塑性混凝土防滲墻在均質土壩中的施工實踐

喬東曉

（臨汾市引沁入汾和汾西灌區水利服務中心 山西臨汾 041000）

1 塑性混凝土防滲墻的工程特性

塑性混凝土是用黏土和膨潤土取代普通混凝土中的大部分水泥形成的一種柔性工程材料。相對于普通混凝土防滲墻，它對地層的適應性更強，彈性模量也低，適應地層及壩體變形能力強，極限應變較高，耐久、抗震、抗滲性能更好。因此在現有工程中被廣泛地應用。

2 某水庫工程地質情況、防滲方案選用和設計情況

某水庫工程壩址處地層為壤土、砂卵礫石（含漂石占5%～15%）層、黏土層，砂卵礫石層為中密、密實狀態，黏土層為密實狀態。經對高噴防滲墻和塑性混凝土防滲墻對比，壩基及壩肩滲漏處理選用了塑性混凝土防滲墻方案。

該水庫工程防滲墻布置在大壩軸線上游10 m處，范圍為樁號0-045～0+326，軸線總長371 m，墻厚0.8 m，墻底要求深入黏土層不小于2 m。塑性混凝土設計性能指標：1）28d 抗壓強度不小于3 MPa；2）彈性模量不大于2 000 MPa；3）滲透系數小于5×10-7cm/s。沿壩軸線方向布置分為五部分，即左岸壩肩段，樁號0-043～0+012；左岸壩坡段，樁號0+012～0+060；壩基段，樁號0+060～0+230；右岸壩坡段，樁號0+230～0+286；右岸壩肩段，樁號0+286～0+326。壩肩段墻深40.8～41.3 m，壩坡段墻深36.2～39.4 m，壩基段墻深15.5～18.9 m。

3 防滲墻施工過程

3.1 施工準備情況

1）塑性混凝土原材料：水泥選用復合42.5水泥，質量符合《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）標準要求；細骨料選用天然黃河砂，細度模數2.5～2.7，碎石選用襄汾產5～20 mm 連續級配石灰巖質碎石，粗細骨料質量均符合《水工混凝土施工規范》（SL677-2014）標準要求；膨潤土吸藍量不小于23 g/100 g，細度（180目）不小于95%，膠質價100 ml/15 g，膨脹容5 ml/g，黏土采用大壩左岸筑壩土場的紅黏土，膨潤土和黏土質量均符合《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規范》（SL174-2014）要求；外加劑選用引氣減水劑，減水率25%。

2）塑性混凝土配合比經過塑性混凝土配合比的試配，成果見表1。

表1 塑性混凝土配合比

3）防滲墻施工工藝流程：施工放線→導墻施工→施工平臺施工→泥漿池布設→沖擊鉆機軌道鋪設→沖擊鉆機安裝就位→鉆孔成槽→終孔驗收→清孔驗收→導管下設，拌合站準備→塑性混凝土澆筑。

3.2 導墻及施工平臺

施工導墻為背向雙倒“L”型C25 鋼筋混凝土結構，底寬1.5 m，高1.2 m，厚0.45 m，槽口寬0.9 m。導墻下游側布設排漿溝和沉淀池，上游側為鉆機移動平臺，場地碾壓密實后鋪設20 cm 厚的碎石墊層，墊層上鋪上方木和輕軌。

3.3 鉆孔成槽

槽孔建造方法采用鉆劈法，鑿孔設備選用2 臺CZ-20 鋼絲繩沖擊鉆機，圓形鉆頭。槽段劃分為一、二期槽孔，槽孔長度根據設計不同墻頂高程和墻深并結合施工實際，長度為5.6～8.8 m 不等，槽孔的主孔和副孔長度均為0.8 m。施工時2 臺鉆機同時鉆鑿1 個槽孔，先主孔后副孔，最后劈打小墻。施工中要求：槽孔保持平整垂直，孔位偏差不大于5 cm，孔斜率不大于0.4%，槽孔中任意高程水平斷面上不得有梅花孔、探頭石和波浪形小墻等，槽孔進入黏土層不小于2 m。

3.4 泥漿護壁

根據本工程地質情況，護壁泥漿主要采用的是黏土泥漿護壁。造孔中孔內泥漿面保持在導墻頂面以下30 cm，固壁泥漿在槽孔內制漿，黏土選用壩體左側筑壩土場開挖的紅黏土，個別槽孔填加一定的膨潤土保證固壁效果。泥漿比重控制在1.1～1.2 g/cm3，在造孔過程中，對有泥漿漏失的地層采取了預防措施，發現泥漿漏失及時堵漏和補漿。在導墻下游側設計沉淀池，及時排除棄渣。

3.5 終孔驗收

施工每完成1 個槽孔，均由監理工程師組織，建設單位代表、設計代表、施工單位質檢員共同對完成的槽孔進行聯合驗收，對孔位、槽孔長度、寬度、深度、孔斜率等各項質量指標逐一檢查記錄。

3.6 清孔驗收

清孔換漿采用撈砂筒撈渣法。具體做法：兩臺鉆機從槽孔一端和中部共同開始撈取沉渣，把槽中的大顆粒巖屑、泥塊及黏稠的泥漿撈出，每次鉆機移動不超過80 cm，如此重復至少兩遍撈取，直到孔底沉渣和孔內泥漿指標達到規范和設計要求為止。清孔驗收由建設單位組織，監理工程師、設計代表、施工單位質檢員共同對清孔完成的槽孔進行檢查，槽孔底部沉渣厚度，泥漿密度，稠度，含砂量等各項質量指標逐一檢查記錄，所有質量指標達到合格要求后聯合簽證。該水庫設計要求槽底沉渣厚度不大于10 cm，泥漿密度不大于1.3 g/cm3，含砂量不大于4%。

3.7 塑性混凝土澆筑

3.7.1 塑性混凝土拌制

塑性混凝土拌制使用一臺JS500 型強制式攪拌機，各種材料用量嚴格按施工配合比進行。袋裝水泥由人工加入，砂、碎石、水由電子計量加入，膨潤土和黏土采用濕摻法（澆筑混凝土前24 h 水悶土），運輸采用2 臺50 裝載機運輸?；炷涟韬衔锏娜肟滋涠瓤刂圃?80～220 mm，擴散度控制在340～400 mm。

3.7.2 塑性混凝土澆筑

槽孔清孔換漿結束并經驗收合格后，即可開始進行混凝土澆筑，混凝土澆筑采用水下直升導管法。根據槽孔長度配置2～3 套導管，導管入口設置漏斗以方便裝載機倒料。導管直徑250 mm，采用絲口連接，長度以3 m 為主，并有一定數量的2 m 和1.5 m 長度的導管，通過合理配置導管，使其底口至孔底的距離保持在20 cm 左右。導管安裝用沖擊鉆輔助下設?；炷灵_澆后，每30 min 左右測量一次混凝土面深度，發現混凝土面高差大于50 cm 時要及時采取措施進行調整，以防止混凝土產生橫向流動。同時控制導管埋入混凝土面深度不小于2 m 且不大于6 m。槽孔口設置蓋板，以防混凝土和其他雜物落入槽孔中，影響成槽質量，同時可以保證施工作業人員安全。澆筑過程中要不定時抽查混凝土的和易性，不合格的混凝土禁止澆入槽孔中，同時導管要多上下提動，以利于控制混凝土面不至高差過大，終澆時混凝土面要高于設計混凝土墻0.5 m。

3.8 墻段連接

該水庫工程塑性混凝土防滲墻墻段連接采用鉆鑿法套打一鉆的連接形式，一期槽孔混凝土終凝后方可鉆鑿二期槽孔，施工時盡量減小接頭套接孔位中心的偏差，確保墻體的連接質量。壩肩、壩基、壩坡段連接采用先期完成墻段用RTK 坐標定位，后期搭接1 m造孔的辦法確保搭接處墻段連接質量。

3.9 施工特殊情況處理

由于工程地質情況不同和施工中的不確定性，塑性混凝土施工中出現了幾次特殊情況，采取的處理方法如下。

1）樁號0+255～0+262.2 槽孔在鉆鑿中槽孔嚴重漏漿，槽孔塌陷，導墻下地層嚴重變形塌陷呈3 m 直徑坑，導墻嚴重變形。處理方法是拆除施工平臺及導墻，回填槽孔，重新澆筑導墻和砌筑施工平臺。

2）樁號0+040～0+048.8 槽孔在鉆鑿過程中，地層漏漿，導墻下地層變形、塌陷，但導墻變形不大。處理方法采用了向槽孔中灌入塑性混凝土、終凝后重新鉆鑿的措施，且再次鉆鑿時加大泥漿濃度，并在黏土泥漿中摻加膨潤土。

3）樁號0+055.2～0+062.4 槽孔在鑿孔過程中，鉆鑿至704 m 高程時，泥漿通過傾斜向上游側的砂礫層漏出。處理方法采用了在上游側用加長臂挖掘機挖一10 m 長的截滲槽，槽中灌入C20 普通混凝土，待混凝土終凝后形成一個小的防滲墻。隨后往槽孔中加注泥漿繼續鉆鑿。

4）一、二期槽孔套接接頭達不到設計要求的最小厚度時的處理方法。采用在最小斷面處加打一鉆，鉆頭直徑80 cm，孔口用直徑2 m，高1.5 m 的鋼筒護口。成孔后澆筑塑性混凝土。

4 質量檢查（測）與質量評定

4.1 塑性混凝土拌和物質量檢驗

該水庫工程塑性混凝土防滲墻工程共制作抗壓強度試件48 組，滲透系數試件16 組，彈性模量試件5組。檢驗結果：最小抗壓強度為2.6 MPa，最大抗壓強度為5.9 MPa，平均值3.6 MPa，標準差0.72 MPa，離差系數0.2，強度保證率95.3%；滲透系數最大值4.8×10-7cm/s，最小值6.1×10-8cm/s；彈性模量最大值1 910 MPa，最小值1 820 MPa。

4.2 墻體質量檢查（測）

1）滲透系數檢測

成墻28 d 以后對墻體進行了鉆孔注水試驗，通過對4 個墻段的注水試驗，測得滲透系數為4.45×10-7cm/s，1.4×10-7cm/s，2.1×10-7cm/s，2.4×10-7cm/s，均符合設計要求。

2）墻體連續性檢測

對墻體連續性用高密度電法進行了檢測，對檢測結果反饋的1 處墻體不連續（樁號0+192）信息進行開挖復查，發現該處段墻體不連續，一、二期槽孔不連接，對該處進行了補樁處理。

結合壩基防滲墻體截水槽開挖對成墻的質量檢查時發現1 處（樁號0+155）一、二期槽孔成墻連接厚度15～35 cm，對該連接處采用了補孔處理。

4.3 質量評定

該水庫工程塑性混凝土防滲墻共劃分為49 個重要隱蔽單元工程，施工中參建單位共同對每個槽孔終孔清孔進行聯合驗收，監理單位對塑性混凝土的澆筑進行了旁站，對混凝土試件取樣和檢測進行了全程跟蹤。工程質量評定嚴格按《水利水電工程施工質量檢驗與評定規程》（SL176-2007）進行了評定。經建設單位、監理單位、勘察設計單位、施工單位共同認定，單元工程質量全部合格。

5 結語

通過該水庫工程塑性混凝土防滲墻施工的實踐，進一步掌握了塑性混凝土防滲墻在不同地層狀態下的成槽、澆筑以及特殊情況處理的辦法，積累了一定的施工經驗。同時也用多種檢測方法結合對成墻質量進行檢測，對出現的質量問題進行了處理，也積累了經驗。下一步水庫蓄水后再進一步對設計和施工質量進行驗證。