淺析水工建筑塑性混凝土防滲墻施工技術

梁明毅

（廣東省水利水電建設有限公司，廣東 廣州 510635）

《水電水利工程混凝土防滲墻施工規范》（DL/T 5199-2004）將混凝土防滲墻定義為，利用鉆孔或挖槽機械，在地基或壩體中通過泥漿護壁手段，挖出槽孔并澆筑混凝土而形成的地下連續墻；而塑性混凝土是指水泥用量相對較低，摻加膨潤土、黏土等材料而形成的低強度、低彈模、大應變的混凝土。塑性混凝土防滲墻是針對剛性混凝土防滲墻存在不足而發展起來的，后者從上世紀50年代就獲得廣泛應用，但也因為墻體剛性大、易開裂破壞，并且因水泥、鋼筋用量大，導致造價較高。這些不足恰恰是塑性混凝土防滲墻的優點，因為塑性混凝土的變形模量與周圍土體的變形模量相近，兩者變形比較協調，從而改善了應力狀態，同時由于節省了水泥和鋼筋，也降低了工程造價，因而從20世紀80年代以來受到國內外關注和重視。

1 塑性混凝土防滲墻技術特點

1.1 塑性混凝土材料組成

塑性混凝土與普通混凝土的材料組成，除黏土、膨潤土以外，其他組分都有，否則也不能稱之為混凝土，但數量比例有明顯差別。普通混凝土中水泥用量大約350kg/m3，塑性混凝土水泥用量一般不超過210kg/m3，通常在100kg/m3～150kg/m3。如果把膨潤土、黏土和粉煤灰也歸入膠凝材料，那么膠凝材料總量約170kg/m3～400kg/m3，膨潤土和黏土合量約為膠凝材料總量的40%～70%。砂石骨料用量約1000kg/m3～1700kg/m3。水的用量與膨潤土、黏土的吸水量有關，也與水泥品種有一定關系，水膠比通常在0.8～3.0之間，大多在1.0～2.0之間。此外，塑性混凝土同普通混凝土一樣可以使用外加劑，如減水劑、緩凝劑、引氣劑等，而且外加劑對改善塑性混凝土性能幫助很大。

1.2 塑性混凝土防滲墻工作機理

眾所周知，膨潤土和黏土材料都有很好的抗滲能力，所以塑性混凝土摻入膨潤土和黏土一般不會降低抗滲性能。通常塑性混凝土的滲透系數在5×10-6～5×10-9。在塑性混凝土中，水泥凝結硬化以后起到網狀骨架的作用，黏土顆粒均勻分散在混凝土結構中，發揮著阻水和增加混凝土結構柔性的作用。塑性混凝土的防滲效果很大程度取決于各組分材料的性質、用量與分散均勻性。從抗滲角度看，膨潤土優于普通黏土，鈉基膨潤土優于鈣基膨潤土。在滿足塑性混凝土稠度的基礎上，嚴格控制水膠比是提高混凝土抗滲能力的重要途徑。

1.3 塑性混凝土防滲墻施工工藝

塑性混凝土防滲墻的施工方法與普通混凝土防滲墻施工方法并無本質差別，按照DL/T 5199-2004規定，施工內容包括施工平臺與導墻、泥漿制備、造孔成槽、泥漿護壁、混凝土澆筑等。施工平臺用于人員、設備和車輛行走，故應堅固、平整，寬度尺寸應滿足施工要求。平臺通常采用混凝土板塊，并設排漿溝。導墻用于鉆具導向、保護槽口和承重，一組對稱導墻就形成導槽，導槽中心線與防滲墻中心線是重合的，導槽凈寬應比防滲墻大10cm～20cm，深度在1.2m～1.8m之間。由于導墻要承受較大的施工荷載，所以一般采用鋼筋混凝土澆筑。造孔成槽的方法很多，應根據地層特性、開挖深度、墻厚與強度、施工條件、設備性能等因素選擇適宜的方法，常用的成槽方法有鉆劈法、鉆抓法、抓取法、銑槽法、射水成槽法、鋸槽法等。為了避免槽孔坍塌并保持孔壁穩定，一般需要泥漿護壁，護壁泥漿要求密度小、穩定、沉渣少，通常采用黏土、膨潤土配制。混凝土澆筑是防滲墻施工的關鍵環節，一般采用泥漿下直升導管法澆筑，依靠導管內混凝土重度大于管外泥漿的性質，不斷擠占并置換槽孔內泥漿，隨著混凝土液面的升高，導管也逐漸提升，所以稱為直升導管法。開澆時要在導管內壓入木球，灌入水泥砂漿，再灌進混凝土。澆筑應連續進行，并且混凝土上升速度不得小于2.0m/h。與泥漿接觸的混凝土受到稀釋和沉渣影響，質量有所下降，為此一般應在設計高程上再澆筑0.5m左右，以便將來鑿出表層質量較差的混凝土，以確保防滲墻整體質量合乎要求。

2 塑性混凝土防滲墻施工技術應用

2.1 工程概況

某供水渠道倒虹吸工程管段總長約500m，管身采用箱形鋼筋混凝土結構。地層結構復雜，覆蓋物為第四系卵石、砂壤土、粉質壤土以及第三系泥灰巖、黏土巖等，由于清理基面時發現大量溶蝕槽，里面充填軟塑-流塑狀軟黏土，強度很低，無法滿足地基承載力和防滲性要求。經過綜合分析，決定采用塑性混凝土防滲墻進行全封閉處理。設計目標：墻厚0.6m，抗壓強度2MPa～5MPa，滲透系數小于n×10-6cm/s，彈模小于1GPa，槽孔深入黏土巖3m。

2.2 施工方法

導向槽采用C25鋼筋混凝土結構，斷面形式為直角梯形，槽口寬80cm，槽深100cm，鉆機施工平臺寬5m，倒漿平臺寬4.5m，排漿溝寬50cm，并在施工平臺上鋪輕軌。采用鉆劈法工藝，鉆機型號為CK-1800，鉆頭直徑為60cm。每個槽段有6個主孔和5個副孔，主孔間距108cm。鉆主孔至終孔，經檢查合格后劈打副孔。護壁泥漿選用黏粒＞50%、塑性指數＞17、含砂量＜5%的黏土配制而成。混凝土澆筑采用導管直升法，混凝土配比（kg/m3）為：P.O32.5水泥176，膨潤土118，砂885，碎石886，外加劑2.21，水235；混凝土坍落度18～22cm。混凝土澆筑置換出的泥漿及時回收，混凝土面至槽口3～5m時放緩澆筑速度，抽出稠泥漿并抬高管口。槽段連接采用鉆鑿法施工，一期槽段澆筑12h后根據混凝土強度進行二期槽段造孔，并在一期混凝土上套打一鉆，以實現兩期槽段可靠連接。通過鉆芯取樣、試驗以及注水試驗，芯樣強度達到3.5MPa～4.8 MPa，滲透系數（1.31～7.52）×10-6cm/s，均達到設計要求。

結語

隨著越來越多的水工建筑應用塑性混凝土防滲墻技術，該技術的優越性不斷展現出來，但是可靠的施工質量仍需通過合理選擇施工參數以及精心施工來實現，不顧地基狀況和施工條件，僅僅為了降低工程造價而采用該技術，很難收到預期效果。

[1]蘇淵.塑性混凝土防滲墻對土石壩穩定性的影響分析[D].濟南：山東大學土建與水利學院，2013.

[2]丁劍波，陳敏，孟旗幟.溶蝕軟弱地基內塑性混凝土防滲墻施工技術[J].湖南水利水電，2013.