塑性混凝土防滲墻在土石壩中的應用及其質量控制

聶小紅 唐東明

（1.湖北大禹水利水電建設有限責任公司 湖北 武漢 430074；2.湖北省漳河工程管理局 湖北 荊門 448156）

混凝土防滲墻是水利水電及市政工程中較普遍采用的一種地下連續墻。其利用專用的造槽機械設備成槽，并在槽孔內注滿泥漿，以防孔壁坍塌，最后用導管在注滿泥漿的槽孔中澆注混凝土并置換出泥漿，筑成墻體。

1 工程概況

山西側田水庫位于桑干河干流上，總庫容5.8億。大壩為均質土壩，采用水中填土和碾壓法筑壩，壩體最高為41.5m，全長1080m，分為主壩、南副壩、北副壩。本文主要對南副壩壩基防滲處理進行分析，南副壩壩高10.5m，壩長330m，覆蓋層深20m且多為沙土、砂礫石及沙層，地層條件十分復雜。防滲墻為普通混凝土，墻厚0.8m，混凝土強度等級為C10。

側田水庫南副壩防滲墻工程在國內外首次對塑性與剛性混凝土進行結構靜力、動力對比分析，最終采用塑性混凝土。并進行大量配合比試驗，每立方混凝土水泥用量僅80kg，以及對黏土、膨潤土摻加工藝采用濕摻法等施工工藝，都對常規防滲墻工藝有重大突破。

2 壩料及墻體材料設計

深入分析塑性混凝土的物理力學特性、抗滲性能、耐久性，以確定側田水庫南副壩塑性混凝土防滲墻設計方案和施工配合比。

2.1 壩料

表1 側田水庫南副壩壩基砂料及土料E-B模型試驗參數表

表2 側田水庫南副壩塑性混凝土配合比表

表3 側田水庫南副壩塑性混凝土施工配合比及主要指標

結合側田水庫混凝土防滲墻周圍所接觸的壩體壩基土料進行土工試驗，將取自大壩下游與壩基砂料相近的中砂以及大壩壩體內約3m深的原狀土進行鄧肯.張E-B模型參數試驗。

2.2 塑性混凝土

根據國內外對塑性混凝土的監控標準，側田水庫南副壩結合實際情況采用的塑性混凝土的設計標準為：E28≤500MPa（彈性模量），R28=1.0MPa～2.5MPa（抗壓強度），K28≤1×10-7cm/s。同時還需要復核的參數有90d的彈性模量E90，28d和90d的兩個齡期的C值以及Φ值，7d、14d、28d、90d 齡期的抗壓強度 R7、R14、R28、R90。

結合塑性混凝土含有大量的土料以及所處的地質條件等因素，采用塑性混凝土彈性模量、極限變形和C、Φ值在三軸儀上進行試驗，最后認為以下配比最優。如表3所示。

側田水庫南副壩塑性混凝土防滲墻竣工完畢后，經檢查孔斜率滿足施工規范要求，槽孔質量為優良。經槽口取樣試驗結果表明該塑性混凝土的平均抗壓強度R28=1.8，彈性模量 E28=690，模墻比 383，滲透系數K28≤1.06×10-7cm/s。總體來說，主要指標均滿足設計要求。

3 混凝土防滲墻施工質量控制

針對塑性混凝土防滲墻施工流程，對其主要環節的施工質量加以控制。

3.1 槽孔劃分

對于劃分槽孔，應充分考慮地基的工程地質和水文地質條件、混凝土供應強度、施工部位、造孔方法及延續時間等因素。側田水庫混凝土防滲墻槽孔劃分為一期、二期孔，奇數號為一期槽孔，偶數號為二期槽孔。為避免壩體槽孔集中受力而產生裂縫、漏漿、塌孔等事故，施工順序采用先施一期槽孔，其次二期槽孔。每個槽孔分為主副兩孔，塑性混凝土防滲墻共五個槽段，長度6.8m。每個槽孔主孔四個、副孔三個，主副孔單孔長度分別為80cm和120cm。

3.2 槽孔建造

槽孔建造的施工方法根據不同的地層條件以及不同的施工器具，在不同的施工條件下選擇兩鉆一抓法、鉆劈法和抓取法等。在造孔機具的選擇上，其性能必須達到設計要求的有關指標、有較好的排渣性能、操作簡便安全，能靈活移動。側田水庫混凝土防滲墻采用CZ-22型沖擊鉆鑿機，主孔鉆勁，副孔劈打，泥漿固壁，用大直徑抽砂筒出渣。

3.3 施工用泥漿的制備

側田水庫混凝土防滲墻在塑性混凝土拌和方面采用0.56m3攪拌機，黏土以泥漿形式加入攪拌機內。再使用相關的測量儀器對泥漿的密度、失水量與泥餅厚度、泥漿粘度、膠體率以及穩定性和含沙量進行檢測，以選擇滿足性能指標的泥漿。當然這些性能指標的選定必須結合施工底層特征、施工部位、造孔方法、不同用途等實際情況。同時在施工的不同環節其性能指標的測定也有所差異，如在鑒定黏土的造漿性能時，需要測定的是膠體率、相對體積質量、穩定性、黏度、含沙量；在確定泥漿配合比時，靜切力、失水量、泥餅厚度和pH值是需要額外加以測定的。

3.4 清孔換漿

清孔是通過置換泥漿、抽取孔底沉渣、接頭刷洗的方法進行的，必要時使用空壓機進行輔助清渣。側田水庫工程在使用環砂石泵或潛水排污泵吸出槽底沉渣和槽內泥漿的同時補入新鮮的或者是已經被過濾處理的泥漿來置換孔內含有大量砂石和巖屑的泥漿。清孔換漿完工后檢查驗收，泥漿取樣質量標準是∶孔底淤積厚度不大于100mm；使用膨潤土泥漿時，槽內泥漿密度不大于1.15g/cm3，含砂量不大于6%；當使用黏土泥漿時，槽內泥漿密度不大于1.3g/cm3，含砂量不大于10%。

3.5 混凝土澆筑

混凝土澆筑是整個施工過程中最重要、最復雜的環節，是影響混凝土防滲墻施工質量的重要因素。若澆筑速度太快，會對相鄰的混凝土產生一定程度的拉力，可能會將其拉裂形成水平或斜向的裂縫，泥漿或淤積物也因此容易進入裂縫而影響混凝土的質量。若澆筑速度過慢，會影響到混凝土初凝時間，從而影響到導管的提升工作。因此在澆筑混凝土時，必須保證拌和物的質量和澆筑過程的連續性。澆筑前，擬定澆筑方案，繪制澆筑指示圖，核對澆筑方量。在混凝土的澆筑速度把握方面，可通過量測單位時間內混凝土面的上升高度而得出。本次工程實踐中對混凝土澆筑速度下限規定為不小于2m/h。

表4 防滲墻槽孔長度劃分參考數值表

4 結語

文中以山西側田水庫工程概況為出發點，在進行壩料及墻體材料設計實驗研究前提下，從混凝土防滲墻施工流程的重要環節著手，對混凝土防滲墻施工進行管理與控制，使得整個塑性混凝土防滲墻的質量得到了很好的控制。工程竣工后的檢驗試驗結果表明，均達到了設計要求的各項指標。其經驗對今后的混凝土防滲墻施工的質量控制具有參考意義。陜西水利

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