塑性混凝土防渗墙水库坝体加固施工质量控制研究

张艳丽

（海城市水利工程建设质量安全监督站，辽宁海城114200）

塑性混凝土防渗墙水库坝体加固施工质量控制研究

张艳丽

（海城市水利工程建设质量安全监督站，辽宁海城114200）

塑性混凝土在实际应用中，有弹性模量低、柔性良好、易形变等优势。在防渗设施中，因为塑性混凝土材质的防渗墙具有更加高效的防渗作用，所以在各项防渗、加固工程领域得到广泛应用。本文依托海龙川水库坝体现场施工为背景，通过对塑性混凝土防渗墙墙体材料性质与其性能指标的研究，提出一种防渗墙的施工工艺流程，对防渗墙质量进行更深的研究，提出一种防渗墙施工时遭遇特殊情况的处理方法，因此极大促进了塑性混凝土在防渗墙领域的深入研究和推广应用，为以后相似工程领域施工提供了理论指导和经验借鉴。

塑性混凝土；防渗墙；加固施工；质量控制

我国的水利工程得到不断发展，在水工建筑物中，塑性混凝土材质的防渗墙得到了大量的运用，如坝体基础竖直方向防渗、老旧水库维护、挡土墙、围堤及防渗等工程［1］。近年来，随着我国土石坝坝型应用的日益增多，在弹性模量方面，塑性混凝土所制防渗墙更小，并且刚性混凝土防渗墙有一系列的缺点，如形变变形小、应力集中、沉陷差大等，易出现墙体损坏、墙体与坝体无法连接等问题，一方面导致水库发生严重的灾害险情，另一方面威胁到下游人民生命财产安全［2-3］。

塑性混凝土的优点突出：水泥用量少，强度低、弹性模量小，因此具有很好的抗裂、抗变形能力，是一种新式柔性建筑材料。与一般混凝土相比较，它具备弹性模量小、适应极限量应变大、可适应于较大形变、防渗透性能强等特点，而且还有节省水泥用料、降低成本造价、施工简便易行等优势，因而在国内外的防渗墙工程材料领域得到了广泛的应用［4-5］，对促进塑性混凝土的理论研究与推广应用是具有深远意义。

1 工程概况

1.1 地形地质

海龙川水库地处海城市南部山岭区，库区源于海城河支流，流经岔沟镇海龙川村，距离海城市40km。海龙川水库主要由拦河大坝、输水洞、开敞式溢洪道组成。水库坝址以上河道总长约为2.3km，年平均径流量约为70万m3，水库集雨面积达到3km2。

该地区年平均降雨量为600～700mm，主要降水月份为7～9月，约占年平均降雨量的62%。水库原设计总库容21万m3，兴利库容10万m3，防洪库容为10万m3。水库规模为小（2）型水库，工程等别为Ⅴ等。

通过组织专家对水库大坝进行安全鉴定，鉴定结论如下：海龙川水库属三类坝，为病险水库，渗水情况严重，不能满足水库工程安全运行。因此，必须进行防渗加固处理。

1.2 塑性混凝土防渗墙墙体材料

土石坝的防渗墙材料是由塑性混凝土构成，塑性混凝土防渗墙所用水泥的强度等级大于P.042.5；防渗墙材料配合比通过试验确定。其技术指标见表1，施工阶段泥浆性能指标见表2所示。

表1 防渗墙技术指标表

2 塑性混凝土防渗墙施工质量控制

2.1 固壁泥浆

（1）固壁泥浆，具有优良的物理特效、良好的流动性与稳定性。

表2 各阶段泥浆性能指标表

（2）泥浆制备材料依据地质环境、施工情况、成孔工艺、经济性能指标等影响因素进行选择，用膨润土进行造浆生产，再根据实际情形，考虑是否加入烧碱或CMC。

（3）使用新鲜出炉的膨润土泥浆必须经过充水过程。泥浆放在储浆池内时要经常性的搅拌，预防沉淀，使泥浆各项指标相同。

（4）泥浆净化回收，重复使用。此过程的重点是检验回收后的泥浆是否符合要求，只有合格的泥浆方可再次使用。

2.2 槽段建造

（1）裸露部分直接进行开挖并浇筑，即先打碎强风化层内3m以上，使岩层上形成一个槽，再进行塑性混凝土的浇筑，从而使防渗墙具有完整性和连续性［6］。

（2）每条槽段建设长度考虑的要素：塑性混凝土浇灌强度、导管位置、施工方位、施工环境、地质构造、成孔方式、工作时间等；槽段的施工方式为二序施工；通过每个槽段长度划分，从而保证槽段孔壁稳定、塑性混凝土灌注性能好［7］。

①槽段的中心线位置误差小于±3cm。

②槽孔平整垂直，防止偏斜，每个孔的斜率应小于0.4%，当出现比较特殊情况（如孤石、漂石地层及基岩面等倾斜角度远远大于规定值），孔斜率应小于0.8%；此外，槽孔壁也应整平。不同槽段的接头孔轴线的偏差应小于设计值的1/3厚度，同时还要求确保墙体设计厚度。

（3）槽段深度

①塑性混凝土防渗墙的墙体底部高程值需要到达设计的高程值。

②孔道的深度到达预先设计的基岩面时，开始取样研究，再依照岩体样本的属性确定基岩面的位置；与相邻孔基岩面的高程值相比较，通过以往的钻进深度进行最后的基岩面确定。

（4）终孔及清孔

①终孔时需要检查一遍孔位、孔深、槽孔宽度及孔斜的合格度，然后报告现场监理工程师进行整体的检查验收，待监理工程师确认达标后方可进行清孔换浆的工序。

②在清孔换浆结束后，检查是否合格：孔道最底端的淤泥厚度≤10.0cm；孔内含砂量≤10.0%；粘结度≤30s；泥浆比重≤1.3g/cm3。

③槽孔验收合格之后的4h内应立即进行塑性混凝土的灌注。如有特殊情况使得必须推迟灌注时间，则需要进行重新检验，如不达标，需清孔重灌［8］。

2.3 预埋灌浆管

防渗墙厚0.6m，在墙体内预埋直径为90mm的钢管做灌浆孔。

（1）设计钢筋笼内支框架的宽度为0.4m，初步将布置钢管贴焊在钢筋笼中心位置，安装时，在钢筋上的钢管无需固定。钢筋支架可用钢筋桁架和固定好的预埋管连成一个稳定性的整体。

（2）钢筋支架及桁架制作

根据图纸上的设计，在施工现场制作钢筋支架，每节长度为6m，上、下钢筋支架用钢筋桁架和固定好的预埋管相连，整体长度不大于12m。

（3）预埋灌浆钢管

孔底和孔顶的预埋管固定在钢筋支架内侧的钢筋骨架上，灌浆钢管与钢筋桁架通过焊接相连。此外，槽段长度及管距距离决定钢筋桁架宽度［9］。

桁架与预埋管在现场进行加工处理，并在现场制作桁架，桁架的每节长度要求为12m。孔口在施工现场进行对接，孔口成为一个整体后由吊车放入槽内，要求其弯曲度程度不得大于1%。塑性混凝土防渗墙施工工艺见图1所示。

3 加固效果检验

3.1 墙体外观质量检查

通过布置在已建防渗墙上的13个探坑对其进行外观质量检查，探坑开挖：长×宽×深=4.0m ×3.5m×2.0m，主要检查部位包括：相邻墙体及单元墙体的接缝位置。通过对现场检查情况进行分析可知。

（1）防渗墙表面无孔洞、蜂窝等情况，墙体本身坚硬，骨料分布平整良好，疏松点极少；

（2）防渗墙接头处，缝面接合处咬合紧密；

（3）防渗墙单、群桩的搭接厚度为53.1cm，大于40cm；桩径大于60cm，垂直度均符合设计要求。

3.2 钻孔注水试验

防渗墙施工完成后，进行钻孔取芯及注水试验，通过布置2个检查孔（J#12和J#17）完成试验。注水方式采用静压注水，孔径105～90cm，深5.5～8.5m。试验情况汇总表见表3。

图1 塑性混凝土防渗墙施工流程图

表3 取芯试样抗压及注水试验情况表

通过分析上表可知：试验过程中的渗透系数均小于1×10-6cm/s（设计渗透系数），抗压强度均大于3.0MPa（设计抗压强度）。试验数据表明：防渗墙混凝土材料级配良好，钻进过程连续平稳，墙体下部混凝土等材料胶结良好，无断桩、夹泥等事故，满足设计要求。

4 防渗墙施工特殊情况处理

4.1 墙段接头处理

本工程施工的存在的最大技术难题为接头处理问题，接头的处理是否恰当对工期、施工质量都有影响，究其原因是每个槽孔的孔径大、每段防渗墙墙体较深、施工地点地层复杂，而且砂卵石的地层稳定性极差，成孔系数极高，此外，由于混凝土强度较高，使得孔斜率不易管控。另外，也考虑过其他施工方法，比如当使用混凝土全套接法时，会因为混凝土的强度高，进而使得成孔率极低，又造成混凝土的浪费，极其耽误工期；当使用接头管法时，尽管可减少施工工期，确保施工质量并降低一部分成本，然而，由于孔道较深、混凝土强度大、起拔吨位也大，外加造孔扩孔的因素影响，极有可能出现接头管铸管的现象；同样，在深度较大的孔段实施传统双反弧法比较落后，极易发生卡钻、埋钻的工程事故。因此有必要对传统施工工艺流程进行改进。本工程在接头管外表面包裹一层塑料泡沫，既保质又保量，还提高槽内的安全稳定性。

4.2 漏浆、塌孔处理

（1）成孔施工过程中，遇到少量混凝土漏浆的情况时，可使用加大泥浆比、投堵漏剂等方式进行处置，遇到大量混凝土漏浆的情况时，单个钻孔可填入粘土进行钻进治理，在槽孔内采取投料堵漏方法，同时把冲击反循环钻进方式改为冲击钻挤实钻进方式，从而保证孔壁、槽壁的安全性。

（2）如果河床覆盖层级不同，部分区域架空比较突出，在成孔中易造成塌孔现象。当有一点塌孔现象的痕迹时，应立即回填黏性土、柔性材料或标号低混凝土进行回填治理，当出现塌孔的现象，应在孔口设置钢筋支撑，确保槽口安全性；如果塌孔特别严重，可用灰浆填孔后再造新孔。

（3）漂孤石处理

在成孔施工中，当出现石块影响施工进展时，应在保证孔壁安全稳固的情况下，可用聚能、钻孔爆破方式处理，孔壁不安全稳定时，可用人工锤砸进行处理。

（4）浇筑事故处理

当出现混凝土浇筑质量事故时，首先采用清孔重筑混凝土的举措；遇到清除混凝土比较困难时可先在上游一侧修一条防渗墙，或者灌浆、高喷等方式补修混凝土墙，并且要求新、旧墙之间的相连更为紧密。在修整任何墙体之前，要经监理方和设计方的批准，并且所修整的墙体要有质量保障。

5 结语

塑性混凝土自身有弹性模量低、应变大及抗渗强的特点，同时对四周土体具有的适应能力强、和易性好、成本造价低、所成墙体质量好、整体性能强、厚度分布均匀且连续、质量优越、防渗能力强等优点，可实现工程中对混凝土变形要求高和抗渗性强的施工要求。本文研究了塑性混凝土防渗墙墙体材料各项技术指标，提出了防渗墙施工工艺，深入研究了防渗墙中的施工质量及其控制要点，并且给出了几种应对特殊施工情况时的处理方案，对塑性混凝土防渗墙深入研究和推广应用具有重要意义。

［1］王家柱.塑性混凝土防渗墙的设讨及施工工艺［J］.建筑技术开发，2013，40（05）：37-39.

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［3］张波子.岗南水库水源保护浅议［J］.水利建设与管理，2011（07）：74-75.

［4］李晶.大连地区农业活动面源污染与水环境状况分析［J］.水土保持应用技术，2015（03）：48-49.

［5］王晨.保持水环境实验室质量管理体系持续有效运行的重要环节［J］.水利技术监督，2012（05）：15-17.

［6］薛云峰.混凝土防渗墙质量控制及检测技术研究［D］.中南大学，2007.

［7］段海玲.册田水库坝体塑性混凝土防渗墙施工技术简述［J］.山西水利，2014（08）：23-24.

［8］李孝成.风化土塑性混凝土防渗墙材料的试验研究及应用［J］.人民珠江，2012（06）：37-39.

［9］楼加丁，刘骅标，叶勇.黏土混凝土防渗墙检测技术研究及应用［J］.四川水力发电，2015，34（06）：164-168.

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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

张艳丽（1978年—），女，工程师。