塑性混凝土防滲墻在均質(zhì)土壩中的施工實(shí)踐

喬?hào)|曉

（臨汾市引沁入汾和汾西灌區(qū)水利服務(wù)中心 山西臨汾 041000）

1 塑性混凝土防滲墻的工程特性

塑性混凝土是用黏土和膨潤(rùn)土取代普通混凝土中的大部分水泥形成的一種柔性工程材料。相對(duì)于普通混凝土防滲墻，它對(duì)地層的適應(yīng)性更強(qiáng)，彈性模量也低，適應(yīng)地層及壩體變形能力強(qiáng)，極限應(yīng)變較高，耐久、抗震、抗?jié)B性能更好。因此在現(xiàn)有工程中被廣泛地應(yīng)用。

2 某水庫(kù)工程地質(zhì)情況、防滲方案選用和設(shè)計(jì)情況

某水庫(kù)工程壩址處地層為壤土、砂卵礫石（含漂石占5%～15%）層、黏土層，砂卵礫石層為中密、密實(shí)狀態(tài)，黏土層為密實(shí)狀態(tài)。經(jīng)對(duì)高噴防滲墻和塑性混凝土防滲墻對(duì)比，壩基及壩肩滲漏處理選用了塑性混凝土防滲墻方案。

該水庫(kù)工程防滲墻布置在大壩軸線上游10 m處，范圍為樁號(hào)0-045～0+326，軸線總長(zhǎng)371 m，墻厚0.8 m，墻底要求深入黏土層不小于2 m。塑性混凝土設(shè)計(jì)性能指標(biāo)：1）28d 抗壓強(qiáng)度不小于3 MPa；2）彈性模量不大于2 000 MPa；3）滲透系數(shù)小于5×10-7cm/s。沿壩軸線方向布置分為五部分，即左岸壩肩段，樁號(hào)0-043～0+012；左岸壩坡段，樁號(hào)0+012～0+060；壩基段，樁號(hào)0+060～0+230；右岸壩坡段，樁號(hào)0+230～0+286；右岸壩肩段，樁號(hào)0+286～0+326。壩肩段墻深40.8～41.3 m，壩坡段墻深36.2～39.4 m，壩基段墻深15.5～18.9 m。

3 防滲墻施工過(guò)程

3.1 施工準(zhǔn)備情況

1）塑性混凝土原材料：水泥選用復(fù)合42.5水泥，質(zhì)量符合《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）標(biāo)準(zhǔn)要求；細(xì)骨料選用天然黃河砂，細(xì)度模數(shù)2.5～2.7，碎石選用襄汾產(chǎn)5～20 mm 連續(xù)級(jí)配石灰?guī)r質(zhì)碎石，粗細(xì)骨料質(zhì)量均符合《水工混凝土施工規(guī)范》（SL677-2014）標(biāo)準(zhǔn)要求；膨潤(rùn)土吸藍(lán)量不小于23 g/100 g，細(xì)度（180目）不小于95%，膠質(zhì)價(jià)100 ml/15 g，膨脹容5 ml/g，黏土采用大壩左岸筑壩土場(chǎng)的紅黏土，膨潤(rùn)土和黏土質(zhì)量均符合《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范》（SL174-2014）要求；外加劑選用引氣減水劑，減水率25%。

2）塑性混凝土配合比經(jīng)過(guò)塑性混凝土配合比的試配，成果見(jiàn)表1。

表1 塑性混凝土配合比

3）防滲墻施工工藝流程：施工放線→導(dǎo)墻施工→施工平臺(tái)施工→泥漿池布設(shè)→沖擊鉆機(jī)軌道鋪設(shè)→沖擊鉆機(jī)安裝就位→鉆孔成槽→終孔驗(yàn)收→清孔驗(yàn)收→導(dǎo)管下設(shè)，拌合站準(zhǔn)備→塑性混凝土澆筑。

3.2 導(dǎo)墻及施工平臺(tái)

施工導(dǎo)墻為背向雙倒“L”型C25 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底寬1.5 m，高1.2 m，厚0.45 m，槽口寬0.9 m。導(dǎo)墻下游側(cè)布設(shè)排漿溝和沉淀池，上游側(cè)為鉆機(jī)移動(dòng)平臺(tái)，場(chǎng)地碾壓密實(shí)后鋪設(shè)20 cm 厚的碎石墊層，墊層上鋪上方木和輕軌。

3.3 鉆孔成槽

槽孔建造方法采用鉆劈法，鑿孔設(shè)備選用2 臺(tái)CZ-20 鋼絲繩沖擊鉆機(jī)，圓形鉆頭。槽段劃分為一、二期槽孔，槽孔長(zhǎng)度根據(jù)設(shè)計(jì)不同墻頂高程和墻深并結(jié)合施工實(shí)際，長(zhǎng)度為5.6～8.8 m 不等，槽孔的主孔和副孔長(zhǎng)度均為0.8 m。施工時(shí)2 臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)鉆鑿1 個(gè)槽孔，先主孔后副孔，最后劈打小墻。施工中要求：槽孔保持平整垂直，孔位偏差不大于5 cm，孔斜率不大于0.4%，槽孔中任意高程水平斷面上不得有梅花孔、探頭石和波浪形小墻等，槽孔進(jìn)入黏土層不小于2 m。

3.4 泥漿護(hù)壁

根據(jù)本工程地質(zhì)情況，護(hù)壁泥漿主要采用的是黏土泥漿護(hù)壁。造孔中孔內(nèi)泥漿面保持在導(dǎo)墻頂面以下30 cm，固壁泥漿在槽孔內(nèi)制漿，黏土選用壩體左側(cè)筑壩土場(chǎng)開(kāi)挖的紅黏土，個(gè)別槽孔填加一定的膨潤(rùn)土保證固壁效果。泥漿比重控制在1.1～1.2 g/cm3，在造孔過(guò)程中，對(duì)有泥漿漏失的地層采取了預(yù)防措施，發(fā)現(xiàn)泥漿漏失及時(shí)堵漏和補(bǔ)漿。在導(dǎo)墻下游側(cè)設(shè)計(jì)沉淀池，及時(shí)排除棄渣。

3.5 終孔驗(yàn)收

施工每完成1 個(gè)槽孔，均由監(jiān)理工程師組織，建設(shè)單位代表、設(shè)計(jì)代表、施工單位質(zhì)檢員共同對(duì)完成的槽孔進(jìn)行聯(lián)合驗(yàn)收，對(duì)孔位、槽孔長(zhǎng)度、寬度、深度、孔斜率等各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)逐一檢查記錄。

3.6 清孔驗(yàn)收

清孔換漿采用撈砂筒撈渣法。具體做法：兩臺(tái)鉆機(jī)從槽孔一端和中部共同開(kāi)始撈取沉渣，把槽中的大顆粒巖屑、泥塊及黏稠的泥漿撈出，每次鉆機(jī)移動(dòng)不超過(guò)80 cm，如此重復(fù)至少兩遍撈取，直到孔底沉渣和孔內(nèi)泥漿指標(biāo)達(dá)到規(guī)范和設(shè)計(jì)要求為止。清孔驗(yàn)收由建設(shè)單位組織，監(jiān)理工程師、設(shè)計(jì)代表、施工單位質(zhì)檢員共同對(duì)清孔完成的槽孔進(jìn)行檢查，槽孔底部沉渣厚度，泥漿密度，稠度，含砂量等各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)逐一檢查記錄，所有質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到合格要求后聯(lián)合簽證。該水庫(kù)設(shè)計(jì)要求槽底沉渣厚度不大于10 cm，泥漿密度不大于1.3 g/cm3，含砂量不大于4%。

3.7 塑性混凝土澆筑

3.7.1 塑性混凝土拌制

塑性混凝土拌制使用一臺(tái)JS500 型強(qiáng)制式攪拌機(jī)，各種材料用量嚴(yán)格按施工配合比進(jìn)行。袋裝水泥由人工加入，砂、碎石、水由電子計(jì)量加入，膨潤(rùn)土和黏土采用濕摻法（澆筑混凝土前24 h 水悶土），運(yùn)輸采用2 臺(tái)50 裝載機(jī)運(yùn)輸?；炷涟韬衔锏娜肟滋涠瓤刂圃?80～220 mm，擴(kuò)散度控制在340～400 mm。

3.7.2 塑性混凝土澆筑

槽孔清孔換漿結(jié)束并經(jīng)驗(yàn)收合格后，即可開(kāi)始進(jìn)行混凝土澆筑，混凝土澆筑采用水下直升導(dǎo)管法。根據(jù)槽孔長(zhǎng)度配置2～3 套導(dǎo)管，導(dǎo)管入口設(shè)置漏斗以方便裝載機(jī)倒料。導(dǎo)管直徑250 mm，采用絲口連接，長(zhǎng)度以3 m 為主，并有一定數(shù)量的2 m 和1.5 m 長(zhǎng)度的導(dǎo)管，通過(guò)合理配置導(dǎo)管，使其底口至孔底的距離保持在20 cm 左右。導(dǎo)管安裝用沖擊鉆輔助下設(shè)。混凝土開(kāi)澆后，每30 min 左右測(cè)量一次混凝土面深度，發(fā)現(xiàn)混凝土面高差大于50 cm 時(shí)要及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整，以防止混凝土產(chǎn)生橫向流動(dòng)。同時(shí)控制導(dǎo)管埋入混凝土面深度不小于2 m 且不大于6 m。槽孔口設(shè)置蓋板，以防混凝土和其他雜物落入槽孔中，影響成槽質(zhì)量，同時(shí)可以保證施工作業(yè)人員安全。澆筑過(guò)程中要不定時(shí)抽查混凝土的和易性，不合格的混凝土禁止?jié)踩氩劭字校瑫r(shí)導(dǎo)管要多上下提動(dòng)，以利于控制混凝土面不至高差過(guò)大，終澆時(shí)混凝土面要高于設(shè)計(jì)混凝土墻0.5 m。

3.8 墻段連接

該水庫(kù)工程塑性混凝土防滲墻墻段連接采用鉆鑿法套打一鉆的連接形式，一期槽孔混凝土終凝后方可鉆鑿二期槽孔，施工時(shí)盡量減小接頭套接孔位中心的偏差，確保墻體的連接質(zhì)量。壩肩、壩基、壩坡段連接采用先期完成墻段用RTK 坐標(biāo)定位，后期搭接1 m造孔的辦法確保搭接處墻段連接質(zhì)量。

3.9 施工特殊情況處理

由于工程地質(zhì)情況不同和施工中的不確定性，塑性混凝土施工中出現(xiàn)了幾次特殊情況，采取的處理方法如下。

1）樁號(hào)0+255～0+262.2 槽孔在鉆鑿中槽孔嚴(yán)重漏漿，槽孔塌陷，導(dǎo)墻下地層嚴(yán)重變形塌陷呈3 m 直徑坑，導(dǎo)墻嚴(yán)重變形。處理方法是拆除施工平臺(tái)及導(dǎo)墻，回填槽孔，重新澆筑導(dǎo)墻和砌筑施工平臺(tái)。

2）樁號(hào)0+040～0+048.8 槽孔在鉆鑿過(guò)程中，地層漏漿，導(dǎo)墻下地層變形、塌陷，但導(dǎo)墻變形不大。處理方法采用了向槽孔中灌入塑性混凝土、終凝后重新鉆鑿的措施，且再次鉆鑿時(shí)加大泥漿濃度，并在黏土泥漿中摻加膨潤(rùn)土。

3）樁號(hào)0+055.2～0+062.4 槽孔在鑿孔過(guò)程中，鉆鑿至704 m 高程時(shí)，泥漿通過(guò)傾斜向上游側(cè)的砂礫層漏出。處理方法采用了在上游側(cè)用加長(zhǎng)臂挖掘機(jī)挖一10 m 長(zhǎng)的截滲槽，槽中灌入C20 普通混凝土，待混凝土終凝后形成一個(gè)小的防滲墻。隨后往槽孔中加注泥漿繼續(xù)鉆鑿。

4）一、二期槽孔套接接頭達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的最小厚度時(shí)的處理方法。采用在最小斷面處加打一鉆，鉆頭直徑80 cm，孔口用直徑2 m，高1.5 m 的鋼筒護(hù)口。成孔后澆筑塑性混凝土。

4 質(zhì)量檢查（測(cè)）與質(zhì)量評(píng)定

4.1 塑性混凝土拌和物質(zhì)量檢驗(yàn)

該水庫(kù)工程塑性混凝土防滲墻工程共制作抗壓強(qiáng)度試件48 組，滲透系數(shù)試件16 組，彈性模量試件5組。檢驗(yàn)結(jié)果：最小抗壓強(qiáng)度為2.6 MPa，最大抗壓強(qiáng)度為5.9 MPa，平均值3.6 MPa，標(biāo)準(zhǔn)差0.72 MPa，離差系數(shù)0.2，強(qiáng)度保證率95.3%；滲透系數(shù)最大值4.8×10-7cm/s，最小值6.1×10-8cm/s；彈性模量最大值1 910 MPa，最小值1 820 MPa。

4.2 墻體質(zhì)量檢查（測(cè)）

1）滲透系數(shù)檢測(cè)

成墻28 d 以后對(duì)墻體進(jìn)行了鉆孔注水試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)4 個(gè)墻段的注水試驗(yàn)，測(cè)得滲透系數(shù)為4.45×10-7cm/s，1.4×10-7cm/s，2.1×10-7cm/s，2.4×10-7cm/s，均符合設(shè)計(jì)要求。

2）墻體連續(xù)性檢測(cè)

對(duì)墻體連續(xù)性用高密度電法進(jìn)行了檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)結(jié)果反饋的1 處墻體不連續(xù)（樁號(hào)0+192）信息進(jìn)行開(kāi)挖復(fù)查，發(fā)現(xiàn)該處段墻體不連續(xù)，一、二期槽孔不連接，對(duì)該處進(jìn)行了補(bǔ)樁處理。

結(jié)合壩基防滲墻體截水槽開(kāi)挖對(duì)成墻的質(zhì)量檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)1 處（樁號(hào)0+155）一、二期槽孔成墻連接厚度15～35 cm，對(duì)該連接處采用了補(bǔ)孔處理。

4.3 質(zhì)量評(píng)定

該水庫(kù)工程塑性混凝土防滲墻共劃分為49 個(gè)重要隱蔽單元工程，施工中參建單位共同對(duì)每個(gè)槽孔終孔清孔進(jìn)行聯(lián)合驗(yàn)收，監(jiān)理單位對(duì)塑性混凝土的澆筑進(jìn)行了旁站，對(duì)混凝土試件取樣和檢測(cè)進(jìn)行了全程跟蹤。工程質(zhì)量評(píng)定嚴(yán)格按《水利水電工程施工質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定規(guī)程》（SL176-2007）進(jìn)行了評(píng)定。經(jīng)建設(shè)單位、監(jiān)理單位、勘察設(shè)計(jì)單位、施工單位共同認(rèn)定，單元工程質(zhì)量全部合格。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)該水庫(kù)工程塑性混凝土防滲墻施工的實(shí)踐，進(jìn)一步掌握了塑性混凝土防滲墻在不同地層狀態(tài)下的成槽、澆筑以及特殊情況處理的辦法，積累了一定的施工經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)也用多種檢測(cè)方法結(jié)合對(duì)成墻質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行了處理，也積累了經(jīng)驗(yàn)。下一步水庫(kù)蓄水后再進(jìn)一步對(duì)設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證。