塑性混凝土防滲墻施工中的泥漿固壁

□段玉潔（濮陽市引黃工程管理處）

塑性混凝土防滲墻施工中的泥漿固壁

□段玉潔（濮陽市引黃工程管理處）

塑性混凝土防滲墻是一項防滲處理施工的新工藝，在中小型水庫大壩除險加固工程領(lǐng)域得到廣泛推廣應(yīng)用。濮陽市引黃灌溉調(diào)節(jié)水庫工程是濮陽市歷史上市本級投資最大的建設(shè)項目之一，屬于中型水庫。在水庫建設(shè)期，根據(jù)水庫區(qū)域地質(zhì)條件，和塑性混凝土防滲墻的優(yōu)越性，垂直防滲部分采用塑性混凝土作為防滲墻成墻材料。通過工程實施結(jié)果看，塑性混凝土防滲墻方式在濮陽市引黃灌溉調(diào)節(jié)水庫當中的應(yīng)用是可行的。文章介紹了濮陽市引黃灌溉調(diào)節(jié)水庫的概況，對塑性混凝土防滲墻施工中泥漿固壁部分進行詳細探討。

濮陽市引黃灌溉調(diào)節(jié)水庫；塑性混凝土；防滲墻施工；泥漿固壁

0 引言

隨著科學技術(shù)和國家十二五期間對水利的大力投資，水利工程技術(shù)也越來越完善和改進。塑性混凝土是采用黏土和膨潤土代替常規(guī)混凝土中的絕大部分水泥， 形成的一種柔性工程材料，在水利工程中得到廣泛推廣與應(yīng)用，而且隨著混凝土防滲墻施工機械化和工藝技術(shù)的進一步發(fā)展完善，在中小型水庫大壩除險加固工程中應(yīng)用也取得了好的防滲效果。

1 混凝土防滲墻和塑性混凝土防滲墻

1.1 混凝土防滲墻

混凝土防滲墻是水利工程建設(shè)中較普遍采用的一種地下連續(xù)墻，是透水性土基防滲處理的一種有效措施。

混凝土防滲墻施工技術(shù)形成的歷史較短，20世紀50年代，混凝土防滲墻的施工技術(shù)與工藝起源于意大利，后在墨西哥、加拿大、日本等國有了發(fā)展。中國于1958年開始研究出一整套混凝土防滲墻施工技術(shù)與工藝。20世紀90年代至今，隨著科技的進步和發(fā)展，施工技術(shù)有了進一步的提高和創(chuàng)新，由較早的沖擊挖掘式造孔技術(shù)發(fā)展到今天的多種鋸槽式造孔等，防滲墻的厚度也由較厚發(fā)展到現(xiàn)在可以做20cm以下的超薄連續(xù)墻，這樣便大大節(jié)省了工程投資。

混凝土防滲墻是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筑混凝土并置換出泥漿，筑成墻體。由于科學調(diào)整混凝土配合比和起用新的防滲材料，防滲墻體由不適應(yīng)土壩壩體應(yīng)力應(yīng)變的剛性體，發(fā)展到現(xiàn)在可以根據(jù)不同的壩體應(yīng)力應(yīng)變要求而建造低彈模、塑性、柔性連續(xù)墻?；炷练罎B墻還廣泛應(yīng)用于病險水庫高土石壩的防滲加固。

1.2 塑性混凝土防滲墻

塑性混凝土防滲墻國外是從20世紀60年代末開始使用的，而我國是在20世紀80年代后期才首次應(yīng)用成功的，這種材料的特點是：和常規(guī)混凝土對比，具有墻體柔性較大、抗壓強度不高，一般控制在0.50～2MPa；其彈性模量相對較低（能夠控制在1000MPa以下）；極限應(yīng)變性能比較大；不容易開裂；能有效地改善防滲墻的結(jié)構(gòu)應(yīng)力條件，不但能提高工程的安全性和耐久性，而且可節(jié)約水泥和鋼材，并能大幅降低工程造價。塑性混凝土防滲墻可以較好地適應(yīng)大的變形、結(jié)合抗?jié)B性能優(yōu)越、施工機械化的程度高、造價相對較低等諸多方面的優(yōu)點，廣泛的運用于國內(nèi)外的工程領(lǐng)域當中。

2 濮陽市引黃灌溉調(diào)節(jié)水庫工程采用塑性混凝土防滲墻

濮陽市引黃灌溉調(diào)節(jié)水庫工程主要是從黃河引水，規(guī)劃水庫水域面積為3.20km2。根據(jù)水庫區(qū)域地質(zhì)條件，本工程采用垂直防滲與水平防滲相結(jié)合方案。鑒于塑性混凝土防滲墻的優(yōu)越性，本工程垂直防滲部分采用塑性混凝土作為防滲墻成墻材料。防滲墻基本沿水庫岸邊布設(shè)，將水庫主庫區(qū)包絡(luò)其中，其底部高程深入第⑥層壤土層1～2m。防滲墻總長度為12.80km（其中東庫防滲墻長6.87km，西庫防滲墻長度為5.93 km），防滲墻厚度取0.40m；在引、出水河道及庫內(nèi)連接河道的底部采用水平防滲。水平防滲鋪蓋與垂直防滲體緊密相連，共同組成一個防滲體。

在工程施工過程中，塑性混凝土墻體材料主要技術(shù)指標如表1所示。

表1 塑性混凝土墻體材料主要技術(shù)指標表（28d）

3 塑性混凝土防滲墻施工中泥漿固壁

混凝土防滲墻施工時為避免塌孔和增加防滲性，常用泥漿固壁，固壁泥漿的主要成分是黏土（膨潤土）、水和泥漿處理劑。因此實際施工中對泥漿的應(yīng)用和控制顯得尤為重要。泥漿固壁施工中要使泥漿滲入槽壁土體中，必須把槽孔內(nèi)的泥漿壓力高于所在地層的地下水壓力，其中較細的顆粒進入孔隙中，較粗的顆粒附著在孔壁上，形成“泥皮”，隨著泥皮厚度增加，增大對水的流動阻力，阻止水不再進入地層，同時泥漿所產(chǎn)生的側(cè)壓力通過泥皮作用在孔壁上，從而保證槽壁穩(wěn)定。固壁泥漿由于取材方便，造價低廉，在混凝土防滲墻施工中得以廣泛運用。

3.1 泥漿的作用

泥漿在濮陽市引黃灌溉調(diào)節(jié)水庫工程塑性混凝土防滲墻施工工藝中，具有浮渣、固壁護壁、冷卻鉆頭等功能，成墻后還有增加墻體抗?jié)B的性能，而且泥漿制漿質(zhì)量對槽孔施工質(zhì)量具有非常重要的作用。

3.1.1 穩(wěn)固槽壁作用

首先，泥漿具有一定的相對密實度，泥漿的壓力可抵制作用在槽壁的土壓力及水壓力，阻止地下水的滲入。其次，泥漿在槽壁上形成在透水泥皮，使泥漿的壓力有效地作用在槽壁上，防止槽壁剝落。最后，泥漿從槽壁表面向地層內(nèi)滲透到一定的范圍就會使黏土顆粒黏附在槽壁上，通過這種黏附作用可以防止槽壁坍塌和透水。

3.1.2 懸浮挾渣作用

在成槽過程中，泥漿具有的黏度可以將成槽施工產(chǎn)生的土渣懸浮起來，便于泥漿循環(huán)挾帶排出，同時避免土渣沉積在工作面上影響成槽效率。

3.1.3 冷卻鉆頭作用

泥漿既可降低造孔機具作業(yè)而引起的溫度升高，又具有潤滑機具減輕磨損的作用，有利于延長機械的使用壽命和提高成槽效率。

3.2 泥漿的要求

第一，泥漿應(yīng)能在孔壁上形成密度泥皮，并且在泥漿自重作用下，孔壁上形成一定的靜壓力，保證孔壁不坍塌，但泥皮不宜太厚，以免孔徑收縮。

第二，泥漿應(yīng)具有一定靜切力，使鉆屑呈懸浮狀態(tài)，并且隨循環(huán)泥漿帶至地面，但黏滯性不宜太高，否則會影響泥泵的正常工作并給泥漿凈化工作帶來困難。

第三，泥漿應(yīng)具有良好的觸變性，流動時近于流體，靜止時迅速轉(zhuǎn)為凝膠狀態(tài)，有足夠大的靜切力，能夠避免砂粒的迅速沉淀。

第四，泥漿中砂粒含量應(yīng)盡可能少，便于排渣，提高泥漿的重復(fù)使用率，減少泥漿的損耗。

第五，泥漿應(yīng)有良好的穩(wěn)定性，即處于靜止狀態(tài)的泥漿在重力作用下，不致離析沉淀而改變泥漿性能。

3.3 泥漿的指標

泥漿質(zhì)量控制指標有：①靜切力與觸變性；②黏度；③失水量、泥餅厚度和造壁能力；④穩(wěn)定性與膠體率或澄清度；⑤相對密實度；⑥含砂量；⑦酸堿度。

在砂卵石地層中造孔成槽，泥漿質(zhì)量可按表2所列指標進行控制。

表2 泥漿質(zhì)量控制指標表

3.4 泥漿固壁選擇

按照DL/T5125-2001《水電水利巖土工程施工及巖體測試造孔規(guī)程》規(guī)范要求，濮陽市引黃灌溉調(diào)節(jié)水庫工程塑性混凝土防滲墻的泥漿質(zhì)量控制指標為泥漿密度控制在1.10～1.20g/cm3，黏度18～25s，含砂量＜5%。造孔全過程中孔內(nèi)泥漿面始終保持在距導向墻頂面30～50cm范圍內(nèi)，以防出現(xiàn)塌孔等質(zhì)量問題。

4 結(jié)語

從該實例應(yīng)用結(jié)果，可以得出一個結(jié)論，塑性混凝土防滲墻技術(shù)在濮陽市引黃灌溉調(diào)節(jié)水庫施工當中的應(yīng)用是切實可行的、非常高效的。泥漿固壁在塑性混凝土防滲墻施工工藝中具有重要的作用，對防滲墻成墻后具有增加墻體抗?jié)B的性能，順利達到了預(yù)期的防滲效果，在很大程度上提高了水庫運行的質(zhì)量與安全性。

［1］劉向鳳，田茂志，張云田.塑性混凝土防滲墻施工遇到的問題及對策［J］.山東水利，2015（7）.

［2］劉鋼.某水庫大壩塑性混凝土防滲墻施工及效果分析［J］.甘肅水利水電技術(shù)，2013（7）.

［3］康君峰.塑性混凝土防滲墻施工［J］.水運工程，2010（5）.

［4］朱勇明.塑性混凝土防滲墻施工及質(zhì)量控制［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2016（4）.

［5］薛哲，李超.塑性混凝土防滲墻在顧崗水庫除險加固工程中的應(yīng)用［J］.河南水利與南水北調(diào)，2012（18）.

［6］史光明.塑性混凝土防滲墻施工技術(shù)探討—以大孤山水電站工程為例［J］.農(nóng)業(yè)科技與信息，2015（9）.

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編輯：趙 鑫