塑性混凝土防滲墻在土石壩中的應用及其質(zhì)量控制

聶小紅 唐東明

（1.湖北大禹水利水電建設(shè)有限責任公司 湖北 武漢 430074；2.湖北省漳河工程管理局 湖北 荊門 448156）

混凝土防滲墻是水利水電及市政工程中較普遍采用的一種地下連續(xù)墻。其利用專用的造槽機械設(shè)備成槽，并在槽孔內(nèi)注滿泥漿，以防孔壁坍塌，最后用導管在注滿泥漿的槽孔中澆注混凝土并置換出泥漿，筑成墻體。

1 工程概況

山西側(cè)田水庫位于桑干河干流上，總庫容5.8億。大壩為均質(zhì)土壩，采用水中填土和碾壓法筑壩，壩體最高為41.5m，全長1080m，分為主壩、南副壩、北副壩。本文主要對南副壩壩基防滲處理進行分析，南副壩壩高10.5m，壩長330m，覆蓋層深20m且多為沙土、砂礫石及沙層，地層條件十分復雜。防滲墻為普通混凝土，墻厚0.8m，混凝土強度等級為C10。

側(cè)田水庫南副壩防滲墻工程在國內(nèi)外首次對塑性與剛性混凝土進行結(jié)構(gòu)靜力、動力對比分析，最終采用塑性混凝土。并進行大量配合比試驗，每立方混凝土水泥用量僅80kg，以及對黏土、膨潤土摻加工藝采用濕摻法等施工工藝，都對常規(guī)防滲墻工藝有重大突破。

2 壩料及墻體材料設(shè)計

深入分析塑性混凝土的物理力學特性、抗?jié)B性能、耐久性，以確定側(cè)田水庫南副壩塑性混凝土防滲墻設(shè)計方案和施工配合比。

2.1 壩料

表1 側(cè)田水庫南副壩壩基砂料及土料E-B模型試驗參數(shù)表

表2 側(cè)田水庫南副壩塑性混凝土配合比表

表3 側(cè)田水庫南副壩塑性混凝土施工配合比及主要指標

結(jié)合側(cè)田水庫混凝土防滲墻周圍所接觸的壩體壩基土料進行土工試驗，將取自大壩下游與壩基砂料相近的中砂以及大壩壩體內(nèi)約3m深的原狀土進行鄧肯.張E-B模型參數(shù)試驗。

2.2 塑性混凝土

根據(jù)國內(nèi)外對塑性混凝土的監(jiān)控標準，側(cè)田水庫南副壩結(jié)合實際情況采用的塑性混凝土的設(shè)計標準為：E28≤500MPa（彈性模量），R28=1.0MPa～2.5MPa（抗壓強度），K28≤1×10-7cm/s。同時還需要復核的參數(shù)有90d的彈性模量E90，28d和90d的兩個齡期的C值以及Φ值，7d、14d、28d、90d 齡期的抗壓強度 R7、R14、R28、R90。

結(jié)合塑性混凝土含有大量的土料以及所處的地質(zhì)條件等因素，采用塑性混凝土彈性模量、極限變形和C、Φ值在三軸儀上進行試驗，最后認為以下配比最優(yōu)。如表3所示。

側(cè)田水庫南副壩塑性混凝土防滲墻竣工完畢后，經(jīng)檢查孔斜率滿足施工規(guī)范要求，槽孔質(zhì)量為優(yōu)良。經(jīng)槽口取樣試驗結(jié)果表明該塑性混凝土的平均抗壓強度R28=1.8，彈性模量 E28=690，模墻比 383，滲透系數(shù)K28≤1.06×10-7cm/s?？傮w來說，主要指標均滿足設(shè)計要求。

3 混凝土防滲墻施工質(zhì)量控制

針對塑性混凝土防滲墻施工流程，對其主要環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量加以控制。

3.1 槽孔劃分

對于劃分槽孔，應充分考慮地基的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、混凝土供應強度、施工部位、造孔方法及延續(xù)時間等因素。側(cè)田水庫混凝土防滲墻槽孔劃分為一期、二期孔，奇數(shù)號為一期槽孔，偶數(shù)號為二期槽孔。為避免壩體槽孔集中受力而產(chǎn)生裂縫、漏漿、塌孔等事故，施工順序采用先施一期槽孔，其次二期槽孔。每個槽孔分為主副兩孔，塑性混凝土防滲墻共五個槽段，長度6.8m。每個槽孔主孔四個、副孔三個，主副孔單孔長度分別為80cm和120cm。

3.2 槽孔建造

槽孔建造的施工方法根據(jù)不同的地層條件以及不同的施工器具，在不同的施工條件下選擇兩鉆一抓法、鉆劈法和抓取法等。在造孔機具的選擇上，其性能必須達到設(shè)計要求的有關(guān)指標、有較好的排渣性能、操作簡便安全，能靈活移動。側(cè)田水庫混凝土防滲墻采用CZ-22型沖擊鉆鑿機，主孔鉆勁，副孔劈打，泥漿固壁，用大直徑抽砂筒出渣。

3.3 施工用泥漿的制備

側(cè)田水庫混凝土防滲墻在塑性混凝土拌和方面采用0.56m3攪拌機，黏土以泥漿形式加入攪拌機內(nèi)。再使用相關(guān)的測量儀器對泥漿的密度、失水量與泥餅厚度、泥漿粘度、膠體率以及穩(wěn)定性和含沙量進行檢測，以選擇滿足性能指標的泥漿。當然這些性能指標的選定必須結(jié)合施工底層特征、施工部位、造孔方法、不同用途等實際情況。同時在施工的不同環(huán)節(jié)其性能指標的測定也有所差異，如在鑒定黏土的造漿性能時，需要測定的是膠體率、相對體積質(zhì)量、穩(wěn)定性、黏度、含沙量；在確定泥漿配合比時，靜切力、失水量、泥餅厚度和pH值是需要額外加以測定的。

3.4 清孔換漿

清孔是通過置換泥漿、抽取孔底沉渣、接頭刷洗的方法進行的，必要時使用空壓機進行輔助清渣。側(cè)田水庫工程在使用環(huán)砂石泵或潛水排污泵吸出槽底沉渣和槽內(nèi)泥漿的同時補入新鮮的或者是已經(jīng)被過濾處理的泥漿來置換孔內(nèi)含有大量砂石和巖屑的泥漿。清孔換漿完工后檢查驗收，泥漿取樣質(zhì)量標準是∶孔底淤積厚度不大于100mm；使用膨潤土泥漿時，槽內(nèi)泥漿密度不大于1.15g/cm3，含砂量不大于6%；當使用黏土泥漿時，槽內(nèi)泥漿密度不大于1.3g/cm3，含砂量不大于10%。

3.5 混凝土澆筑

混凝土澆筑是整個施工過程中最重要、最復雜的環(huán)節(jié)，是影響混凝土防滲墻施工質(zhì)量的重要因素。若澆筑速度太快，會對相鄰的混凝土產(chǎn)生一定程度的拉力，可能會將其拉裂形成水平或斜向的裂縫，泥漿或淤積物也因此容易進入裂縫而影響混凝土的質(zhì)量。若澆筑速度過慢，會影響到混凝土初凝時間，從而影響到導管的提升工作。因此在澆筑混凝土時，必須保證拌和物的質(zhì)量和澆筑過程的連續(xù)性。澆筑前，擬定澆筑方案，繪制澆筑指示圖，核對澆筑方量。在混凝土的澆筑速度把握方面，可通過量測單位時間內(nèi)混凝土面的上升高度而得出。本次工程實踐中對混凝土澆筑速度下限規(guī)定為不小于2m/h。

表4 防滲墻槽孔長度劃分參考數(shù)值表

4 結(jié)語

文中以山西側(cè)田水庫工程概況為出發(fā)點，在進行壩料及墻體材料設(shè)計實驗研究前提下，從混凝土防滲墻施工流程的重要環(huán)節(jié)著手，對混凝土防滲墻施工進行管理與控制，使得整個塑性混凝土防滲墻的質(zhì)量得到了很好的控制。工程竣工后的檢驗試驗結(jié)果表明，均達到了設(shè)計要求的各項指標。其經(jīng)驗對今后的混凝土防滲墻施工的質(zhì)量控制具有參考意義。陜西水利

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