塑性混凝土防滲墻在界牌水利樞紐工程中的應用

一、工程概況

新孟河延伸拓浚工程界牌水利樞紐位于鎮江丹陽市界牌鎮新孟河向北延伸段入江口處，新孟河入江口位于浦河和小夾江之間，水利樞紐由船閘、節制閘、泵站組成，泵站引、排水流量300m3/s；節制閘總凈寬80m，最大引、排流量為745m3/s；船閘閘室長度為180m，閘室及口門寬度為16m，門檻水深為3.0m，設計船型為100t 級貨船，校核船型為300t級貨船。浦河閘閘孔總凈寬18m。

界牌水利樞紐位于江邊，場地表層為潛水含水層，中下部有承壓含水層，場地主要賦水層厚度大，且潛水、承壓水位均較高，緊鄰長江，補給豐富。工程基坑底大多位于淺部的②2-1'、②2-1、②2-2層砂壤土中。場地主體部位對該工程有影響的承壓水共有三大層，分別為：淺部的②2-1'、②2-1、②2-2層輕粉質壤土、輕砂壤土，具中等透水性，以②1-1、②1-2層淤泥質粘性土為隔水頂板，⑤2層粘性土為隔水底板，構成承壓含水層。同時，該幾層土在大夾江、浦河處直接出露，②2-1'、②2-1、②2-2層中地下水與地表水（長江）水力聯系密切，受周邊水體（大夾江、浦河）補給。中部的⑤3層分別以⑤2、⑥2層為隔水頂、底板，構成承壓含水層。下部的⑥3、⑨1-1層砂性土以⑥2層為隔水頂板，構成承壓含水層。

二、塑性混凝土防滲墻設計

為保證樞紐建筑物穩定及安全，該工程對建筑物主體設置防滲封閉線，其中主體建筑物的長江側防滲封閉主線（外閘首、節制閘、泵站、外河側翼墻等建筑物的底板前沿）、內河側防滲封閉主線（內閘首及其內河側翼墻底板前沿）、船閘與閘站分界防滲封閉線（船閘閘室底板前沿）等主要防滲封閉線采用塑形混凝土防滲墻結構，墻厚40cm，底高程-20.0m。

墻體塑性混凝土具備以下特征，彈性模量：地基彈模的1～5 倍；28d 抗壓強度: 1～5MPa；彈強比：150～300；滲透系數≤10-6cm/s；滲透坡降J ≥100。

三、塑性混凝土配合比

根據設計要求的塑性混凝土的性能指標，結合水泥、黃砂、石子、外加劑等原材料，進行配合比設計試驗，確定了塑性混凝土施工配合比如表1。

混凝土坍落度200±20mm，28d 抗壓強度1.3MPa，滲透系數8.94×10-7cm/s，彈性模量1700MPa。

四、防滲墻施工

1.導墻施工

（1）導墻的作用

導墻主要為塑性混凝土防滲墻體施工起著導向的作用，同時為防滲墻體的定位、頂高程以及墻體深度等參數控制等起到基準的作用，還起到保護著槽口的松散土體，防止坍塌等作用，對于槽口處比較好的土質，能保持打樁基面穩定，槽口不坍塌的情況下，可以不設鋼筋混凝土導墻，直接施工。

（2）導墻設計

根據施工區域地質情況，對槽口基面土質較差的位置，設計現澆鋼筋混凝土導墻，鋼筋混凝土導墻內部尺寸，一般要求內側凈寬度比防滲墻體寬6～10cm，配筋可采用規格為8mm 和12mm 鋼筋。

（3）導墻支模

在打樁平臺平整完成后，進行導槽開挖，導槽可采用挖機開挖，人工修整成型，以便立模及支撐，模板可采用鋼模板或木模板，一般模板支撐間距為50～60cm。

（4）導墻混凝土澆注

導墻混凝土澆注使用工地拌和站拌制的混凝土，當工地未建立攪拌站時，可采用商品混凝土，用混凝土罐車將混凝土運至現場，人工入倉、插入式振搗棒振動密實，頂面收面抹平。

表1 塑性混凝土施工配比表

表2 新鮮泥漿性能指標表

（5）導墻修正

在導墻澆筑成型，具有一定強度后進行拆模，拆模后對尺寸等進行復核檢查，若有局部變形的部分，則需對導墻墻體進行整修，以保證抓斗能順利進出槽孔進行施工。

2.槽段劃分

在導墻施工完成，強度達到要求后，在墻體上每隔6m 設立明顯標志，可用膨脹螺絲或水泥釘打入墻體，以便防滲墻體施工時標視各個槽段。

根據現場的實際情況以及工期的要求，該工程為加快施工進度，槽段施工采用1#、3#及2#、4#間隔二期施工，即1#、3#槽段為一期、2#、4#槽段為二期進行成槽施工，施工槽段每段長為6m，施工中確保槽壁的穩定，施工中接頭形式采用沖擊鉆清理銜接。

施工中，為了更好地進行監控及施工，現場技術人員把各個槽孔的編號、頂高程、深度等參數在導墻上用紅漆進行標注。

3.泥漿配制

該工程的塑性混凝土防滲墻護壁的泥漿所選用的材料及要求如下：

膨潤土： 二級商品膨潤土；水：深井水，檢驗合格后使用；分散劑：工業用純堿（Na2CO3）；增粘劑：CMC（粉末狀，高粘度，根據需要采購）。

（1）泥漿的性能要求及配制

制備的泥漿的各項性能參數指標見表2。

（2）泥漿配制

泥漿配制的流程如圖1 所示。

（3）泥漿儲存

圖1 泥漿配制流程圖

在施工區域附近的開闊地方設置泥漿池，泥漿池可用挖掘機直接開挖形成，配制好的泥漿放入泥漿池中。

（4）泥漿循環

泥漿循環依靠泥漿泵進行輸送及回收，通過軟管聯通泥漿池以及防滲墻開挖的槽孔，組成泥漿循環系統，以便槽孔護壁以及穩定槽孔內水壓。

4.槽段開挖

（1）槽段開挖順序

先挖1#、3#槽段槽孔，再開挖2#、4#槽段槽孔。

（2）每個槽段內單元孔槽段的開挖順序

每個槽段內單元孔槽的開挖時，考慮到槽孔的質量，為保證槽孔的垂直度以及防止坍孔，在保持孔內泥漿質量的同時，保證抓斗兩側及兩邊的泥、土壓力均衡，所以施工中采用跳孔的開挖順序及方法。具體如下：

①先開挖單元槽段內的單孔序號，這樣，單孔兩端為原狀土，保證了開挖時抓斗兩端的受力均衡，避免因為一側阻力大另一側阻力小而影響成槽質量，在單孔序號開挖前，根據抓斗的開度，以及設置的槽段，放樣好孔位，并嚴格控制，以保證兩個單孔間的隔墻長度小于抓斗的最大開度。

②在單孔序號開挖完成后，再開挖兩個單孔之間形成的隔墻。由于隔墻的長度小于抓斗開度，施工中控制抓斗套住隔墻開挖，由于隔墻兩端均為成孔的槽孔，泥漿壓力平衡，即抓斗吃力均衡，同樣可以保證成槽質量。

③待單孔序號和單孔之間的隔墻都開挖至設計深度后，再在成槽孔內套挖修整，以保證槽段的成槽質量。

5.墻體混凝土澆筑

（1）混凝土拌和及運輸

混凝土拌和采用現場建立的混凝土攪拌站按混凝土配合比進行拌制，混凝土罐車進行運輸，用汽車泵進行澆筑，混凝土拌和、運輸及澆筑能力滿足澆筑強度的要求?；炷恋臐仓B續進行，不能間隔時間過長，以保證混凝土澆筑時具有較好的和易性。

（2）混凝土澆注

① 防滲墻體混凝土采用直升導管法進行澆筑。在導管安放過程中，保持泥漿的濃度以及液面，以防塌孔，導管直徑一般為200～300mm。導管的安裝、安放及提升、拆卸等采用汽車吊進行，每個槽段混凝土澆筑時，設置2 套導管。導管的位置根據其影響范圍均衡布置，以保證混凝土澆筑時能均衡上升。開澆前，導管底口距槽底控制在30～50cm，以保證初始混凝土的灌注以及導管的埋置深度。

② 在混凝土澆筑過程中，應保證導管埋入混凝土的深度1.0～6.0m；混凝土面應保持均勻上升；根據混凝土的澆筑強度，及時測量槽孔內混凝土面深度，并核對澆筑方量，以控制澆筑過程及澆筑速度。

③ 防滲墻的混凝土最終澆筑面一般控制在低于導墻頂部20cm 左右。

6.槽段連接

在一期1#、3#槽段成墻后，用CZ-6D 型沖擊鉆對接頭位置進行接頭處理，在鉆機就位后進行鉆頭調整，使得其中心線一邊貼著已澆筑的混凝土墻，然后啟動鉆機，利用沖擊鉆頭清凈接頭處混凝土墻體上的粘土，然后再進行二期槽段的成孔及施工。

五、施工質量控制措施

1.導墻施工質量控制

包括導墻垂直度、軸線、寬度。用經緯儀、線垂、卷尺檢查。

導墻施工允許偏差：導墻的內墻面與防滲墻的縱軸線平行度為±10mm；內外導墻間距為+10mm；導墻內墻面垂直度為5‰；導墻內墻平整度為3mm；導墻頂面平整度為5mm。

2.泥漿質量控制

包括比重、粘度、失水量、泥皮厚度、pH 值等指標，見表3。

測定頻率：新制備的泥漿，約每100m3用量，應測定一次，若放置超過一天，也應測定一次。成槽施工中槽段內的泥漿，在挖槽成孔前、挖槽至一半以及挖槽成孔結束前各檢測一次。被混凝土置換出的泥漿，在混凝土澆注完3/4 后，每上升3m 測定一次。

3.成槽施工質量控制

包括成槽垂直度、槽段厚度、槽段寬度、沉渣厚度等。

表3 泥漿性能表

嚴格控制地下連續墻軸線位置，頂標高和垂直度。

標高：0.0～100mm，水準儀；垂直度：3/1000，經緯儀，垂直度測試儀。測試為每幅一點，若對檢測結果有疑問或發現異常情況，則該幅成槽檢測增加為三點。

4.混凝土澆注質量控制

包括混凝土的初灌量、上升速度、墻頂標高、混凝土坍落度等。質量控制表見表4。

六、檢測結果及防滲效果

1.混凝土試塊檢測結果

該工程按每個槽段取一組成型試件，共計85 組抗壓試件，進行了28d 齡期抗壓強度試驗。統計計算結果如下：

最大值R28max=3.5MPa，最小值R28min=1.3MPa，平均抗壓強度R28=2.1MPa，標準差σ=0.531MPa，離差系數Cv=0.248?；炷?8d 抗壓強制指標滿足1～5MPa 的設計要求。

表4 混凝土澆筑質量控制表

2.鉆芯取樣檢測及抗壓強度試驗

該工程防滲墻成墻后，由蘇州市水利工程質量檢測中心有限公司到施工現場進行了鉆芯取樣，防滲墻位置共檢測3 個部位，其芯樣抗壓強度檢測值為1.8MPa、1.9 MPa、1.9MPa，強度滿足設計要求，由鉆芯檢測孔深度范圍內取出的芯樣觀察可見，呈圓柱狀，骨料分布均勻，膠結良好。

3.注水試驗結果

在防滲墻鉆芯取樣后，對留置的鉆芯孔進行注水試驗，其滲透系數分別為6.6×10-8cm/s、4.9×10-8cm/s、5.7×10-8cm/s，滲透系數均小于設計值。

七、結語

塑性混凝土彈性模量低，能承受較大的變形，抗裂性能好，對周圍的土體適應性強等優點，同時塑性混凝土防滲墻的施工成本低，質量可靠、防滲效果好。本文通過塑性混凝土防滲墻在界牌水利樞紐工程中的應用，可為以后類似項目的設計與施工提供一定參考■