文介紹了振動(dòng)沉模的成墻機(jī)理，分析了其施工工藝，重點(diǎn)探討了其設(shè)計(jì)要點(diǎn)。 關(guān)鍵詞:振動(dòng)沉模，施工工藝,設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1振動(dòng)沉模的成墻機(jī)理 （1)振動(dòng)沉模原理 振動(dòng)體系的豎向往復(fù)振動(dòng),將模板沉入地層。當(dāng)激振力R大于三種阻力(刃面的法向力N的豎向分力、刃面的摩擦力F的豎向分力，模板周邊的摩阻力P）的合力時(shí)（見圖1），模板即能沉入地層：當(dāng)R與N，F(xiàn)，P豎向分力的合力平衡時(shí)，則模板停止下沉.由于模板在振動(dòng)力作用下使土體受到強(qiáng)迫震動(dòng)產(chǎn)生局部剪切破壞或液化破壞，土體內(nèi)摩擦力急劇降低，阻力減小,提高了模板的沉入速度。同時(shí)在振動(dòng)沉模過程2、中擠壓、振密模板周邊一定范圍的土層，擠壓、振密范圍與模板的厚度及地層的性質(zhì)有關(guān)。擠壓范圍bj與模板的厚度b有如下的關(guān)系:bj=（2-3.5）b。 (2）導(dǎo)向作用 單板墻之間的連接是保證防滲墻質(zhì)量的關(guān)鍵。該項(xiàng)新技術(shù)采用了兩塊模板聯(lián)合施工工藝，通過特殊的構(gòu)造，先已沉入地層的模板成為后沉入模板的導(dǎo)向板，兩塊模板旱現(xiàn)板板相扣的作用，保證了各單板體在一個(gè)平面內(nèi)緊密結(jié)合成墻。 (3)振搗作用 模板在振動(dòng)沉入和振動(dòng)提拔過程中，對(duì)已注入模板和槽孔的漿液有連續(xù)振搗作用，使墻體漿液充分振動(dòng)密實(shí)。同時(shí)，有使?jié){液向兩側(cè)擠壓、滲透，增大了板墻防滲的有效厚度。 （4)板墻連接作用 振動(dòng)沉模的模板作用、導(dǎo)向作用、振搗作用都3、有效地保證了扳墻的連續(xù)性。 同時(shí)，由于每塊單板體施工從振動(dòng)到灌注完成,時(shí)間很短，一般僅為lOmin左右,在灌注到槽孔內(nèi)的漿液初凝之前，可連續(xù)完成多個(gè)單板墻的施工，因此，幾個(gè)相鄰單板墻體漿液經(jīng)反復(fù)振動(dòng),在初凝之前即互相混合，使單板體接頭處的漿液摻溶為一體，不僅不存在單板墻間的接縫問題，而且接縫處得到加厚,從而保證了整體板墻的連續(xù)性、完整性. 由于振動(dòng)沉模防滲板墻施工中采用動(dòng)力將模板沉入上中，對(duì)周圍上體的擾動(dòng)很大，使得對(duì)兩側(cè)土體的擠壓效果也很明顯，受影響的土體應(yīng)力位移會(huì)發(fā)生很大改變，因此要想得到防滲板墻及周圍土體的應(yīng)力位移狀態(tài)，模擬好振動(dòng)沉模防滲板墻施工中對(duì)周圍土體的擠壓過程是非常重要的。 2施工4、工藝 1、模板就位 先將樁機(jī)調(diào)平，使立柱垂直,再將A模板對(duì)準(zhǔn)孔位,靠振動(dòng)體系的自重落下，檢測(cè)調(diào)整模板的垂直度達(dá)到規(guī)程要求。 2、振動(dòng)沉模 （1）啟動(dòng)振錘,先將A模板沿施工軸線沉入地層，達(dá)到設(shè)計(jì)深度。A模板為先導(dǎo)模板,有起始、定位、導(dǎo)向作用,故其垂直傾斜度要求小于0。03%0。 05。 （2)再將B模板沿施工軸線緊靠A模板前沿沉入地層中,達(dá)到設(shè)計(jì)深度。B模板為前接模板，起到延長(zhǎng)板墻長(zhǎng)度的作用。 3、灌漿拔模 向A模板腹內(nèi)灌滿漿液,然后邊振動(dòng)、邊拔升、邊灌注，直至將A模板拔出地面，漿液留于槽孔內(nèi)，形成密實(shí)的單板墻體. 4、再沉A模 當(dāng)A模板灌漿拔模至地面后,移至B模板前沿沉模時(shí)，B模板也起到定位、5、導(dǎo)向作用。此時(shí)A模板為前接模板，起到加長(zhǎng)板墻的作用，A，B兩模板的定位、導(dǎo)向作用互換。據(jù)此可繪制出施工工藝流程圖(見圖2），重復(fù)1、2、3、4斷地施工，即可形成一道豎直連續(xù)的整體板墻。 3設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1、防滲墻平面位置的確定 堤身防滲墻一般應(yīng)布設(shè)在堤頂軸線附近，堤壩地基防滲墻則可以布設(shè)在迎水面灘地上距坡腳大于3m的地方.遇有障礙物，如高壓線、通訊線、地下涵管，以及其他建筑物，防滲墻平面布置要與障礙物保持一定距離，空出的堤段可用高壓噴射灌漿工法或其他工法連接。 2、防滲墻深度的確定 設(shè)計(jì)防滲墻的深度,要滿足滲流穩(wěn)定的要求,因此應(yīng)進(jìn)行滲流計(jì)算，或依據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定. (1）當(dāng)在振動(dòng)沉模防滲板墻工法可達(dá)到的6、深度內(nèi)有相對(duì)不透水層時(shí),防滲墻卜部應(yīng)插入相對(duì)不透水地層，做到全封閉。 （2）對(duì)深厚透水地層，可以做成懸掛式防滲墻。對(duì)于較低的堤壩（小于等于1Om），防滲墻深入透水地層的深度可按2。5倍左右水頭確定。 （3）在地基中有承壓強(qiáng)透水層，其滲流出逸點(diǎn)和滲透破壞可能在很遠(yuǎn)的地方（可達(dá)500m以上），對(duì)這種地層應(yīng)力求全封閉. 3、防滲墻滲透系數(shù)和抗?jié)B坡降的確定 滲透系數(shù)和抗?jié)B坡降取決于墻體材料質(zhì)量.一般滲透坡降Jmas大于500,滲透系數(shù)K=ixl0-7cm/s為宜。 4、防滲墻厚度的確定 因?yàn)榻铀^較低，為節(jié)約成本,降低成本，江河堤防的防滲墻均可以做得薄一些，一般可按下式估算墻的厚度: 式中：Jmax7、為作用在防滲墻上的最大水頭差(m）:K為抗?jié)B坡降安全系數(shù)，一般取3-5：Jmax為滲透破壞坡降. 5、防滲墻抗壓強(qiáng)度和彈性模量的確定 以防滲為主要目的防滲墻應(yīng)滿足防滲和適應(yīng)變形的要求，具有較低彈性模量和較大的應(yīng)變性能。江河堤防的防滲抗壓強(qiáng)度一股以2一4MPa為宜（有特殊要求的例外)，彈性模量一般選擇IX103一4X103Mpa。 4防滲板墻施工對(duì)周圍土體及防滲板墻本身的影響分析 1、防滲板墻施工對(duì)周圍土體位移的影響。打入防滲板墻時(shí)壩體產(chǎn)生的水平位移和豎向位移關(guān)于防滲板墻位置處對(duì)稱，壩體的水平位移由防滲板墻向兩側(cè)方向逐漸減小，壩體的豎向位移同樣由防滲板墻向兩側(cè)呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)，并且防滲板墻下部土體8、的豎向位移比同一豎向坐標(biāo)上兩側(cè)土體的豎向位移要小，這是在打入防滲板墻過程中在壩體內(nèi)產(chǎn)生了“拱效應(yīng)”的體現(xiàn). 2、防滲板墻施上對(duì)周圍土體應(yīng)力的影響。掃入防滲板墻的過程中，只是對(duì)防滲板墻周圍的部分土體的應(yīng)力產(chǎn)生了影響,對(duì)其余壩體土的水平應(yīng)力和豎向應(yīng)力的影響則可以忽略。打入防滲板墻對(duì)防滲板墻底部附近的土體的應(yīng)力影響最大，防滲板墻施下完成后這一部分十體的水平應(yīng)力和怪向應(yīng)力要比其他部分十體的應(yīng)力高出很多，剪應(yīng)力的差別則不是很大。 3、打入防滲板墻后防滲板墻自身的受力情況。防滲板墻兩側(cè)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力與壩體邊界,防滲板墻位置等都有一定關(guān)系，當(dāng)壩體邊界大致對(duì)稱，防滲板墻位置靠近壩軸線時(shí)，防滲板墻左右兩側(cè)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力9、也大致呈對(duì)稱分布,也就是說，沿防滲板墻厚度方向壩體應(yīng)力的變化不大.在沿防滲板墻深度方向上，防滲板墻兩側(cè)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力在防滲板墻中)幾部時(shí)變化平穩(wěn)，在防滲板墻下部,防滲板墻兩側(cè)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生急劇的變化. 從以上分析可得到,同一高度上防滲板墻左右兩側(cè)的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力基本一致，沿厚度方向應(yīng)力變化很小，受力均勻，盡管在防滲板墻底部防滲板墻兩側(cè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)力變化很大,但兩側(cè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)力仍然保持基本一致，且兩側(cè)節(jié)點(diǎn)的水平應(yīng)力和豎向應(yīng)力始終在壓應(yīng)力范圍內(nèi)變化，因此防滲板墻施工完成后在防滲板墻內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)拉裂、剪切破壞，防滲板墻處于安全狀態(tài)。 參考文獻(xiàn) 1白永年等，中國(guó)堤壩防滲加固新技術(shù)，北京：中國(guó)水利水電出版社,2001 2潘維宗、振動(dòng)沉模防滲板墻新技術(shù)的試驗(yàn)，水利水電科技進(jìn)展，2002 3孫明權(quán)、土壩防滲墻材料與厚度對(duì)墻體應(yīng)力變形的影響,華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2004