塑性混凝土地连墙在软基防渗中的实施与思考

赵才全 徐光华 石 玮 杨维东

塑性混凝土是一种介于土与混凝土之间的柔性工程材料。由于塑性混凝土原材料增加了膨润土和外加剂等多元材料，因此在性质上也与普通混凝土有较大的不同，它具有低弹性模量和良好的塑性变形特性，另外塑性混凝土不仅能保证足够的力学强度，而且抗渗性尤佳，继而在水利水电工程中得到了广泛的应用。1994年，三峡二期围堰防渗墙中通过掺加粉煤灰等方式降低了水泥用量，有效降低了防渗墙的弹性模量并增加了抗渗性能。对于软基上砂性土所建造的水利工程塑性混凝土防渗地连墙也应运而生，本文侧重介绍塑性混凝土防渗地连墙在江苏省新孟河延伸拓浚工程界牌水利枢纽工程中的实施运用状况。

一、工程概况

新孟河延伸拓浚工程是《太湖流域水环境综合治理总体方案》《太湖流域防洪规划》《太湖流域及东南诸河水资源综合规划》等规划的流域骨干工程，也是2015年国务院明确的172项重大节水供水工程之一。2018年2月25日开工建设的界牌水利枢纽工程位于镇江市丹阳市界牌镇，是从长江引排水的龙头“口门”水利工程。规模为大（1）型Ⅱ等工程，场地抗震设防烈度为7 度。具有防洪、排涝、引水和通航等功能，有一座闸孔总净宽80m 的节制闸、一座总装机流量为300m3/s 的双向泵站以及一座VI 级船闸（16m×180m×3m）组成。附近同期设施的浦河闸是水系调整中的控制工程，闸总净宽为18m。

据工程勘探资料所揭示，在建工程的大部分土层为细粒土与不均匀系数小于5 的粗粒土，场地浅部土层的渗透变形类型主要为流土型。除地面（镇江吴淞高程系）▽4.1m 向下1 ～2m为粉质粘土（渗透系数为A×10-6cm/s）外，向下至▽-18.1m 以上为轻砂壤土（渗透系数为A×10-3cm/s），▽-18.1m再向下为相对不透水层土层。

二、地基处理

1.基础设计

由于现状软土地基不能满足工程设计承载力要求，故整个水利枢纽工程基础均采取桩基处理。其泵站底板、翼墙底板、交通桥底板、导航隔流墩和浦河闸底板以下基础，均布设钻孔混凝土灌注桩；清污机桥底板、节制闸底板、船闸闸首与闸室底板以下等都布置有水泥掺量20%三轴水泥搅拌桩基础。

2.防渗设计

为了解决工程正反水头差作用下软基砂性土的渗漏问题，设计针对工程结构不同部位的正反水头差防渗和抗震液化，实行不同的底板基础运用不同的围封处理方式。各建筑物同块底板的高水头（长江侧）方向与临土翼墙底板前趾下部采取的地基防渗围封是塑性混凝土地连墙形式；而建筑物底板低水头（新孟河侧）方向的齿坎下均为20%水泥掺量单排直径Φ65@45cm 三轴水泥搅拌桩套打地连墙围封形式。根据工程实践，在工程砂性土地基中实施三轴水泥搅拌桩套打形成地下防渗地连墙的原理与工艺、已有成熟的经验，下面就塑性混凝土防渗地连墙实施进行分析。

表1 塑性混凝土试验配合比表

表2 塑性混凝土抗渗性能、弹模及强度试验结果表

表3 芯样抗压强度检验结果表

表4 塑性混凝土地连墙及搅拌桩围封渗透系数检验成果表

界牌水利枢纽工程地下防渗体均从工程底板底齿坎交接处向下设至▽-20.0m 深度，塑性混凝土防渗地连墙厚40cm。

三、塑性混凝土成墙原理

采用上海金泰SG-35液压抓斗机，在施工区域地基防渗处理部位利用预先浇筑好上口“┐┌”形钢筋混凝土导槽内抓挖泥土（导槽内侧净宽应比抓斗机头宽6～10cm），抓泥土的深度与厚度，按设计要求确定，一般每抓一槽（幅）段长度为6.0m；每个槽段抓挖到位并经查验相关工序合格后，接着按塑性混凝土试验检测好的配合比设计泵送浇灌该幅段防渗地连墙。将这些槽（幅）段紧拼形成地下连续墙体，以起到地基防渗固稳作用。

四、质量检测

1.试验配合比

界牌水利枢纽工程开工前，为满足设计施工塑性混凝土防渗地连墙技术需求，即设计强度等级1～5MPa，渗透系数≤10-6cm/s，弹性模量≤2000MPa，同时鉴于水胶比的水泥用量和减水剂含量对于塑性混凝土抗渗性能的影响较大，试验人员通过多次试验调整水胶比及P.O 42.5 级普通硅酸盐水泥用量、减水剂和膨润土掺量，从中选择符合工程设计要求的配合比，见表1、表2。

2.实施的效果

（1）探坑检测

据实施的塑性混凝土防渗地连墙与三轴水泥搅拌桩围封墙龄期28d 以上挖出，目测墙体外观质量良好，搭接连续、平顺，实体平均厚度满足设计要求。

（2）钻芯检测

为验证界牌水利枢纽工程塑性混凝土防渗地连墙及三轴水泥搅拌桩围封的无侧限抗压强度和渗透系数，经委托有相应桩（墙）体检测资质的单位到现场钻取芯样；钻孔取芯后现场进行注水检测。

芯样抗压强度检验、注水检测表明，均满足或大于设计值，见表3、表4。

五、几点思考

1.最佳使用部位

作为水工建筑物的防渗墙设计施工，无论是在岩基堤坝填筑、大坝截流围堰防渗，还是用于软土地基的水工结构基础以下的防渗地连墙，塑性混凝土结构型式都可实施。但一般情况软土地基以下防渗处理，水泥搅拌桩的连续墙围封防渗墙效果及优势明显。

2.施工工效比选

在砂性土地基上建造水利工程，关键环节是解决好固基防渗透和防抗震地基液化围封。据江苏省界牌水利枢纽工程的防渗施工，三轴水泥搅拌桩套打围封和抓斗机械造槽后浇灌塑性混凝土防渗地连墙，经检测的强度与渗透系数成果均达到了设计要求。施工工效经测算，三轴水泥搅拌桩是塑性混凝土防渗地连墙的约2.5 倍。

六、结论

塑性混凝土地连墙是一种介于土与混凝土之间的柔性工程防渗体，可广泛用于堤坝、堆石施工围堰防渗芯墙，也可以在软基砂性土的水工建筑物基底下实施；从相比较三轴水泥搅拌桩套打围封防渗墙来看，水泥搅拌桩用于软基地下防渗墙，施工工艺简捷、速度快、费用会更省。故因地制宜针对不同的工程防渗等工况，设计优选不同的防渗措施是重要环节■