谈塑性混凝土垂直钻孔取芯质量的影响

宁家骅 ，牟忠善 ，刘 英

（1.山东省水利勘测设计院，山东 济南 250013；2.南水北调济东局东湖水库建设处，山东 250000；3.山东省水利工程试验中心，山东 250013）

防渗墙工程的质量检查分为工序质量检查和墙体质量检查。工序质量检查在施工过程中进行，墙体质量检查在成墙后抽查。《水利水电基本建设工程单元工程质量等级评定标准 》（DL/T5113.1—2005）规定：“对于重要工程或经资料分析认为有必要对混凝土墙体进行取芯及注（压）水试验检查时，其检测数量由设计、监理和施工单位商定。”对防渗墙体取芯后进行物理力学性能试验所得到的成果，以及钻孔注水试验的成果，是评价墙体质量优劣的重要依据。但对薄层塑性混凝土防渗墙在成墙后对墙体采取垂直钻孔取芯及注水试验中，由于其强度和弹性模量等性能大大低于普通混凝土，加之墙体薄 （为了经济，墙厚设计采用30 cm），采用垂直钻孔取芯检查的方法存在诸多问题。下面根据多年的经验和相关资料，谈谈垂直钻孔取芯影响塑性混凝土防渗墙成墙检测质量的几点认识。

1 塑性混凝土基本特点

塑性混凝土是水泥用量较低，并掺加较多的膨润土、黏土等材料的大流动性混凝土，具有低强度、低弹模和大应变等特性。塑性混凝土也叫水泥膨润土。

塑性混凝土防渗墙是在普通混凝土防渗墙的基础上发展起来的，但他们之间的物理力学性能又有区别。塑性混凝土的强度和弹性模量等性能大大低于普通混凝土，具有较大的变形能力，能适应较大的由于沉降差和侧摩阻力对防渗墙产生的应力变形破坏，从而确保其工程功能。《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范SL174—1996》和《水电水利工程混凝土防渗墙施工规范DL/T5199—2004》的颁布，对指导水利水电行业防渗墙的施工，推广应用新技术、新材料和新工艺，保证工程质量起到了重要作用。

2 影响塑性混凝土垂直钻孔取芯质量的因素

1）塑性混凝土防渗墙材料由于配合比中每方塑性混凝土钙基膨润土掺加量达到130 kg/m3，形成其自身的结力小，使其抗压强度大大低于普通混凝土，阻抗力切割和扰动的性能较差。

2）为了经济，墙体厚度较薄，有的墙体厚度设计只有30 cm，加上施工预留范围只有34 cm，在垂直钻孔取芯钻机钻进过程中稍有偏斜即打穿墙体。

3）由于塑性混凝土存在黏滞性，施工采用在泥浆中导管式自主落体。塑性混凝土坍落度在200～250mm，扩散度为400～450 mm，其自身含水量大，处于过饱和状态，固结能力较普通混凝土缓慢很多，加之地下水位以下析水条件差，固结速率较慢，甚至1年以上仍有强度继续增加的趋势。

4）由于塑性混凝土水泥胶体掺加黏性土颗粒，在未完全达到析水结石的状态时，其黏结力较低，28 d抗压强度只有2～3 MPa，而作为粗骨料的石子为新鲜石灰岩，中强度坚硬岩石的抗压强度大约在30～80 MPa。在垂直钻孔取芯钻机钻进过程中，芯样结构受切割力不均匀的情况下，易形成破碎状，特别是垂直取芯深度较深时，芯样不易成型。

5）钻机的平稳和性能影响垂直钻孔取芯质量。在垂直钻孔取芯钻机钻进时，随着深度的增加，钻具和墙壁的接触面加大，摩阻力变大，轴向复摆范围加大，特别是在地下水位以下，墙体处于饱和状态，固结时间会大大增加，墙体固结强度逐渐变小，钻孔取芯较难。

6）采用垂直钻孔取芯方法，钻机钻进过程中必须用清水做循环水，循环清水比循环泥浆的浮托力小，加上钻具间隙小，较粗大岩屑不能有效地排放孔外；钻具的自重压力加上相对较大的轴向复摆，会造成塑性混凝土墙体切削破坏；另外，垂直钻孔取芯也会对粗骨料形成剥离，粗粒岩屑会残留孔内进一步造成对孔壁和要切削岩芯的破坏，易造成下部芯样不完整。

7）由于塑性混凝土防渗墙紧邻的坝体沉降原因，墙体受侧土压应力的作用，上部墙体在原基础上都有不同程度应力变形，钻进过程中的钻具轴向偏斜，加之是在薄层墙体中钻进，采用垂直钻孔取芯方法钻头极易钻出墙体外部。

3 结论及建议

1）对薄层塑性混凝土防渗墙在成墙后对墙体采取垂直钻孔取芯及注水试验，垂直钻孔取芯检查的方法不宜采用。2）工作需要取芯试验时，可在墙体侧面采取垂直墙面水平钻孔取芯，取芯检查时间在成墙龄期90 d以上为宜。取芯应遵循：一是尽量减少孔数；二是选择相应的设备和技术；三是实施前要有事后封闭钻孔的方案，以免对墙体质量留有隐患。3）建议尽量采用无损检测的方法，必要时可在浇注成墙时预留试验孔或埋设检测仪器。