混凝土防滲墻質(zhì)量分級(jí)研究應(yīng)用

王 睿，王志豪，王清玉

（1.中建六局水利水電建設(shè)集團(tuán)有限公司，天津 300222；2.中水北方勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，天津 300222）

1 前言

混凝土防滲墻是利用鉆孔、挖槽機(jī)械，在松散透水地基或壩（堰）體中以泥漿固壁，挖掘槽形孔或連鎖樁柱孔，在槽（孔）內(nèi)澆筑水下混凝土而建成的。它在水利水電工程中占有重要的位置，其質(zhì)量檢測也不乏諸多有效的技術(shù)方法，但其質(zhì)量分級(jí)尚未見報(bào)道?；炷练罎B墻質(zhì)量分級(jí)具有客觀性和實(shí)踐性，兩者亦是統(tǒng)一的。通過對(duì)混凝土防滲墻的質(zhì)量分級(jí)，利于其質(zhì)量評(píng)價(jià)和提高具體深化分析混凝土防滲墻的抗?jié)B性能、力學(xué)強(qiáng)度性能和完整性的針對(duì)性，從而為工程設(shè)計(jì)和處理提供更為可靠的依據(jù)。

對(duì)混凝土防滲墻的質(zhì)量分級(jí)是指成墻28 d后依據(jù)綜合檢測成果對(duì)墻體質(zhì)量進(jìn)行分級(jí)，與施工期間對(duì)混凝土防滲墻單元工程質(zhì)量等級(jí)評(píng)定（主要是對(duì)施工期間的造孔、清孔、混凝土澆筑、混凝土性能等檢查評(píng)價(jià)）構(gòu)成全面評(píng)價(jià)混凝土防滲墻質(zhì)量的體系。

2 混凝土防滲墻質(zhì)量分級(jí)

通?！胺诸悺币辉~系指屬性不同類型的區(qū)分，如按地質(zhì)成因，巖石可分為巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖三大類，是無序的。而混凝土防滲墻質(zhì)量考慮到需要區(qū)分的是防滲性能、力學(xué)強(qiáng)度性能和完整程度的不同，具有量的差別，是有序的，而“級(jí)”是“等級(jí)”的意思，有量的概念，一般將有“量”的劃分稱為“分級(jí)”。因此，采用“分級(jí)”一詞，而不用“分類”一詞。

混凝土防滲墻質(zhì)量分級(jí)基本方法是定性分析和定量評(píng)價(jià)相結(jié)合且要求兩者一致，主要步驟如下：①確定混凝土防滲墻材料類型；②確定混凝土防滲墻質(zhì)量分級(jí)級(jí)別；③確定分級(jí)判據(jù)，即選用哪幾個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)；④分級(jí)界限，分析所用指標(biāo)數(shù)據(jù)，以確定某級(jí)的指標(biāo)數(shù)據(jù)范圍。

2.1 混凝土防滲墻分類

根據(jù)材料性質(zhì)，混凝土防滲墻分為普通混凝土、黏土混凝土、塑性混凝土、固化灰漿、自凝灰漿等多種類型。防滲墻材料按照抗壓強(qiáng)度和彈性模量，又可分為剛性混凝土和柔性混凝土。剛性混凝土有普通混凝土(包括鋼筋混凝土)、黏土混凝土、粉煤混凝土等，柔性混凝土有塑性混凝土、自凝灰漿、固化灰漿等。

2.2 混凝土防滲墻設(shè)計(jì)指標(biāo)

通常用滲透系數(shù)、抗壓強(qiáng)度、彈性模量和彈性波速度以及芯樣描述來定性、定量評(píng)價(jià)混凝土防滲墻質(zhì)量，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)并借鑒有關(guān)文獻(xiàn)成果，各類混凝土防滲墻主要技術(shù)指標(biāo)詳見表1。

2.3 混凝土防滲墻質(zhì)量劃分等級(jí)

參照基樁樁身完整性判定標(biāo)準(zhǔn)，將普通混凝土防滲墻、黏土混凝土防滲墻質(zhì)量分為4個(gè)等級(jí)；參照水泥樁完整性判定標(biāo)準(zhǔn)，將塑性混凝土防滲墻質(zhì)量分為3個(gè)等級(jí)。

2.4 分級(jí)判據(jù)

有關(guān)文獻(xiàn)規(guī)定，混凝土防滲墻檢驗(yàn)可采用鉆孔抽芯和聲波透視法。亦有文獻(xiàn)規(guī)定，可選用高密度電法、可控源音頻大地電磁測深、彈性波垂直反射、彈性波CT、同位素示蹤、探地雷達(dá)和鉆孔電視觀察檢測防滲墻的深度、缺陷、均勻性等。還有文獻(xiàn)規(guī)定，檢測項(xiàng)目包括防滲墻墻體（芯樣）滲透系數(shù)、抗?jié)B等級(jí)、抗壓強(qiáng)度、彈性模量和完整性。

表1 混凝土防滲墻主要技術(shù)指標(biāo)

綜上所述，欲全面評(píng)價(jià)防滲墻質(zhì)量可采用兩大類檢測方法，檢測三類參數(shù)。方法之一是通過現(xiàn)場取樣、室內(nèi)試驗(yàn)和鉆孔注水試驗(yàn)評(píng)價(jià)混凝土防滲墻抗?jié)B性能、力學(xué)強(qiáng)度性能和完整性，二是依據(jù)鉆孔電視觀察、彈性波、電磁波或電場在混凝土中傳播的特征評(píng)價(jià)混凝土防滲墻的完整性。前者偏于微觀定量，后者偏于宏觀定性、準(zhǔn)定量。三類參數(shù)即混凝土抗?jié)B性能、力學(xué)強(qiáng)度性能和完整性。

經(jīng)綜合分析檢測方法和檢測參數(shù)，認(rèn)為定性分析主要是依據(jù)芯樣、鉆孔電視觀察描述混凝土防滲墻整體完整、連續(xù)、均勻、密實(shí)程度或膠結(jié)狀況；基于防滲墻參數(shù)的設(shè)計(jì)原則是在滿足滲透系數(shù)、抗壓強(qiáng)度的前提下，多要求盡量降低彈性模量，加上抗壓強(qiáng)度與彈性模量可近似認(rèn)為呈正相關(guān)，故定量評(píng)價(jià)主要選取抗壓強(qiáng)度、聲波速度或地震波速度參數(shù)來分級(jí)評(píng)價(jià)混凝土防滲墻的質(zhì)量，同時(shí)要求滲透系數(shù)、抗?jié)B等級(jí)、彈性模量符合或基本符合設(shè)計(jì)要求。

2.5 分級(jí)界限

（1）普通混凝土防滲墻。以C15混凝土防滲墻為例，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，建立如表2所示的標(biāo)準(zhǔn)。

（2）黏土混凝土防滲墻。以C10黏土混凝土防滲墻為例，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，建立如表3所示的標(biāo)準(zhǔn)。

（3）塑性混凝土防滲墻。以C5塑性混凝土防滲墻為例，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，建立如表4所示的標(biāo)準(zhǔn)。

表2 普通混凝土防滲墻質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表3 黏土混凝土防滲墻質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表4 塑性混凝土防滲墻質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

某水利工程壩基覆蓋層厚10～45 m，巖性為第四系砂、砂卵礫石、黏性土、含卵礫石壤土，下部為強(qiáng)風(fēng)化基巖。普通混凝土防滲墻布置于攔河壩上游5 m，厚0.6 m，深10～5 0 m，長約900 m，底部入巖1～1.5 m；設(shè)計(jì)混凝土抗壓強(qiáng)度R28≥15 MPa，彈性模量E28≥22 000 MPa，滲透系數(shù)K28≤4.19×10-9cm/s，抗?jié)B等級(jí)≥W6。

初中階段的語文教學(xué)目標(biāo)決定了整個(gè)初中階段語文的教學(xué)方向，老師在對(duì)語文教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行分層時(shí)，可以針對(duì)班級(jí)中的優(yōu)秀生、中等生以及學(xué)困生進(jìn)行相應(yīng)分層，為這些學(xué)生們制定相應(yīng)的語文教學(xué)目標(biāo)。

3.2 檢測技術(shù)思路

（1）通過芯樣滲透系數(shù)、抗?jié)B等級(jí)和鉆孔注水試驗(yàn)，定量評(píng)價(jià)混凝土防滲墻的防滲效果。

（2）通過芯樣抗壓強(qiáng)度、彈性模量，定量評(píng)價(jià)混凝土的力學(xué)強(qiáng)度性能。

（3）通過建立芯樣聲波速度與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系進(jìn)而利用單孔聲波速度、鉆孔聲波（地震波）CT，定性、準(zhǔn)定量宏觀評(píng)價(jià)混凝土的力學(xué)強(qiáng)度性能。

（4）通過鉆孔取芯、電視觀察和單孔聲波速度、聲波（地震波）CT，分析評(píng)價(jià)混凝土防滲墻的完整性（可分級(jí)描述連續(xù)性、均勻性、密實(shí)度、有無孔洞、空洞、夾泥、膠結(jié)不良等問題）。

（5）綜合分析芯樣試驗(yàn)、注水鉆孔試驗(yàn)、電視觀察、聲波速度、聲波（地震波）CT，通過點(diǎn)面結(jié)合、微觀定量、宏觀定性和準(zhǔn)定量評(píng)價(jià)混凝土防滲墻的抗?jié)B性能、力學(xué)強(qiáng)度性能和完整性，從而對(duì)混凝土防滲墻實(shí)施質(zhì)量分級(jí)。

3.3 質(zhì)量分級(jí)

3.3.1 防滲參數(shù)

32塊芯樣滲透系數(shù)為0.02×10-9～0.476×10-9cm/s，均值為0.089×10-9cm/s；42段鉆孔注水試驗(yàn)滲透系數(shù)為2.2×10-9～4.1×10-9cm/s，均值為3.43×10-9cm/s。18塊3組芯樣抗?jié)B等級(jí)≥W6。

48塊芯樣抗壓強(qiáng)度為15.2～31.1 MPa，均值為19.1 MPa；35塊芯樣彈性模量為22 100～35 300 MPa，均值為27 460 MPa；40塊芯樣聲波速度為4 000～4 740 m/s，均值為4 400 m/s。

芯樣聲波速度與抗壓強(qiáng)度兩者呈冪函數(shù)關(guān)系，即Vpr=1 780Rc0.3，相關(guān)系數(shù)R2=0.80。

3.3.3 質(zhì)量分級(jí)

參照表2，綜合分析檢測成果，該工程混凝土防滲墻質(zhì)量分級(jí)匯總詳見表5。從表5可知以下情況。

表5 混凝土防滲墻質(zhì)量分級(jí)匯總

（1）聲波測井測段總長193.6 m，實(shí)測點(diǎn)976個(gè)，實(shí)測聲波速度為1 630～4 800 m/s，均值為4 180 m/s。利用聲波速度評(píng)價(jià)，Ⅰ、Ⅱ級(jí)總占比89.8%；Ⅳ級(jí)占比5%且呈零星分布，其聲波速度為1 630～3 570 m/s，均值為2 860 m/s，呈缺陷類低波速特征。依聲波速度，推算各孔平均抗壓強(qiáng)度為14.4～18.8 MPa，總孔（段）抗壓強(qiáng)度均值為16.8 MPa。

（2）地震波CT實(shí)測4對(duì)孔，墻長53.4 m，孔深12～37.6 m，地震波包絡(luò)面積1 258 m2。反演地震波速度為3 150～4 420 m/s，均值為3 790 m/s。利用地震波速度評(píng)價(jià)，Ⅰ～Ⅲ級(jí)總占比97.3%，Ⅳ級(jí)占比2.7%且呈零星分布。依地震波速度，推算各孔平均抗壓強(qiáng)度為13.6～16.8 MPa，推斷地震波包絡(luò)面積內(nèi)抗壓強(qiáng)度均值為15 MPa。

（3）鉆孔芯樣描述、電視觀察有效段202 m，Ⅰ、Ⅱ級(jí)總占比86%，Ⅳ級(jí)占比6%且呈零星分布。

3.3.4 基本結(jié)論

（1）防滲參數(shù)。芯樣和鉆孔注水試驗(yàn)所得滲透系數(shù)均符合K28≤4.19×10-9cm/s，芯樣抗?jié)B等級(jí)＞W(wǎng)6。

（2）力學(xué)強(qiáng)度參數(shù)。芯樣抗壓強(qiáng)度、彈性模量以及由聲波速度與抗壓強(qiáng)度建立的關(guān)系式進(jìn)而依據(jù)聲波速度、地震波速度推算的孔內(nèi)、孔間力學(xué)強(qiáng)度參數(shù)總體符合設(shè)計(jì)要求。

（3）質(zhì)量分級(jí)?；炷练罎B墻質(zhì)量Ⅰ～Ⅲ級(jí)總占比為94%～97%，Ⅳ級(jí)占比為3%～6%且呈零星分布。

4 結(jié)語

混凝土防滲墻質(zhì)量分級(jí)具有客觀性和實(shí)踐性，兩者亦是統(tǒng)一的。通過對(duì)混凝土防滲墻的質(zhì)量分級(jí)，利于其質(zhì)量評(píng)價(jià)和提高具體深化分析混凝土防滲墻的抗?jié)B性能、力學(xué)強(qiáng)度性能和完整性的針對(duì)性，實(shí)踐表明是可行的。但顯然還不夠全面，甚至還可能存在錯(cuò)誤的地方，有待于進(jìn)一步補(bǔ)充、完善。

基于混凝土防滲墻材料復(fù)雜多樣的實(shí)際情況，針對(duì)不同工程設(shè)計(jì)抗?jié)B指標(biāo)、力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)以及防滲墻的幾何尺寸變化較大，故只有具體的混凝土防滲墻質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，沒有通用的混凝土防滲墻質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。至于反映混凝土防滲墻質(zhì)量的一般性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)是客觀存在的，但它只能作為進(jìn)行具體混凝土防滲墻質(zhì)量分級(jí)的指導(dǎo)性原則，而不等于是通用的混凝土防滲墻質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)?？傊磺芯鑿目陀^工程實(shí)際出發(fā)。