塑性混凝土防滲墻水庫壩體加固施工質(zhì)量控制研究

張艷麗

（海城市水利工程建設(shè)質(zhì)量安全監(jiān)督站，遼寧海城114200）

塑性混凝土防滲墻水庫壩體加固施工質(zhì)量控制研究

張艷麗

（海城市水利工程建設(shè)質(zhì)量安全監(jiān)督站，遼寧海城114200）

塑性混凝土在實際應(yīng)用中，有彈性模量低、柔性良好、易形變等優(yōu)勢。在防滲設(shè)施中，因為塑性混凝土材質(zhì)的防滲墻具有更加高效的防滲作用，所以在各項防滲、加固工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文依托海龍川水庫壩體現(xiàn)場施工為背景，通過對塑性混凝土防滲墻墻體材料性質(zhì)與其性能指標(biāo)的研究，提出一種防滲墻的施工工藝流程，對防滲墻質(zhì)量進行更深的研究，提出一種防滲墻施工時遭遇特殊情況的處理方法，因此極大促進了塑性混凝土在防滲墻領(lǐng)域的深入研究和推廣應(yīng)用，為以后相似工程領(lǐng)域施工提供了理論指導(dǎo)和經(jīng)驗借鑒。

塑性混凝土；防滲墻；加固施工；質(zhì)量控制

我國的水利工程得到不斷發(fā)展，在水工建筑物中，塑性混凝土材質(zhì)的防滲墻得到了大量的運用，如壩體基礎(chǔ)豎直方向防滲、老舊水庫維護、擋土墻、圍堤及防滲等工程［1］。近年來，隨著我國土石壩壩型應(yīng)用的日益增多，在彈性模量方面，塑性混凝土所制防滲墻更小，并且剛性混凝土防滲墻有一系列的缺點，如形變變形小、應(yīng)力集中、沉陷差大等，易出現(xiàn)墻體損壞、墻體與壩體無法連接等問題，一方面導(dǎo)致水庫發(fā)生嚴(yán)重的災(zāi)害險情，另一方面威脅到下游人民生命財產(chǎn)安全［2-3］。

塑性混凝土的優(yōu)點突出：水泥用量少，強度低、彈性模量小，因此具有很好的抗裂、抗變形能力，是一種新式柔性建筑材料。與一般混凝土相比較，它具備彈性模量小、適應(yīng)極限量應(yīng)變大、可適應(yīng)于較大形變、防滲透性能強等特點，而且還有節(jié)省水泥用料、降低成本造價、施工簡便易行等優(yōu)勢，因而在國內(nèi)外的防滲墻工程材料領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用［4-5］，對促進塑性混凝土的理論研究與推廣應(yīng)用是具有深遠意義。

1 工程概況

1.1 地形地質(zhì)

海龍川水庫地處海城市南部山嶺區(qū)，庫區(qū)源于海城河支流，流經(jīng)岔溝鎮(zhèn)海龍川村，距離海城市40km。海龍川水庫主要由攔河大壩、輸水洞、開敞式溢洪道組成。水庫壩址以上河道總長約為2.3km，年平均徑流量約為70萬m3，水庫集雨面積達到3km2。

該地區(qū)年平均降雨量為600～700mm，主要降水月份為7～9月，約占年平均降雨量的62%。水庫原設(shè)計總庫容21萬m3，興利庫容10萬m3，防洪庫容為10萬m3。水庫規(guī)模為?。?）型水庫，工程等別為Ⅴ等。

通過組織專家對水庫大壩進行安全鑒定，鑒定結(jié)論如下：海龍川水庫屬三類壩，為病險水庫，滲水情況嚴(yán)重，不能滿足水庫工程安全運行。因此，必須進行防滲加固處理。

1.2 塑性混凝土防滲墻墻體材料

土石壩的防滲墻材料是由塑性混凝土構(gòu)成，塑性混凝土防滲墻所用水泥的強度等級大于P.042.5；防滲墻材料配合比通過試驗確定。其技術(shù)指標(biāo)見表1，施工階段泥漿性能指標(biāo)見表2所示。

表1 防滲墻技術(shù)指標(biāo)表

2 塑性混凝土防滲墻施工質(zhì)量控制

2.1 固壁泥漿

（1）固壁泥漿，具有優(yōu)良的物理特效、良好的流動性與穩(wěn)定性。

表2 各階段泥漿性能指標(biāo)表

（2）泥漿制備材料依據(jù)地質(zhì)環(huán)境、施工情況、成孔工藝、經(jīng)濟性能指標(biāo)等影響因素進行選擇，用膨潤土進行造漿生產(chǎn)，再根據(jù)實際情形，考慮是否加入燒堿或CMC。

（3）使用新鮮出爐的膨潤土泥漿必須經(jīng)過充水過程。泥漿放在儲漿池內(nèi)時要經(jīng)常性的攪拌，預(yù)防沉淀，使泥漿各項指標(biāo)相同。

（4）泥漿凈化回收，重復(fù)使用。此過程的重點是檢驗回收后的泥漿是否符合要求，只有合格的泥漿方可再次使用。

2.2 槽段建造

（1）裸露部分直接進行開挖并澆筑，即先打碎強風(fēng)化層內(nèi)3m以上，使巖層上形成一個槽，再進行塑性混凝土的澆筑，從而使防滲墻具有完整性和連續(xù)性［6］。

（2）每條槽段建設(shè)長度考慮的要素：塑性混凝土澆灌強度、導(dǎo)管位置、施工方位、施工環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造、成孔方式、工作時間等；槽段的施工方式為二序施工；通過每個槽段長度劃分，從而保證槽段孔壁穩(wěn)定、塑性混凝土灌注性能好［7］。

①槽段的中心線位置誤差小于±3cm。

②槽孔平整垂直，防止偏斜，每個孔的斜率應(yīng)小于0.4%，當(dāng)出現(xiàn)比較特殊情況（如孤石、漂石地層及基巖面等傾斜角度遠遠大于規(guī)定值），孔斜率應(yīng)小于0.8%；此外，槽孔壁也應(yīng)整平。不同槽段的接頭孔軸線的偏差應(yīng)小于設(shè)計值的1/3厚度，同時還要求確保墻體設(shè)計厚度。

（3）槽段深度

①塑性混凝土防滲墻的墻體底部高程值需要到達設(shè)計的高程值。

②孔道的深度到達預(yù)先設(shè)計的基巖面時，開始取樣研究，再依照巖體樣本的屬性確定基巖面的位置；與相鄰孔基巖面的高程值相比較，通過以往的鉆進深度進行最后的基巖面確定。

（4）終孔及清孔

①終孔時需要檢查一遍孔位、孔深、槽孔寬度及孔斜的合格度，然后報告現(xiàn)場監(jiān)理工程師進行整體的檢查驗收，待監(jiān)理工程師確認(rèn)達標(biāo)后方可進行清孔換漿的工序。

②在清孔換漿結(jié)束后，檢查是否合格：孔道最底端的淤泥厚度≤10.0cm；孔內(nèi)含砂量≤10.0%；粘結(jié)度≤30s；泥漿比重≤1.3g/cm3。

③槽孔驗收合格之后的4h內(nèi)應(yīng)立即進行塑性混凝土的灌注。如有特殊情況使得必須推遲灌注時間，則需要進行重新檢驗，如不達標(biāo)，需清孔重灌［8］。

2.3 預(yù)埋灌漿管

防滲墻厚0.6m，在墻體內(nèi)預(yù)埋直徑為90mm的鋼管做灌漿孔。

（1）設(shè)計鋼筋籠內(nèi)支框架的寬度為0.4m，初步將布置鋼管貼焊在鋼筋籠中心位置，安裝時，在鋼筋上的鋼管無需固定。鋼筋支架可用鋼筋桁架和固定好的預(yù)埋管連成一個穩(wěn)定性的整體。

（2）鋼筋支架及桁架制作

根據(jù)圖紙上的設(shè)計，在施工現(xiàn)場制作鋼筋支架，每節(jié)長度為6m，上、下鋼筋支架用鋼筋桁架和固定好的預(yù)埋管相連，整體長度不大于12m。

（3）預(yù)埋灌漿鋼管

孔底和孔頂?shù)念A(yù)埋管固定在鋼筋支架內(nèi)側(cè)的鋼筋骨架上，灌漿鋼管與鋼筋桁架通過焊接相連。此外，槽段長度及管距距離決定鋼筋桁架寬度［9］。

桁架與預(yù)埋管在現(xiàn)場進行加工處理，并在現(xiàn)場制作桁架，桁架的每節(jié)長度要求為12m?？卓谠谑┕がF(xiàn)場進行對接，孔口成為一個整體后由吊車放入槽內(nèi)，要求其彎曲度程度不得大于1%。塑性混凝土防滲墻施工工藝見圖1所示。

3 加固效果檢驗

3.1 墻體外觀質(zhì)量檢查

通過布置在已建防滲墻上的13個探坑對其進行外觀質(zhì)量檢查，探坑開挖：長×寬×深=4.0m ×3.5m×2.0m，主要檢查部位包括：相鄰墻體及單元墻體的接縫位置。通過對現(xiàn)場檢查情況進行分析可知。

（1）防滲墻表面無孔洞、蜂窩等情況，墻體本身堅硬，骨料分布平整良好，疏松點極少；

（2）防滲墻接頭處，縫面接合處咬合緊密；

（3）防滲墻單、群樁的搭接厚度為53.1cm，大于40cm；樁徑大于60cm，垂直度均符合設(shè)計要求。

3.2 鉆孔注水試驗

防滲墻施工完成后，進行鉆孔取芯及注水試驗，通過布置2個檢查孔（J#12和J#17）完成試驗。注水方式采用靜壓注水，孔徑105～90cm，深5.5～8.5m。試驗情況匯總表見表3。

圖1 塑性混凝土防滲墻施工流程圖

表3 取芯試樣抗壓及注水試驗情況表

通過分析上表可知：試驗過程中的滲透系數(shù)均小于1×10-6cm/s（設(shè)計滲透系數(shù)），抗壓強度均大于3.0MPa（設(shè)計抗壓強度）。試驗數(shù)據(jù)表明：防滲墻混凝土材料級配良好，鉆進過程連續(xù)平穩(wěn)，墻體下部混凝土等材料膠結(jié)良好，無斷樁、夾泥等事故，滿足設(shè)計要求。

4 防滲墻施工特殊情況處理

4.1 墻段接頭處理

本工程施工的存在的最大技術(shù)難題為接頭處理問題，接頭的處理是否恰當(dāng)對工期、施工質(zhì)量都有影響，究其原因是每個槽孔的孔徑大、每段防滲墻墻體較深、施工地點地層復(fù)雜，而且砂卵石的地層穩(wěn)定性極差，成孔系數(shù)極高，此外，由于混凝土強度較高，使得孔斜率不易管控。另外，也考慮過其他施工方法，比如當(dāng)使用混凝土全套接法時，會因為混凝土的強度高，進而使得成孔率極低，又造成混凝土的浪費，極其耽誤工期；當(dāng)使用接頭管法時，盡管可減少施工工期，確保施工質(zhì)量并降低一部分成本，然而，由于孔道較深、混凝土強度大、起拔噸位也大，外加造孔擴孔的因素影響，極有可能出現(xiàn)接頭管鑄管的現(xiàn)象；同樣，在深度較大的孔段實施傳統(tǒng)雙反弧法比較落后，極易發(fā)生卡鉆、埋鉆的工程事故。因此有必要對傳統(tǒng)施工工藝流程進行改進。本工程在接頭管外表面包裹一層塑料泡沫，既保質(zhì)又保量，還提高槽內(nèi)的安全穩(wěn)定性。

4.2 漏漿、塌孔處理

（1）成孔施工過程中，遇到少量混凝土漏漿的情況時，可使用加大泥漿比、投堵漏劑等方式進行處置，遇到大量混凝土漏漿的情況時，單個鉆孔可填入粘土進行鉆進治理，在槽孔內(nèi)采取投料堵漏方法，同時把沖擊反循環(huán)鉆進方式改為沖擊鉆擠實鉆進方式，從而保證孔壁、槽壁的安全性。

（2）如果河床覆蓋層級不同，部分區(qū)域架空比較突出，在成孔中易造成塌孔現(xiàn)象。當(dāng)有一點塌孔現(xiàn)象的痕跡時，應(yīng)立即回填黏性土、柔性材料或標(biāo)號低混凝土進行回填治理，當(dāng)出現(xiàn)塌孔的現(xiàn)象，應(yīng)在孔口設(shè)置鋼筋支撐，確保槽口安全性；如果塌孔特別嚴(yán)重，可用灰漿填孔后再造新孔。

（3）漂孤石處理

在成孔施工中，當(dāng)出現(xiàn)石塊影響施工進展時，應(yīng)在保證孔壁安全穩(wěn)固的情況下，可用聚能、鉆孔爆破方式處理，孔壁不安全穩(wěn)定時，可用人工錘砸進行處理。

（4）澆筑事故處理

當(dāng)出現(xiàn)混凝土澆筑質(zhì)量事故時，首先采用清孔重筑混凝土的舉措；遇到清除混凝土比較困難時可先在上游一側(cè)修一條防滲墻，或者灌漿、高噴等方式補修混凝土墻，并且要求新、舊墻之間的相連更為緊密。在修整任何墻體之前，要經(jīng)監(jiān)理方和設(shè)計方的批準(zhǔn)，并且所修整的墻體要有質(zhì)量保障。

5 結(jié)語

塑性混凝土自身有彈性模量低、應(yīng)變大及抗?jié)B強的特點，同時對四周土體具有的適應(yīng)能力強、和易性好、成本造價低、所成墻體質(zhì)量好、整體性能強、厚度分布均勻且連續(xù)、質(zhì)量優(yōu)越、防滲能力強等優(yōu)點，可實現(xiàn)工程中對混凝土變形要求高和抗?jié)B性強的施工要求。本文研究了塑性混凝土防滲墻墻體材料各項技術(shù)指標(biāo)，提出了防滲墻施工工藝，深入研究了防滲墻中的施工質(zhì)量及其控制要點，并且給出了幾種應(yīng)對特殊施工情況時的處理方案，對塑性混凝土防滲墻深入研究和推廣應(yīng)用具有重要意義。

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1008-1305（2017）01-0004-03

DO I:10.3969/j.issn.1008-1305.2017.01.002

2016-10-18

張艷麗（1978年—），女，工程師。