塑性混凝土地連墻在軟基防滲中的實(shí)施與思考

趙才全 徐光華 石 瑋 楊維東

塑性混凝土是一種介于土與混凝土之間的柔性工程材料。由于塑性混凝土原材料增加了膨潤(rùn)土和外加劑等多元材料，因此在性質(zhì)上也與普通混凝土有較大的不同，它具有低彈性模量和良好的塑性變形特性，另外塑性混凝土不僅能保證足夠的力學(xué)強(qiáng)度，而且抗?jié)B性尤佳，繼而在水利水電工程中得到了廣泛的應(yīng)用。1994年，三峽二期圍堰防滲墻中通過(guò)摻加粉煤灰等方式降低了水泥用量，有效降低了防滲墻的彈性模量并增加了抗?jié)B性能。對(duì)于軟基上砂性土所建造的水利工程塑性混凝土防滲地連墻也應(yīng)運(yùn)而生，本文側(cè)重介紹塑性混凝土防滲地連墻在江蘇省新孟河延伸拓浚工程界牌水利樞紐工程中的實(shí)施運(yùn)用狀況。

一、工程概況

新孟河延伸拓浚工程是《太湖流域水環(huán)境綜合治理總體方案》《太湖流域防洪規(guī)劃》《太湖流域及東南諸河水資源綜合規(guī)劃》等規(guī)劃的流域骨干工程，也是2015年國(guó)務(wù)院明確的172項(xiàng)重大節(jié)水供水工程之一。2018年2月25日開(kāi)工建設(shè)的界牌水利樞紐工程位于鎮(zhèn)江市丹陽(yáng)市界牌鎮(zhèn)，是從長(zhǎng)江引排水的龍頭“口門”水利工程。規(guī)模為大（1）型Ⅱ等工程，場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為7 度。具有防洪、排澇、引水和通航等功能，有一座閘孔總凈寬80m 的節(jié)制閘、一座總裝機(jī)流量為300m3/s 的雙向泵站以及一座VI 級(jí)船閘（16m×180m×3m）組成。附近同期設(shè)施的浦河閘是水系調(diào)整中的控制工程，閘總凈寬為18m。

據(jù)工程勘探資料所揭示，在建工程的大部分土層為細(xì)粒土與不均勻系數(shù)小于5 的粗粒土，場(chǎng)地淺部土層的滲透變形類型主要為流土型。除地面（鎮(zhèn)江吳淞高程系）▽4.1m 向下1 ～2m為粉質(zhì)粘土（滲透系數(shù)為A×10-6cm/s）外，向下至▽-18.1m 以上為輕砂壤土（滲透系數(shù)為A×10-3cm/s），▽-18.1m再向下為相對(duì)不透水層土層。

二、地基處理

1.基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

由于現(xiàn)狀軟土地基不能滿足工程設(shè)計(jì)承載力要求，故整個(gè)水利樞紐工程基礎(chǔ)均采取樁基處理。其泵站底板、翼墻底板、交通橋底板、導(dǎo)航隔流墩和浦河閘底板以下基礎(chǔ)，均布設(shè)鉆孔混凝土灌注樁；清污機(jī)橋底板、節(jié)制閘底板、船閘閘首與閘室底板以下等都布置有水泥摻量20%三軸水泥攪拌樁基礎(chǔ)。

2.防滲設(shè)計(jì)

為了解決工程正反水頭差作用下軟基砂性土的滲漏問(wèn)題，設(shè)計(jì)針對(duì)工程結(jié)構(gòu)不同部位的正反水頭差防滲和抗震液化，實(shí)行不同的底板基礎(chǔ)運(yùn)用不同的圍封處理方式。各建筑物同塊底板的高水頭（長(zhǎng)江側(cè)）方向與臨土翼墻底板前趾下部采取的地基防滲圍封是塑性混凝土地連墻形式；而建筑物底板低水頭（新孟河側(cè)）方向的齒坎下均為20%水泥摻量單排直徑Φ65@45cm 三軸水泥攪拌樁套打地連墻圍封形式。根據(jù)工程實(shí)踐，在工程砂性土地基中實(shí)施三軸水泥攪拌樁套打形成地下防滲地連墻的原理與工藝、已有成熟的經(jīng)驗(yàn)，下面就塑性混凝土防滲地連墻實(shí)施進(jìn)行分析。

表1 塑性混凝土試驗(yàn)配合比表

表2 塑性混凝土抗?jié)B性能、彈模及強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表

表3 芯樣抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)結(jié)果表

表4 塑性混凝土地連墻及攪拌樁圍封滲透系數(shù)檢驗(yàn)成果表

界牌水利樞紐工程地下防滲體均從工程底板底齒坎交接處向下設(shè)至▽-20.0m 深度，塑性混凝土防滲地連墻厚40cm。

三、塑性混凝土成墻原理

采用上海金泰SG-35液壓抓斗機(jī)，在施工區(qū)域地基防滲處理部位利用預(yù)先澆筑好上口“┐┌”形鋼筋混凝土導(dǎo)槽內(nèi)抓挖泥土（導(dǎo)槽內(nèi)側(cè)凈寬應(yīng)比抓斗機(jī)頭寬6～10cm），抓泥土的深度與厚度，按設(shè)計(jì)要求確定，一般每抓一槽（幅）段長(zhǎng)度為6.0m；每個(gè)槽段抓挖到位并經(jīng)查驗(yàn)相關(guān)工序合格后，接著按塑性混凝土試驗(yàn)檢測(cè)好的配合比設(shè)計(jì)泵送澆灌該幅段防滲地連墻。將這些槽（幅）段緊拼形成地下連續(xù)墻體，以起到地基防滲固穩(wěn)作用。

四、質(zhì)量檢測(cè)

1.試驗(yàn)配合比

界牌水利樞紐工程開(kāi)工前，為滿足設(shè)計(jì)施工塑性混凝土防滲地連墻技術(shù)需求，即設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)1～5MPa，滲透系數(shù)≤10-6cm/s，彈性模量≤2000MPa，同時(shí)鑒于水膠比的水泥用量和減水劑含量對(duì)于塑性混凝土抗?jié)B性能的影響較大，試驗(yàn)人員通過(guò)多次試驗(yàn)調(diào)整水膠比及P.O 42.5 級(jí)普通硅酸鹽水泥用量、減水劑和膨潤(rùn)土摻量，從中選擇符合工程設(shè)計(jì)要求的配合比，見(jiàn)表1、表2。

2.實(shí)施的效果

（1）探坑檢測(cè)

據(jù)實(shí)施的塑性混凝土防滲地連墻與三軸水泥攪拌樁圍封墻齡期28d 以上挖出，目測(cè)墻體外觀質(zhì)量良好，搭接連續(xù)、平順，實(shí)體平均厚度滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）鉆芯檢測(cè)

為驗(yàn)證界牌水利樞紐工程塑性混凝土防滲地連墻及三軸水泥攪拌樁圍封的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和滲透系數(shù)，經(jīng)委托有相應(yīng)樁（墻）體檢測(cè)資質(zhì)的單位到現(xiàn)場(chǎng)鉆取芯樣；鉆孔取芯后現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行注水檢測(cè)。

芯樣抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)、注水檢測(cè)表明，均滿足或大于設(shè)計(jì)值，見(jiàn)表3、表4。

五、幾點(diǎn)思考

1.最佳使用部位

作為水工建筑物的防滲墻設(shè)計(jì)施工，無(wú)論是在巖基堤壩填筑、大壩截流圍堰防滲，還是用于軟土地基的水工結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)以下的防滲地連墻，塑性混凝土結(jié)構(gòu)型式都可實(shí)施。但一般情況軟土地基以下防滲處理，水泥攪拌樁的連續(xù)墻圍封防滲墻效果及優(yōu)勢(shì)明顯。

2.施工工效比選

在砂性土地基上建造水利工程，關(guān)鍵環(huán)節(jié)是解決好固基防滲透和防抗震地基液化圍封。據(jù)江蘇省界牌水利樞紐工程的防滲施工，三軸水泥攪拌樁套打圍封和抓斗機(jī)械造槽后澆灌塑性混凝土防滲地連墻，經(jīng)檢測(cè)的強(qiáng)度與滲透系數(shù)成果均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。施工工效經(jīng)測(cè)算，三軸水泥攪拌樁是塑性混凝土防滲地連墻的約2.5 倍。

六、結(jié)論

塑性混凝土地連墻是一種介于土與混凝土之間的柔性工程防滲體，可廣泛用于堤壩、堆石施工圍堰防滲芯墻，也可以在軟基砂性土的水工建筑物基底下實(shí)施；從相比較三軸水泥攪拌樁套打圍封防滲墻來(lái)看，水泥攪拌樁用于軟基地下防滲墻，施工工藝簡(jiǎn)捷、速度快、費(fèi)用會(huì)更省。故因地制宜針對(duì)不同的工程防滲等工況，設(shè)計(jì)優(yōu)選不同的防滲措施是重要環(huán)節(jié)■