混凝土防滲墻質量分級研究應用

王 睿，王志豪，王清玉

（1.中建六局水利水電建設集團有限公司，天津 300222；2.中水北方勘測設計研究有限責任公司，天津 300222）

1 前言

混凝土防滲墻是利用鉆孔、挖槽機械，在松散透水地基或壩（堰）體中以泥漿固壁，挖掘槽形孔或連鎖樁柱孔，在槽（孔）內澆筑水下混凝土而建成的。它在水利水電工程中占有重要的位置，其質量檢測也不乏諸多有效的技術方法，但其質量分級尚未見報道。混凝土防滲墻質量分級具有客觀性和實踐性，兩者亦是統一的。通過對混凝土防滲墻的質量分級，利于其質量評價和提高具體深化分析混凝土防滲墻的抗滲性能、力學強度性能和完整性的針對性，從而為工程設計和處理提供更為可靠的依據。

對混凝土防滲墻的質量分級是指成墻28 d后依據綜合檢測成果對墻體質量進行分級，與施工期間對混凝土防滲墻單元工程質量等級評定（主要是對施工期間的造孔、清孔、混凝土澆筑、混凝土性能等檢查評價）構成全面評價混凝土防滲墻質量的體系。

2 混凝土防滲墻質量分級

通常“分類”一詞系指屬性不同類型的區分，如按地質成因，巖石可分為巖漿巖、沉積巖、變質巖三大類，是無序的。而混凝土防滲墻質量考慮到需要區分的是防滲性能、力學強度性能和完整程度的不同，具有量的差別，是有序的，而“級”是“等級”的意思，有量的概念，一般將有“量”的劃分稱為“分級”。因此，采用“分級”一詞，而不用“分類”一詞。

混凝土防滲墻質量分級基本方法是定性分析和定量評價相結合且要求兩者一致，主要步驟如下：①確定混凝土防滲墻材料類型；②確定混凝土防滲墻質量分級級別；③確定分級判據，即選用哪幾個指標進行分級；④分級界限，分析所用指標數據，以確定某級的指標數據范圍。

2.1 混凝土防滲墻分類

根據材料性質，混凝土防滲墻分為普通混凝土、黏土混凝土、塑性混凝土、固化灰漿、自凝灰漿等多種類型。防滲墻材料按照抗壓強度和彈性模量，又可分為剛性混凝土和柔性混凝土。剛性混凝土有普通混凝土(包括鋼筋混凝土)、黏土混凝土、粉煤混凝土等，柔性混凝土有塑性混凝土、自凝灰漿、固化灰漿等。

2.2 混凝土防滲墻設計指標

通常用滲透系數、抗壓強度、彈性模量和彈性波速度以及芯樣描述來定性、定量評價混凝土防滲墻質量，根據工程經驗并借鑒有關文獻成果，各類混凝土防滲墻主要技術指標詳見表1。

2.3 混凝土防滲墻質量劃分等級

參照基樁樁身完整性判定標準，將普通混凝土防滲墻、黏土混凝土防滲墻質量分為4個等級；參照水泥樁完整性判定標準，將塑性混凝土防滲墻質量分為3個等級。

2.4 分級判據

有關文獻規定，混凝土防滲墻檢驗可采用鉆孔抽芯和聲波透視法。亦有文獻規定，可選用高密度電法、可控源音頻大地電磁測深、彈性波垂直反射、彈性波CT、同位素示蹤、探地雷達和鉆孔電視觀察檢測防滲墻的深度、缺陷、均勻性等。還有文獻規定，檢測項目包括防滲墻墻體（芯樣）滲透系數、抗滲等級、抗壓強度、彈性模量和完整性。

表1 混凝土防滲墻主要技術指標

綜上所述，欲全面評價防滲墻質量可采用兩大類檢測方法，檢測三類參數。方法之一是通過現場取樣、室內試驗和鉆孔注水試驗評價混凝土防滲墻抗滲性能、力學強度性能和完整性，二是依據鉆孔電視觀察、彈性波、電磁波或電場在混凝土中傳播的特征評價混凝土防滲墻的完整性。前者偏于微觀定量，后者偏于宏觀定性、準定量。三類參數即混凝土抗滲性能、力學強度性能和完整性。

經綜合分析檢測方法和檢測參數，認為定性分析主要是依據芯樣、鉆孔電視觀察描述混凝土防滲墻整體完整、連續、均勻、密實程度或膠結狀況；基于防滲墻參數的設計原則是在滿足滲透系數、抗壓強度的前提下，多要求盡量降低彈性模量，加上抗壓強度與彈性模量可近似認為呈正相關，故定量評價主要選取抗壓強度、聲波速度或地震波速度參數來分級評價混凝土防滲墻的質量，同時要求滲透系數、抗滲等級、彈性模量符合或基本符合設計要求。

2.5 分級界限

（1）普通混凝土防滲墻。以C15混凝土防滲墻為例，根據工程經驗，建立如表2所示的標準。

（2）黏土混凝土防滲墻。以C10黏土混凝土防滲墻為例，根據工程經驗，建立如表3所示的標準。

（3）塑性混凝土防滲墻。以C5塑性混凝土防滲墻為例，根據工程經驗，建立如表4所示的標準。

表2 普通混凝土防滲墻質量分級標準

表3 黏土混凝土防滲墻質量分級標準

表4 塑性混凝土防滲墻質量分級標準

3 工程實例

3.1 工程概況

某水利工程壩基覆蓋層厚10～45 m，巖性為第四系砂、砂卵礫石、黏性土、含卵礫石壤土，下部為強風化基巖。普通混凝土防滲墻布置于攔河壩上游5 m，厚0.6 m，深10～5 0 m，長約900 m，底部入巖1～1.5 m；設計混凝土抗壓強度R28≥15 MPa，彈性模量E28≥22 000 MPa，滲透系數K28≤4.19×10-9cm/s，抗滲等級≥W6。

初中階段的語文教學目標決定了整個初中階段語文的教學方向，老師在對語文教學目標進行分層時，可以針對班級中的優秀生、中等生以及學困生進行相應分層，為這些學生們制定相應的語文教學目標。

3.2 檢測技術思路

（1）通過芯樣滲透系數、抗滲等級和鉆孔注水試驗，定量評價混凝土防滲墻的防滲效果。

（2）通過芯樣抗壓強度、彈性模量，定量評價混凝土的力學強度性能。

（3）通過建立芯樣聲波速度與抗壓強度的關系進而利用單孔聲波速度、鉆孔聲波（地震波）CT，定性、準定量宏觀評價混凝土的力學強度性能。

（4）通過鉆孔取芯、電視觀察和單孔聲波速度、聲波（地震波）CT，分析評價混凝土防滲墻的完整性（可分級描述連續性、均勻性、密實度、有無孔洞、空洞、夾泥、膠結不良等問題）。

（5）綜合分析芯樣試驗、注水鉆孔試驗、電視觀察、聲波速度、聲波（地震波）CT，通過點面結合、微觀定量、宏觀定性和準定量評價混凝土防滲墻的抗滲性能、力學強度性能和完整性，從而對混凝土防滲墻實施質量分級。

3.3 質量分級

3.3.1 防滲參數

32塊芯樣滲透系數為0.02×10-9～0.476×10-9cm/s，均值為0.089×10-9cm/s；42段鉆孔注水試驗滲透系數為2.2×10-9～4.1×10-9cm/s，均值為3.43×10-9cm/s。18塊3組芯樣抗滲等級≥W6。

48塊芯樣抗壓強度為15.2～31.1 MPa，均值為19.1 MPa；35塊芯樣彈性模量為22 100～35 300 MPa，均值為27 460 MPa；40塊芯樣聲波速度為4 000～4 740 m/s，均值為4 400 m/s。

芯樣聲波速度與抗壓強度兩者呈冪函數關系，即Vpr=1 780Rc0.3，相關系數R2=0.80。

3.3.3 質量分級

參照表2，綜合分析檢測成果，該工程混凝土防滲墻質量分級匯總詳見表5。從表5可知以下情況。

表5 混凝土防滲墻質量分級匯總

（1）聲波測井測段總長193.6 m，實測點976個，實測聲波速度為1 630～4 800 m/s，均值為4 180 m/s。利用聲波速度評價，Ⅰ、Ⅱ級總占比89.8%；Ⅳ級占比5%且呈零星分布，其聲波速度為1 630～3 570 m/s，均值為2 860 m/s，呈缺陷類低波速特征。依聲波速度，推算各孔平均抗壓強度為14.4～18.8 MPa，總孔（段）抗壓強度均值為16.8 MPa。

（2）地震波CT實測4對孔，墻長53.4 m，孔深12～37.6 m，地震波包絡面積1 258 m2。反演地震波速度為3 150～4 420 m/s，均值為3 790 m/s。利用地震波速度評價，Ⅰ～Ⅲ級總占比97.3%，Ⅳ級占比2.7%且呈零星分布。依地震波速度，推算各孔平均抗壓強度為13.6～16.8 MPa，推斷地震波包絡面積內抗壓強度均值為15 MPa。

（3）鉆孔芯樣描述、電視觀察有效段202 m，Ⅰ、Ⅱ級總占比86%，Ⅳ級占比6%且呈零星分布。

3.3.4 基本結論

（1）防滲參數。芯樣和鉆孔注水試驗所得滲透系數均符合K28≤4.19×10-9cm/s，芯樣抗滲等級＞W6。

（2）力學強度參數。芯樣抗壓強度、彈性模量以及由聲波速度與抗壓強度建立的關系式進而依據聲波速度、地震波速度推算的孔內、孔間力學強度參數總體符合設計要求。

（3）質量分級。混凝土防滲墻質量Ⅰ～Ⅲ級總占比為94%～97%，Ⅳ級占比為3%～6%且呈零星分布。

4 結語

混凝土防滲墻質量分級具有客觀性和實踐性，兩者亦是統一的。通過對混凝土防滲墻的質量分級，利于其質量評價和提高具體深化分析混凝土防滲墻的抗滲性能、力學強度性能和完整性的針對性，實踐表明是可行的。但顯然還不夠全面，甚至還可能存在錯誤的地方，有待于進一步補充、完善。

基于混凝土防滲墻材料復雜多樣的實際情況，針對不同工程設計抗滲指標、力學強度指標以及防滲墻的幾何尺寸變化較大，故只有具體的混凝土防滲墻質量分級標準，沒有通用的混凝土防滲墻質量分級標準。至于反映混凝土防滲墻質量的一般性分級標準應是客觀存在的，但它只能作為進行具體混凝土防滲墻質量分級的指導性原則，而不等于是通用的混凝土防滲墻質量分級標準。總之，一切均需從客觀工程實際出發。