1、土坝防渗墙施工工艺与设计研究摘要：振动沉模防渗板墙技术是一种新型的堤坝加固技术.本文介绍了振动沉模的成墙机理，分析了其施工工艺，重点探讨了其设计要点。 关键词:振动沉模，施工工艺,设计要点 1振动沉模的成墙机理 （1)振动沉模原理 振动体系的竖向往复振动,将模板沉入地层。当激振力R大于三种阻力(刃面的法向力N的竖向分力、刃面的摩擦力F的竖向分力，模板周边的摩阻力P）的合力时（见图1），模板即能沉入地层：当R与N，F，P竖向分力的合力平衡时，则模板停止下沉.由于模板在振动力作用下使土体受到强迫震动产生局部剪切破坏或液化破坏，土体内摩擦力急剧降低，阻力减小,提高了模板的沉入速度。同时在振动沉模过程2、中挤压、振密模板周边一定范围的土层，挤压、振密范围与模板的厚度及地层的性质有关。挤压范围bj与模板的厚度b有如下的关系:bj=（2-3.5）b。 (2）导向作用 单板墙之间的连接是保证防渗墙质量的关键。该项新技术采用了两块模板联合施工工艺，通过特殊的构造，先已沉入地层的模板成为后沉入模板的导向板，两块模板旱现板板相扣的作用，保证了各单板体在一个平面内紧密结合成墙。 (3)振捣作用 模板在振动沉入和振动提拔过程中，对已注入模板和槽孔的浆液有连续振捣作用，使墙体浆液充分振动密实。同时，有使浆液向两侧挤压、渗透，增大了板墙防渗的有效厚度。 （4)板墙连接作用 振动沉模的模板作用、导向作用、振捣作用都3、有效地保证了扳墙的连续性。 同时，由于每块单板体施工从振动到灌注完成,时间很短，一般仅为lOmin左右,在灌注到槽孔内的浆液初凝之前，可连续完成多个单板墙的施工，因此，几个相邻单板墙体浆液经反复振动,在初凝之前即互相混合，使单板体接头处的浆液掺溶为一体，不仅不存在单板墙间的接缝问题，而且接缝处得到加厚,从而保证了整体板墙的连续性、完整性. 由于振动沉模防渗板墙施工中采用动力将模板沉入上中，对周围上体的扰动很大，使得对两侧土体的挤压效果也很明显，受影响的土体应力位移会发生很大改变，因此要想得到防渗板墙及周围土体的应力位移状态，模拟好振动沉模防渗板墙施工中对周围土体的挤压过程是非常重要的。 2施工4、工艺 1、模板就位 先将桩机调平，使立柱垂直,再将A模板对准孔位,靠振动体系的自重落下，检测调整模板的垂直度达到规程要求。 2、振动沉模 （1）启动振锤,先将A模板沿施工轴线沉入地层，达到设计深度。A模板为先导模板,有起始、定位、导向作用,故其垂直倾斜度要求小于0。03%0。 05。 （2)再将B模板沿施工轴线紧靠A模板前沿沉入地层中,达到设计深度。B模板为前接模板，起到延长板墙长度的作用。 3、灌浆拔模 向A模板腹内灌满浆液,然后边振动、边拔升、边灌注，直至将A模板拔出地面，浆液留于槽孔内，形成密实的单板墙体. 4、再沉A模 当A模板灌浆拔模至地面后,移至B模板前沿沉模时，B模板也起到定位、5、导向作用。此时A模板为前接模板，起到加长板墙的作用，A，B两模板的定位、导向作用互换。据此可绘制出施工工艺流程图(见图2），重复1、2、3、4断地施工，即可形成一道竖直连续的整体板墙。 3设计要点 1、防渗墙平面位置的确定 堤身防渗墙一般应布设在堤顶轴线附近，堤坝地基防渗墙则可以布设在迎水面滩地上距坡脚大于3m的地方.遇有障碍物，如高压线、通讯线、地下涵管，以及其他建筑物，防渗墙平面布置要与障碍物保持一定距离，空出的堤段可用高压喷射灌浆工法或其他工法连接。 2、防渗墙深度的确定 设计防渗墙的深度,要满足渗流稳定的要求,因此应进行渗流计算，或依据经验确定. (1）当在振动沉模防渗板墙工法可达到的6、深度内有相对不透水层时,防渗墙卜部应插入相对不透水地层，做到全封闭。 （2）对深厚透水地层，可以做成悬挂式防渗墙。对于较低的堤坝（小于等于1Om），防渗墙深入透水地层的深度可按2。5倍左右水头确定。 （3）在地基中有承压强透水层，其渗流出逸点和渗透破坏可能在很远的地方（可达500m以上），对这种地层应力求全封闭. 3、防渗墙渗透系数和抗渗坡降的确定 渗透系数和抗渗坡降取决于墙体材料质量.一般渗透坡降Jmas大于500,渗透系数K=ixl0-7cm/s为宜。 4、防渗墙厚度的确定 因为江河水头较低，为节约成本,降低成本，江河堤防的防渗墙均可以做得薄一些，一般可按下式估算墙的厚度: 式中：Jmax7、为作用在防渗墙上的最大水头差(m）:K为抗渗坡降安全系数，一般取3-5：Jmax为渗透破坏坡降. 5、防渗墙抗压强度和弹性模量的确定 以防渗为主要目的防渗墙应满足防渗和适应变形的要求，具有较低弹性模量和较大的应变性能。江河堤防的防渗抗压强度一股以2一4MPa为宜（有特殊要求的例外)，弹性模量一般选择IX103一4X103Mpa。 4防渗板墙施工对周围土体及防渗板墙本身的影响分析 1、防渗板墙施工对周围土体位移的影响。打入防渗板墙时坝体产生的水平位移和竖向位移关于防渗板墙位置处对称，坝体的水平位移由防渗板墙向两侧方向逐渐减小，坝体的竖向位移同样由防渗板墙向两侧呈现减小的趋势，并且防渗板墙下部土体8、的竖向位移比同一竖向坐标上两侧土体的竖向位移要小，这是在打入防渗板墙过程中在坝体内产生了“拱效应”的体现. 2、防渗板墙施上对周围土体应力的影响。扫入防渗板墙的过程中，只是对防渗板墙周围的部分土体的应力产生了影响,对其余坝体土的水平应力和竖向应力的影响则可以忽略。打入防渗板墙对防渗板墙底部附近的土体的应力影响最大，防渗板墙施下完成后这一部分十体的水平应力和怪向应力要比其他部分十体的应力高出很多，剪应力的差别则不是很大。 3、打入防渗板墙后防渗板墙自身的受力情况。防渗板墙两侧节点的应力与坝体边界,防渗板墙位置等都有一定关系，当坝体边界大致对称，防渗板墙位置靠近坝轴线时，防渗板墙左右两侧节点的应力9、也大致呈对称分布,也就是说，沿防渗板墙厚度方向坝体应力的变化不大.在沿防渗板墙深度方向上，防渗板墙两侧节点的应力在防渗板墙中)几部时变化平稳，在防渗板墙下部,防渗板墙两侧节点的应力会产生急剧的变化. 从以上分析可得到,同一高度上防渗板墙左右两侧的节点应力基本一致，沿厚度方向应力变化很小，受力均匀，尽管在防渗板墙底部防渗板墙两侧节点应力变化很大,但两侧节点应力仍然保持基本一致，且两侧节点的水平应力和竖向应力始终在压应力范围内变化，因此防渗板墙施工完成后在防渗板墙内不会出现拉裂、剪切破坏，防渗板墙处于安全状态。 参考文献 1白永年等，中国堤坝防渗加固新技术，北京：中国水利水电出版社,2001 2潘维宗、振动沉模防渗板墙新技术的试验，水利水电科技进展，2002 3孙明权、土坝防渗墙材料与厚度对墙体应力变形的影响,华北水利水电学院学报，2004