监理人员在塑性混凝土防渗墙工程中的作用

程 东

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1990年才首次建成福建省水口水电站主围堰塑性混凝土防渗墙,防渗效率达98%,取得较好效果。自那以后很多水利工程相继采用了塑性混凝土,如:山西省册田水库防渗墙、北京市十三陵水库防渗墙、河南省小浪底水利枢纽上游围堰防渗墙及长江三峡大江围堰防渗墙等。塑性混凝土防渗墙的施工有着严格的施工质量要求,在施工过程中,监理人员应把握施工质量标准,认真履行监督义务,确保工程质量。

1 混凝土防渗墙发展简介

混凝土防渗墙适用于土石坝及堤防地基的防渗处理、混凝土闸坝的地基防渗处理、土石围堰堰体和堰基的防渗处理、病险水库坝体和坝基处理等工程。混凝土防渗墙由于具有承受水头大、防渗性能可靠、适合各种地层等优点而被国内外水利水电工程广泛采用。

防渗墙材料按照抗压强度和弹性模量,可以分为刚性混凝土和柔性混凝土。

混凝土防渗墙按材料性质分为普通混凝土、粘土混凝土、塑性混凝土、固化灰浆、自凝灰浆等几类。

混凝土防渗墙是指利用钻孔、挖槽机械,在松散透水地基或坝(堰)体中以泥浆固壁,挖掘槽形孔或连锁桩柱孔,在槽(孔)内浇筑水下混凝土或回填其他防渗材料成具有防渗功能的地下连续墙。它是防止渗漏、保证地基稳定和堤坝安全的工程措施。

2 塑性混凝土简介

塑性混凝土的特点是抗压强度不高,一般可控制在 R28=0.5 MPa～2 MPa,弹性模量较低,一般可控制在E28=300 MPa～2 000 MPa,渗透系数 K=1×10-7cm/s～1×10-6cm/s。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,能在不需提高混凝土的等级或增加钢筋笼的情况下确保墙体不被外力破坏,故能大大节省工程投资。

塑性混凝土的配合比与常规混凝土的配合比间存在较大差异。常规混凝土具有成熟的经验配合比,而塑性混凝土的发展史短,缺乏经验配合比,已建工程中塑性混凝土的防渗墙的配合比存在较大差异。影响塑性混凝土防渗墙弹性模量的因素较多,这就决定了塑性混凝土配合比设计的难度和复杂性,需要花费更多的时间和人力物力。同时,基础防渗墙工程往往从工程一开始就组织施工(基础工程施工是关键工序),因此为确保工程的正常顺利开展,设计单位应事先根据当地的砂石骨料和水泥品种进行塑性混凝土的室内配合比试验,确定塑性混凝土防渗墙的配合比。塑性混凝土防渗墙还有其他指标,如渗透系数或抗渗标号、坍落度、扩散度等,在工程施工中,承包商应根据设计提供的配合比和技术要求进行现场混凝土配合比的复核试验,以确定塑性混凝土施工配合比和最佳施工参数。

3 监理人员在塑性混凝土防渗墙工程中的监督作用

3.1 现场开工审查

承包人防渗墙施工准备工作完成后,应向监理机构提交工程开工报审表,经监理机构审核批准。监理人员应在以下几个方面进行严格审核,确认符合要求后,签发开工令。

1)承包人中标后的施工方案、施工措施计划、施工进度计划等技术文件是否完成并提交监理机构审批;2)承包人派驻现场的主要管理人员、技术人员数量及资格是否与批准的施工组织设计一致,如有变化,重新审查并报监理机构认定;3)承包人进场的施工人员、混凝土拌制、泥浆拌制、泥浆净化回收系统等设备的数量和规格性能是否符合施工合同的约定;4)承包人的质量保证体系、安全及环境保护措施是否落实;5)场内道路、供水、供电、供风等施工辅助设施是否准备就绪;6)防渗墙施工7 d前,承包人应对防渗墙轴线、高程、槽孔孔位进行实地放样,并将放样成果报监理机构审核批准;7)用于制备防渗墙体和泥浆的原材料(水泥、粘土、膨润土、粗细骨料等)、构配件的数量、规格、性能是否符合设计文件要求,是否有出厂合格证及复检资料,原材料储量是否满足工程开工及后续施工的需要;8)承包人试验室条件是否符合有关规定要求;岩芯钻或岩芯根管钻机性能和数量,是否满足先导孔、检查孔精度和防渗墙高峰作业要求;9)承包人是否已按合同文件的规定和设计施工图纸的要求进行了塑性混凝土室内和现场配合比试验,试验结果是否符合设计要求,是否报送监理机构审批;10)承包人是否将造孔、固壁泥浆、墙体混凝土浇筑等施工工艺参数报送监理人员审核批准。

3.2 施工过程质量控制

在施工上,塑性混凝土防渗墙的质量控制与普通混凝土和高强度混凝土基本相同,但应针对塑性混凝土防渗墙墙体自身的特点,采取一些专门控制措施。防渗墙工程是重要的隐蔽工程,尤其是塑性混凝土防渗墙的强度和弹性模量等力学指标一般不宜通过打孔取芯检测,为确保施工质量,需要进行严谨的施工和有效的质量监控。

膨润土的掺入方式先后采用了两种方式:1)先将水泥、膨润土和砂石骨料混合干拌,然后加水进行搅拌;2)将膨润土加入专用水池中,进行充分搅拌并配制成一定浓度,然后加入砂石骨料和水泥进行拌合。施工过程中,在第一种方式下,膨润土经常形成粒径10 mm～30 mm的团块,不能形成泥浆,从而降低了膨润土在塑性混凝土中的作用,最终主要导致塑性混凝土弹性模量和强度增大。在第二种方式下,膨润土不出现结块现象,分散很均匀,不仅保证了塑性混凝土的拌合质量与试验结果一致,还增大了坍落度。因此,建议在塑性混凝土拌合过程中,膨润土采用湿掺法。

在施工准备充分的条件下,承包商就可以进行防渗墙施工。施工过程中,承包商应严格按监理工程师批准的施工组织设计进行施工,监理工程师应派出经验丰富的现场监理人员进行现场监理,并按重要隐蔽工程的要求实行旁站监理。作为塑性混凝土防渗墙,不仅具有普通混凝土防渗墙的一般施工要求,还应严格按以下方面进行施工和严格控制:

1)在每次进行塑性混凝土浇筑前,应严格仔细检查砂石骨料的粒径,确保砂石骨料的粒径与试验确定的配合比所要求的粒径一致。

2)膨润土若采用湿掺方式,应随时检查并控制液体浓度,确保实际掺入量与试验确定的配合比一致;若采用干掺方式,应考虑膨润土结块现象,实际掺入量应大于配合比量,具体量视拌合后结块现象而定。同时,应检查膨润土和水泥的保存质量。

3)在防渗墙墙体浇筑前,应根据《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》制定浇筑方案。若运输时间和浇筑时停留时间太长,塑性混凝土的坍落度和扩散度的损失较严重,因此在制定浇筑方案时应充分考虑混凝土的运输方式和入仓方式。

4)每个槽段在混凝土浇筑前,监理工程师应在现场监督承包商根据骨料的含水情况进行混凝土试拌,检查拌制混凝土的坍落度和扩散度。

5)在浇筑过程中,可能因某种因素导致混凝土坍落度和扩散度损失严重而不能满足混凝土的浇筑要求,发生这种情况严禁直接向混凝土中加水。

6)虽然塑性混凝土的扩散度较大,在浇筑过程中仍应确保混凝土面均匀上升,故应经常测量混凝土面高程,并及时填绘浇筑指示图。

7)塑性混凝土的坍落度损失快,为避免堵管事件,施工人员应经常提动导管(特别是浇筑速度较慢时),混凝土的拌合、运输应保证浇筑能连续进行。若因故中断,现场负责人员应根据具体情况及时采取应急措施进行处理。

8)若对浇筑完成的塑性混凝土防渗墙进行帷幕灌浆,应特别注意控制灌浆压力,防止防渗墙破坏。

3.3 质量检查、验收与评定

对混凝土防渗墙成墙质量的检查,现行采用的方法有钻孔取芯法、超声波法和地震透射层析成像(CT)法。对于塑性混凝土最好采用无损检测方法。

3.3.1 塑性混凝土防渗墙墙体质量检查内容

1)检查时间:塑性混凝土防渗墙墙身质量检查应在成墙1个月以后进行;2)检查方法:采用钻孔取芯、注水试验的方法进行;3)检查数量:在防渗墙范围内布置2个钻孔取样;4)检查内容:墙体的均匀性、物理力学指标、可能存在的缺陷和墙段接缝;5)检查完毕后,应对检查孔用压浆法认真封闭;6)检查标准:墙身渗透系数,K=5×10-7cm/s。

3.3.2 单元工程质量评定

单元工程划分:以每一施工槽孔为一单元(或扩大单元)工程。在槽孔的主要检查(测)项目符合标准的前提下,其他检查项目符合标准,且其他检测项目有70%及其以上符合标准的,评为合格;其他检测项目符合标准,且其他检测项目有90%及其以上符合标准的,评为优良。

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