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域得到廣泛推廣應用。濮陽市引黃灌溉調節水庫工程是濮陽市歷史上市本級投資最大的建設項目之一，屬于中型水庫。在水庫建設期，根據水庫區域地質條件，和塑性混凝土防滲墻的優越性，垂直防滲部分采用塑性混凝土作為防滲墻成墻材料。通過工程實施結果看，塑性混凝土防滲墻方式在濮陽市引黃灌溉調節水庫當中的應用是可行的。文章介紹了濮陽市引黃灌溉調節水庫的概況，對塑性混凝土防滲墻施工中泥漿固壁部分進行詳細探討。

濮陽市引黃灌溉調節水庫；塑性混凝土；防滲墻施工；泥漿固壁

0 引言

隨著科學技術和國家十二五期間對水利的大力投資，水利工程技術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用，而且隨著混凝土防滲墻施工機械化和工藝技術的進一步發展完善，在中小型水庫大壩除險加固工程中應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中較普遍采用的一種地下連續墻，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形成的歷史較短，20世紀50年代，混凝土防滲墻的施工技術與工藝起源于意大利，后在墨西哥、加拿大、日本等國有了發展。中國于1958年開始研究出一整套混凝土防滲墻施工技術與工藝。20世紀90年代至今，隨著科技的進步和發展，施工技術有了進一步的提高和創新，由較早的沖擊挖掘式造孔技術發展到今天的多種鋸槽式造孔等，防滲墻的厚度也由較厚發展到現在可以做20cm以下的超薄連續墻，這樣便大大節省了工程投資。

混凝土防滲墻是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筑混凝土并置換出泥漿，筑成墻體。由于科學調整混凝土配合比和起用新的防滲材料，防滲墻體由不適應土壩壩體應力應變的剛性體，發展到現在可以根據不同的壩體應力應變要求而建造低彈模、塑性、柔性連續墻。混凝土防滲墻還廣泛應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年代后期才首次應用成功的，這種材料的特點是：和常規混凝土對比，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）；極限應變性能比較大；不容易開裂；能有效地改善防滲墻的結構應力條件，不但能提高工程的安全性和耐久性，而且可節約水泥和鋼材，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大的變形、結合抗滲性能優越、施工機械化的程度高、造價相對較低等諸多方面的優點，廣泛的運用于國內外的工程領域當中。

2 濮陽市引黃灌溉調節水庫工程采用塑性混凝土防滲墻

濮陽市引黃灌溉調節水庫工程主要是從黃河引水，規劃水庫水域面積為3.20km2。根據水庫區域地質條件，本工程采用垂直防滲與水平防滲相結合方案。鑒于塑性混凝土防滲墻的優越性，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，將水庫主庫區包絡其中，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指標如表1所示。

表1 塑性混凝土墻體材料主要技術指標表（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，同時泥漿所產生的側壓力通過泥皮作用在孔壁上，從而保證槽壁穩定。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節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滲的性能，而且泥漿制漿質量對槽孔施工質量具有非常重要的作用。

3.1.1 穩固槽壁作用

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生的土渣懸浮起來，便于泥漿循環挾帶排出，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，泥漿應具有一定靜切力，使鉆屑呈懸浮狀態，并且隨循環泥漿帶至地面，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，泥漿應具有良好的觸變性，流動時近于流體，靜止時迅速轉為凝膠狀態，有足夠大的靜切力，能夠避免砂粒的迅速沉淀。

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

第五，泥漿應有良好的穩定性，即處于靜止狀態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，泥漿質量可按表2所列指標進行控制。

表2 泥漿質量控制指標表

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程》規范要求，濮陽市引黃灌溉調節水庫工程塑性混凝土防滲墻的泥漿質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%。造孔全過程中孔內泥漿面始終保持在距導向墻頂面30～50cm范圍內，以防出現塌孔等質量問題。

4 結語

從該實例應用結果，可以得出一個結論，塑性混凝土防滲墻技術在濮陽市引黃灌溉調節水庫施工當中的應用是切實可行的、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滲的性能，順利達到了預期的防滲效果，在很大程度上提高了水庫運行的質量與安全性。

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編輯：趙 鑫