1、浅谈塑性砼防渗墙施工技术在除险加固工程中的应用摘要：塑性混凝土是用黏土和膨润土取代普通混凝土中的大部分水泥形成的一种柔性工程材料，与普通混凝土相比塑性混凝土弹性模量低极限应受大，能适应较大变形，抗渗性较好，特别适用于地震较频繁地区和周围介质(地基上)为砂石的地基，塑性砼防渗墙具有在低强度和低弹性模量下运应地基应力变化的特点；同时具有节约水泥、降低造价、施工方便等优点，因此，在国内外被广泛用作防渗墙墙体材料。 关键字：塑性混凝土防渗墙；膨润土；施工技术 Abstract: the plastic concrete is used in clay and bentonite to replace
2、a flexible engineering materials most cement concrete in the formation, compared with ordinary concrete elastic modulus of plastic concrete of low limit should be high, can adapt the large deformation, permeability is good, especially suitable for frequent earthquake area and the surrounding medium
3、( Foundation ) for gravel foundation, plastic concrete cutoff wall has low strength and low elastic modulus transport characteristics of ground stress change; at the same time can save cement, low cost, convenient for construction, therefore, diaphragm wall material widely used at home and abroad. K
4、eywords: plastic concrete cutoff wall; bentonite; construction technology 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012） 1、塑性混凝土简介 国外从 20 世纪 60 年代末开始采用塑性混凝土防渗墙，而我国是在80 年代后 期才首次应用成功的。这种材料的特点是抗压强度不高，一般可控制在 R280.52MPa，弹性模量较低，一般可控制在E28100500MPa，渗透系数 K 1 10-6110-7cm/s。塑性混凝土与我国早期防渗墙采用的黏土混凝土有本质的区别：黏土混凝土仅是在配合比中加入了
5、少量的黏土，水泥用量并未大幅度降低，掺加黏土的目的仅为了改善混凝土的和易性和便于钻凿接头孔，并无降低弹性模量的目的。在对墙体内力分析研究中发现，当墙体材料的弹性模量降低到1000MPa 以下时，已经和周围介质（地基土）的弹性模量接近，此时墙体适应变形能力大为提高，墙体的内力大为降低，特别是在一般情况下墙内 不产生拉应力，因而也不必担心墙体因拉应力太大而开裂破坏。因此，它特别适用于地震较 频繁的地区和周围介质（地基土）为砂石的地基。塑性混凝土防渗墙具有在低强度和低弹性 模量 下适应地基应力变化的特点，确保墙体不被外力破坏，而不需提高混凝土的等级或增加钢筋笼，故能大大节省工程投资。 2、 工程概况
6、 信阳市大石桥水库出险加固工程坝体为粘土心墙砂壳坝，坝址分布地层岩性为无左界斜大角闪片岩，斜地白云石英片岩等，强风化带厚度较大，存在不均匀风化现象。岩体较破碎，具有透水性，其下的弱风化带岩体为弱元微透水性，坝体填筑料为低液限粘土及风化砂含有草根，填土干密度偏低，具弱至中等透水性，局部物理学指标如干密度、渗透系数不能满足规范要求，大坝除险加固防渗设计采用 50cm 厚塑性混凝土防渗墙，最大深度 32m，总长 200m,截水面积 3500m2。 3、造孔机械 本工程采用 QUY50A 液压槽机开槽，液压抓斗“三抓”成槽方式，这种机械不仅运用于一般的软弱地层，亦可适用于砾石、卵石和岩基，且结构简单、
7、技术成熟，易于维护，液压抓斗成槽和清孔速度快，容易控制槽孔的垂直度。 4、施工临时设施 4.1导向槽是防渗墙施工之前修建的临时构筑物，为了防止开槽机具撞击孔口，槽孔的泥浆、废水等在孔口处漫流，保护孔口的土体稳定防止坍塌，导向槽的轴线与防渗墙轴线平行，槽口宽度为 0.6m，导墙宽0.5m，深 1.0m，设置纵向受力钢筋，以增大其拉度力，一旦导向槽下的土体坍塌，可形成连续或简支梁，确保开槽机具安全。 42泥浆制备及固壁： 由于当地粘土料储量丰富，湿含量高，适于制备泥浆，所以采用当地粘土制浆，在右坝头布置制浆，采用 3m3 卧式泥浆撑杆机制浆，并设沉浆地和制浆池。塑性砼防渗墙施工过程中固壁泥浆直接影
8、响施工进程和槽壁稳定，并能起到冷却开槽抓斗，悬浮岩屑及防止塌孔的作用，覆盖在壁面土的泥厚约束作用及渗入槽壁层内泥浆所起的对地层的固结作用，不仅有利于槽壁土颗粒坍落，还可减少地层变位和增加壁面强度。泥浆本身又是具有一定的抗震强度，如用稳定塑性体能发挥其被动抵抗力作用支撑槽壁。保证槽壁的稳定。 4.3. 混凝土系统： 本工程防渗墙混凝土浇筑量小，为保证浇筑进度改善混凝土结构质量，采用 JS500 型强制式拌和机，使用 PCD1200 型配料机辅助进行，混凝土的运输采用 HBT80B18165 型混凝土输送泵送。保证混凝土供应强度满足 4.4.墙体材料： 防渗墙墙体材料采用塑性混凝土。这是用膨润土取
9、代普通混凝土中的部分水泥即形成的一种柔性墙体材料，它比普通混凝土的弹性模量小很多，与周围的土体变形模量相近，因而能很好地适应地基变形，大大地减少了墙体内应力，避免了开裂。 5、 塑性混凝土防渗墙工程施工 防渗墙施工工艺见下图： 5.1 造孔 防渗墙造孔按照预先划分好的槽段进行，采用间隔分序法施工，即先施工单数的一期槽段，再施工双数的二期槽段。综合考虑工程地质与水文地质条件、造孔历时、混凝土供应强度及设备布置，将槽孔段长度定为 6.0m，共计划分 33 个槽段。采用液压式开槽机成槽，先抓主孔后抓副孔。 5.2 泥浆固壁 塑性混凝土防渗墙施工过程中，固壁泥浆直接影响施工进程和槽壁稳定，并能起到冷却
10、钻头、润滑钻具、悬浮岩屑以及防止坍孔的作用。覆盖在壁面上的泥皮的约束作用及渗入槽壁土层内泥浆所起的对地层的固结作用，不仅有利于防止槽壁土颗粒坍落，还可减少地层变位和增加壁面强度。同时，泥浆本身又具有一定的抗剪强度，如同稳定塑性体，能发挥其被动抵抗力作用支撑槽壁。这些因素的综合作用，保证了槽壁的稳定。 5.3 清孔换浆 抓斗在抓孔过程中，会有部分细砂或其他岩渣悬混在泥浆中，然后逐渐沉淀到底孔。抓斗在挖掘槽底部时也会遗留少部分细砂和岩渣，这些淤积物都必须在混凝土浇筑前清理干净，否则，会给墙体质量带来危害。造孔结束以后，经检验、检测、终孔合格后，需进行清孔换浆。清孔换浆可先用反循环泵吸法或气举法，先
11、采用抓斗捞取槽孔大部分淤积和大颗粒沉渣，然后用泥浆槽底正循环置换法清孔。 5.4 混凝土浇筑 采用水下导管浇筑法，导管内径 250mm，丝扣连接，每个槽段设置 2组导管，导管间距 2.0m，混凝土采用泵送法，在孔口设置料斗，开浇筑时储备足够的混凝土砂石料，保证一次封孔成功。槽孔混凝土的浇筑速度是影响混凝土质量的重要因素，速度太慢会使混凝土塌落度损失，容易造成堵管。本工程的浇筑速度一般都达到 2-3m/h，最快时可达 4m/h。在浇筑过程中，定时测量混凝土面的上升情况，并与所浇筑的混凝土量相核对，避免导管拔离混凝土面，并根据混凝土面上升情况及时调整各导管的混凝土注入量，保证混凝土面的均匀上升。
12、5.5 墙段连接 墙段连接采用接头管法，即在一期槽孔混凝土浇筑前在槽段两端下设钢管（500）待混凝土初凝后，按一定的速度将其拔起，形成混凝土接头孔，采用接头管法有许多优点，比如：能节省混凝土浇筑量，槽段之间易连接；二期槽孔开槽时，防止发生槽孔之间存在粘土夹层，影响墙体的连续性；二期槽孔容易采用钢丝刷清除表面泥皮等。缺点是：提拔导管的阻力较大，受槽孔深度限制，如：掌握不好混凝土初凝时间容易造成混凝土塌落现象。 6、特殊情况处理 塌孔的处理：槽孔侧壁坍塌的原因有多种，如泥浆的质量，地下的影响，槽段土体的组成和密实度，孔口地面的荷载等。笔者认为开槽机的动荷载和泥浆的质量是引起坍塌的主要原因，尤其对于
13、密实程度较差的坝体填筑砂卵石，在长期动荷载作用下极易坍塌。泥浆最重要的功能之一就是支撑孔壁，泥浆的密度越大，对槽壁的稳定越有利，而孔口的泥浆由于沉淀，会逐渐失去固壁作用。所以在施工过程中，要注意对开槽机及时进行保养维修，保持良好工况，减小振动。对泥浆及时进行补充和更换，保证孔内泥浆的质量。本工程发生的坍塌大都集中在 6#10#槽段，本段为除险加固工程新填筑段，均为导墙下浅部坍塌。漏浆和处理：本工程坝体和坝基覆盖层均为砂卵石，特别是坝体填筑料，限于当时的施工条件，坝体较为松散。据分析，漏浆多发生在坝体填筑基面处，最严重的漏浆发生在 8#槽段，在下游坝脚处可见泥浆渗出。对一般的漏浆采取投入木屑、黄
14、土或袋装膨润土的方式，并用钻头捣实以挤入缝隙，对严重的漏浆，可采用回填膨润土粉、草末、稻壳、石灰、或孔底灌注纯水泥浆加速凝剂处理、灌注低标号混凝土等堵搴，达到一定强度后从新抓挖。 7、质量检查 7.1 槽孔偏斜：QUY50A 液压槽机开槽在造孔过程中易受地质条件的影响而使槽位出现偏斜，因此在施工过程中要定期检查偏斜情况，并及时纠偏。终槽验收时一般采用重锤法测量槽斜，即在所检查的槽内吊入重物，每 2m 测量一次钢绳的偏差，从而推算出该段的槽斜率。7.2 入岩深度：针对不同的基岩面设计对防渗墙嵌入弱风化岩的深度有不同要求，基岩面控制难度较大，必须增加取样频率，在接近设计提供的地质剖面图入岩高程时，
15、每钻进 30cm 就取样一次，并且加强抽筒抽渣，使岩样能客观地反映基面情况。 7.3 墙体质量检测：本工程采用钻孔取芯的方式对混凝土防渗墙进行成墙质量检查，使用 300 型岩芯钻机在墙机上获取试样，通过对试样的检查试验，了解墙体混凝土的情况，如有无夹泥和水平冷缝、混凝土密实程度、强度等。这种检测方法的优点是比较简单直观，缺点是钻孔及试验时间长，检验的结果实际上是钻孔通过部位的混凝土样本，另外，钻孔对墙体还有一定的削弱甚至破坏作用。有文献表明，由于受施工、养护条件的影响，结构混凝土强度一般仅为标准强度的 75%80%。而在泥浆中浇筑的混凝土强度更低于一般混凝土强度，而且强度的波动性大。所以当混凝
16、土强度低于 10mpa 时，不宜在墙体上取芯，并且不应当以钻孔取芯的抗压强度值作为评判防渗墙混凝土强度是否合格的标准。 8、经验与体会 防渗墙作为病险中、小型土石坝防渗处理方案，从水库的长远运行情况及起到的作用来看，是较好的防渗措施。塑性混凝土具有弱性模量低、极限应变大、对周围土体的适应性强、和易性能好、凝结时间较长、在施工中不易发生堵管和假凝事故的优点。同时具有成本低、成墙质量高、成墙整体性好、厚度均匀连续、质量可靠、防渗效果好、耐久性好等优点，在同类水利水电工程中具有推广应用的价值。但是在施工工艺中仍有需要改良部分： 在施工过程中发现，QUY50A 液压槽机开槽铲头为“桃”型结构，在开挖至
17、基岩面都会剩余四分之一圆弧形夹层；槽段之间下设隔离体的过程中不能保证孔斜率，再次开挖周边槽段时，隔离体的倾斜直接导致存在泥土夹层。故工程在建设过程中进行了改良，采用“两钻三抓”成槽，即对划分好的槽段接头处采用钢绳冲击式钻机钻孔，然后再进行液压式开槽机成槽。 2、本工程除险加固工程主体为输水洞工程的拆除重建，由于输水洞工程将坝体拆除，重新填筑，在塑性混凝土防渗墙开槽施工过程中，如果按照预先划分好的槽孔施工，极易坍塌，再有塑性混凝土防渗墙做在上顶宽度为 1m 粘土心墙上，设计防渗墙厚度为 0.5m，粘土心墙上部受到侧压力，在施工中的动荷载，致使开槽下部 56m 深度易塌方，经项目部与业主、设计、监理沟通协调，最终输水洞工程新填筑部位开槽为单槽开挖及浇筑，以保证墙体的连续性及整体截渗功用。 参考文献： 1 SL 17496水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范 2 SDJ1878水利水电工程施工地质规程 3 SD10883水工混凝土外加剂技术标准 4SDJ20782水工混凝土施工规范 5SL5293水利水电工程施工测量规程 6设计图纸要求。
