塑性混凝土地連墻在軟基防滲中的實施與思考

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土和外加劑等多元材料，因此在性質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強度，而且抗滲性尤佳，繼而在水利水電工程中得到了廣泛的應用。1994年，三峽二期圍堰防滲墻中通過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滲性能。對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運而生，本文側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施運用狀況。

一、工程概況

新孟河延伸拓浚工程是《太湖流域水環境綜合治理總體方案》《太湖流域防洪規劃》《太湖流域及東南諸河水資源綜合規劃》等規劃的流域骨干工程，也是2015年國務院明確的172項重大節水供水工程之一。2018年2月25日開工建設的界牌水利樞紐工程位于鎮江市丹陽市界牌鎮，是從長江引排水的龍頭“口門”水利工程。規模為大（1）型Ⅱ等工程，場地抗震設防烈度為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 的節制閘、一座總裝機流量為300m3/s 的雙向泵站以及一座VI 級船閘（16m×180m×3m）組成。附近同期設施的浦河閘是水系調整中的控制工程，閘總凈寬為18m。

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

二、地基處理

1.基礎設計

由于現狀軟土地基不能滿足工程設計承載力要求，故整個水利樞紐工程基礎均采取樁基處理。其泵站底板、翼墻底板、交通橋底板、導航隔流墩和浦河閘底板以下基礎，均布設鉆孔混凝土灌注樁；清污機橋底板、節制閘底板、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。

2.防滲設計

為了解決工程正反水頭差作用下軟基砂性土的滲漏問題，設計針對工程結構不同部位的正反水頭差防滲和抗震液化，實行不同的底板基礎運用不同的圍封處理方式。各建筑物同塊底板的高水頭（長江側）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）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。根據工程實踐，在工程砂性土地基中實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、已有成熟的經驗，下面就塑性混凝土防滲地連墻實施進行分析。

表1 塑性混凝土試驗配合比表

表2 塑性混凝土抗滲性能、彈模及強度試驗結果表

表3 芯樣抗壓強度檢驗結果表

表4 塑性混凝土地連墻及攪拌樁圍封滲透系數檢驗成果表

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，在施工區域地基防滲處理部位利用預先澆筑好上口“┐┌”形鋼筋混凝土導槽內抓挖泥土（導槽內側凈寬應比抓斗機頭寬6～10cm），抓泥土的深度與厚度，按設計要求確定，一般每抓一槽（幅）段長度為6.0m；每個槽段抓挖到位并經查驗相關工序合格后，接著按塑性混凝土試驗檢測好的配合比設計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墻體，以起到地基防滲固穩作用。

四、質量檢測

1.試驗配合比

界牌水利樞紐工程開工前，為滿足設計施工塑性混凝土防滲地連墻技術需求，即設計強度等級1～5MPa，滲透系數≤10-6cm/s，彈性模量≤2000MPa，同時鑒于水膠比的水泥用量和減水劑含量對于塑性混凝土抗滲性能的影響較大，試驗人員通過多次試驗調整水膠比及P.O 42.5 級普通硅酸鹽水泥用量、減水劑和膨潤土摻量，從中選擇符合工程設計要求的配合比，見表1、表2。

2.實施的效果

（1）探坑檢測

據實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，目測墻體外觀質量良好，搭接連續、平順，實體平均厚度滿足設計要求。

（2）鉆芯檢測

為驗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側限抗壓強度和滲透系數，經委托有相應樁（墻）體檢測資質的單位到現場鉆取芯樣；鉆孔取芯后現場進行注水檢測。

芯樣抗壓強度檢驗、注水檢測表明，均滿足或大于設計值，見表3、表4。

五、幾點思考

1.最佳使用部位

作為水工建筑物的防滲墻設計施工，無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構基礎以下的防滲地連墻，塑性混凝土結構型式都可實施。但一般情況軟土地基以下防滲處理，水泥攪拌樁的連續墻圍封防滲墻效果及優勢明顯。

2.施工工效比選

在砂性土地基上建造水利工程，關鍵環節是解決好固基防滲透和防抗震地基液化圍封。據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械造槽后澆灌塑性混凝土防滲地連墻，經檢測的強度與滲透系數成果均達到了設計要求。施工工效經測算，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施；從相比較三軸水泥攪拌樁套打圍封防滲墻來看，水泥攪拌樁用于軟基地下防滲墻，施工工藝簡捷、速度快、費用會更省。故因地制宜針對不同的工程防滲等工況，設計優選不同的防滲措施是重要環節■