塑性混凝土防滲墻水庫壩體加固施工質量控制研究

張艷麗

（海城市水利工程建設質量安全監督站，遼寧海城114200）

塑性混凝土防滲墻水庫壩體加固施工質量控制研究

張艷麗

（海城市水利工程建設質量安全監督站，遼寧海城114200）

塑性混凝土在實際應用中，有彈性模量低、柔性良好、易形變等優勢。在防滲設施中，因為塑性混凝土材質的防滲墻具有更加高效的防滲作用，所以在各項防滲、加固工程領域得到廣泛應用。本文依托海龍川水庫壩體現場施工為背景，通過對塑性混凝土防滲墻墻體材料性質與其性能指標的研究，提出一種防滲墻的施工工藝流程，對防滲墻質量進行更深的研究，提出一種防滲墻施工時遭遇特殊情況的處理方法，因此極大促進了塑性混凝土在防滲墻領域的深入研究和推廣應用，為以后相似工程領域施工提供了理論指導和經驗借鑒。

塑性混凝土；防滲墻；加固施工；質量控制

我國的水利工程得到不斷發展，在水工建筑物中，塑性混凝土材質的防滲墻得到了大量的運用，如壩體基礎豎直方向防滲、老舊水庫維護、擋土墻、圍堤及防滲等工程［1］。近年來，隨著我國土石壩壩型應用的日益增多，在彈性模量方面，塑性混凝土所制防滲墻更小，并且剛性混凝土防滲墻有一系列的缺點，如形變變形小、應力集中、沉陷差大等，易出現墻體損壞、墻體與壩體無法連接等問題，一方面導致水庫發生嚴重的災害險情，另一方面威脅到下游人民生命財產安全［2-3］。

塑性混凝土的優點突出：水泥用量少，強度低、彈性模量小，因此具有很好的抗裂、抗變形能力，是一種新式柔性建筑材料。與一般混凝土相比較，它具備彈性模量小、適應極限量應變大、可適應于較大形變、防滲透性能強等特點，而且還有節省水泥用料、降低成本造價、施工簡便易行等優勢，因而在國內外的防滲墻工程材料領域得到了廣泛的應用［4-5］，對促進塑性混凝土的理論研究與推廣應用是具有深遠意義。

1 工程概況

1.1 地形地質

海龍川水庫地處海城市南部山嶺區，庫區源于海城河支流，流經岔溝鎮海龍川村，距離海城市40km。海龍川水庫主要由攔河大壩、輸水洞、開敞式溢洪道組成。水庫壩址以上河道總長約為2.3km，年平均徑流量約為70萬m3，水庫集雨面積達到3km2。

該地區年平均降雨量為600～700mm，主要降水月份為7～9月，約占年平均降雨量的62%。水庫原設計總庫容21萬m3，興利庫容10萬m3，防洪庫容為10萬m3。水庫規模為小（2）型水庫，工程等別為Ⅴ等。

通過組織專家對水庫大壩進行安全鑒定，鑒定結論如下：海龍川水庫屬三類壩，為病險水庫，滲水情況嚴重，不能滿足水庫工程安全運行。因此，必須進行防滲加固處理。

1.2 塑性混凝土防滲墻墻體材料

土石壩的防滲墻材料是由塑性混凝土構成，塑性混凝土防滲墻所用水泥的強度等級大于P.042.5；防滲墻材料配合比通過試驗確定。其技術指標見表1，施工階段泥漿性能指標見表2所示。

表1 防滲墻技術指標表

2 塑性混凝土防滲墻施工質量控制

2.1 固壁泥漿

（1）固壁泥漿，具有優良的物理特效、良好的流動性與穩定性。

表2 各階段泥漿性能指標表

（2）泥漿制備材料依據地質環境、施工情況、成孔工藝、經濟性能指標等影響因素進行選擇，用膨潤土進行造漿生產，再根據實際情形，考慮是否加入燒堿或CMC。

（3）使用新鮮出爐的膨潤土泥漿必須經過充水過程。泥漿放在儲漿池內時要經常性的攪拌，預防沉淀，使泥漿各項指標相同。

（4）泥漿凈化回收，重復使用。此過程的重點是檢驗回收后的泥漿是否符合要求，只有合格的泥漿方可再次使用。

2.2 槽段建造

（1）裸露部分直接進行開挖并澆筑，即先打碎強風化層內3m以上，使巖層上形成一個槽，再進行塑性混凝土的澆筑，從而使防滲墻具有完整性和連續性［6］。

（2）每條槽段建設長度考慮的要素：塑性混凝土澆灌強度、導管位置、施工方位、施工環境、地質構造、成孔方式、工作時間等；槽段的施工方式為二序施工；通過每個槽段長度劃分，從而保證槽段孔壁穩定、塑性混凝土灌注性能好［7］。

①槽段的中心線位置誤差小于±3cm。

②槽孔平整垂直，防止偏斜，每個孔的斜率應小于0.4%，當出現比較特殊情況（如孤石、漂石地層及基巖面等傾斜角度遠遠大于規定值），孔斜率應小于0.8%；此外，槽孔壁也應整平。不同槽段的接頭孔軸線的偏差應小于設計值的1/3厚度，同時還要求確保墻體設計厚度。

（3）槽段深度

①塑性混凝土防滲墻的墻體底部高程值需要到達設計的高程值。

②孔道的深度到達預先設計的基巖面時，開始取樣研究，再依照巖體樣本的屬性確定基巖面的位置；與相鄰孔基巖面的高程值相比較，通過以往的鉆進深度進行最后的基巖面確定。

（4）終孔及清孔

①終孔時需要檢查一遍孔位、孔深、槽孔寬度及孔斜的合格度，然后報告現場監理工程師進行整體的檢查驗收，待監理工程師確認達標后方可進行清孔換漿的工序。

②在清孔換漿結束后，檢查是否合格：孔道最底端的淤泥厚度≤10.0cm；孔內含砂量≤10.0%；粘結度≤30s；泥漿比重≤1.3g/cm3。

③槽孔驗收合格之后的4h內應立即進行塑性混凝土的灌注。如有特殊情況使得必須推遲灌注時間，則需要進行重新檢驗，如不達標，需清孔重灌［8］。

2.3 預埋灌漿管

防滲墻厚0.6m，在墻體內預埋直徑為90mm的鋼管做灌漿孔。

（1）設計鋼筋籠內支框架的寬度為0.4m，初步將布置鋼管貼焊在鋼筋籠中心位置，安裝時，在鋼筋上的鋼管無需固定。鋼筋支架可用鋼筋桁架和固定好的預埋管連成一個穩定性的整體。

（2）鋼筋支架及桁架制作

根據圖紙上的設計，在施工現場制作鋼筋支架，每節長度為6m，上、下鋼筋支架用鋼筋桁架和固定好的預埋管相連，整體長度不大于12m。

（3）預埋灌漿鋼管

孔底和孔頂的預埋管固定在鋼筋支架內側的鋼筋骨架上，灌漿鋼管與鋼筋桁架通過焊接相連。此外，槽段長度及管距距離決定鋼筋桁架寬度［9］。

桁架與預埋管在現場進行加工處理，并在現場制作桁架，桁架的每節長度要求為12m。孔口在施工現場進行對接，孔口成為一個整體后由吊車放入槽內，要求其彎曲度程度不得大于1%。塑性混凝土防滲墻施工工藝見圖1所示。

3 加固效果檢驗

3.1 墻體外觀質量檢查

通過布置在已建防滲墻上的13個探坑對其進行外觀質量檢查，探坑開挖：長×寬×深=4.0m ×3.5m×2.0m，主要檢查部位包括：相鄰墻體及單元墻體的接縫位置。通過對現場檢查情況進行分析可知。

（1）防滲墻表面無孔洞、蜂窩等情況，墻體本身堅硬，骨料分布平整良好，疏松點極少；

（2）防滲墻接頭處，縫面接合處咬合緊密；

（3）防滲墻單、群樁的搭接厚度為53.1cm，大于40cm；樁徑大于60cm，垂直度均符合設計要求。

3.2 鉆孔注水試驗

防滲墻施工完成后，進行鉆孔取芯及注水試驗，通過布置2個檢查孔（J#12和J#17）完成試驗。注水方式采用靜壓注水，孔徑105～90cm，深5.5～8.5m。試驗情況匯總表見表3。

圖1 塑性混凝土防滲墻施工流程圖

表3 取芯試樣抗壓及注水試驗情況表

通過分析上表可知：試驗過程中的滲透系數均小于1×10-6cm/s（設計滲透系數），抗壓強度均大于3.0MPa（設計抗壓強度）。試驗數據表明：防滲墻混凝土材料級配良好，鉆進過程連續平穩，墻體下部混凝土等材料膠結良好，無斷樁、夾泥等事故，滿足設計要求。

4 防滲墻施工特殊情況處理

4.1 墻段接頭處理

本工程施工的存在的最大技術難題為接頭處理問題，接頭的處理是否恰當對工期、施工質量都有影響，究其原因是每個槽孔的孔徑大、每段防滲墻墻體較深、施工地點地層復雜，而且砂卵石的地層穩定性極差，成孔系數極高，此外，由于混凝土強度較高，使得孔斜率不易管控。另外，也考慮過其他施工方法，比如當使用混凝土全套接法時，會因為混凝土的強度高，進而使得成孔率極低，又造成混凝土的浪費，極其耽誤工期；當使用接頭管法時，盡管可減少施工工期，確保施工質量并降低一部分成本，然而，由于孔道較深、混凝土強度大、起拔噸位也大，外加造孔擴孔的因素影響，極有可能出現接頭管鑄管的現象；同樣，在深度較大的孔段實施傳統雙反弧法比較落后，極易發生卡鉆、埋鉆的工程事故。因此有必要對傳統施工工藝流程進行改進。本工程在接頭管外表面包裹一層塑料泡沫，既保質又保量，還提高槽內的安全穩定性。

4.2 漏漿、塌孔處理

（1）成孔施工過程中，遇到少量混凝土漏漿的情況時，可使用加大泥漿比、投堵漏劑等方式進行處置，遇到大量混凝土漏漿的情況時，單個鉆孔可填入粘土進行鉆進治理，在槽孔內采取投料堵漏方法，同時把沖擊反循環鉆進方式改為沖擊鉆擠實鉆進方式，從而保證孔壁、槽壁的安全性。

（2）如果河床覆蓋層級不同，部分區域架空比較突出，在成孔中易造成塌孔現象。當有一點塌孔現象的痕跡時，應立即回填黏性土、柔性材料或標號低混凝土進行回填治理，當出現塌孔的現象，應在孔口設置鋼筋支撐，確保槽口安全性；如果塌孔特別嚴重，可用灰漿填孔后再造新孔。

（3）漂孤石處理

在成孔施工中，當出現石塊影響施工進展時，應在保證孔壁安全穩固的情況下，可用聚能、鉆孔爆破方式處理，孔壁不安全穩定時，可用人工錘砸進行處理。

（4）澆筑事故處理

當出現混凝土澆筑質量事故時，首先采用清孔重筑混凝土的舉措；遇到清除混凝土比較困難時可先在上游一側修一條防滲墻，或者灌漿、高噴等方式補修混凝土墻，并且要求新、舊墻之間的相連更為緊密。在修整任何墻體之前，要經監理方和設計方的批準，并且所修整的墻體要有質量保障。

5 結語

塑性混凝土自身有彈性模量低、應變大及抗滲強的特點，同時對四周土體具有的適應能力強、和易性好、成本造價低、所成墻體質量好、整體性能強、厚度分布均勻且連續、質量優越、防滲能力強等優點，可實現工程中對混凝土變形要求高和抗滲性強的施工要求。本文研究了塑性混凝土防滲墻墻體材料各項技術指標，提出了防滲墻施工工藝，深入研究了防滲墻中的施工質量及其控制要點，并且給出了幾種應對特殊施工情況時的處理方案，對塑性混凝土防滲墻深入研究和推廣應用具有重要意義。

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［6］薛云峰.混凝土防滲墻質量控制及檢測技術研究［D］.中南大學，2007.

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A

1008-1305（2017）01-0004-03

DO I:10.3969/j.issn.1008-1305.2017.01.002

2016-10-18

張艷麗（1978年—），女，工程師。