浅析塑性砼防渗墙施工工序及质量控制

浅析塑性砼防渗墙施工工序及质量控制

党焕宁 ,韩兴善 ,杨娜娜

(陕西省桃曲坡水库灌溉中心 陕西铜川 710031)

摘要：塑性砼具有良好抗渗性能和较强的适应地基变形能力，是一种新型的防渗技术，本文结合塑性砼防渗墙在尚书水库土坝防渗加固工程中的实际应用，对塑性砼防渗墙在土石坝除险加固工程中的施工工艺及质量控制进行了深入分析和探讨，提出了技术要点和关键环节，为同类工程建设提供经验借鉴。

关键词：塑性砼；防渗墙；施工工序；质量控制

一、工程概况

尚书水库位于石川河流域顺阳河上游，总库容277万m3，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等效益的Ⅳ等小（1）型水库。水库修建于1975年12月动工，1985年8月投入运行。2021年被鉴定为三类病险水库，主要存在左右坝肩渗漏、溢洪道右岸垮塌、放水洞洞身段渗漏等工程病害。水库除险加固工程于2022年2月开工，2022年11月完工，工程病害已消除，目前水库已投入正常运行。

二、塑性砼在尚书水库渗漏处理的应用效果分析

尚书水库蓄水以来，两坝肩及右岸下游一直存在几处渗水点，坝后左岸平均渗漏量95m3/d；右岸81.0 m3/d，先后两次采用帷幕灌浆，都是初期效果还好，后期渗流量仍然较大，本次通过对帷幕灌浆、塑性砼墙、高压旋喷桩等多种方案比较，分析认为塑性砼墙弹性模量低，极限变形大，具有适应周围土体、地基变形的性能，因膨润土取代了普通砼中的大部分水泥，减小了墙体应力，避免墙体开裂，减少工程投资，综合选用塑性砼墙防渗处理方式。本次设计尚书水库除险加固大坝工程左右坝肩防渗墙长240m，均沿坝轴线布置，设计宽度45cm，深度20～26m，抗压强度2.0～5.0MPa，28d渗透系数≤1×10-7cm/s。

工程完工后，左右两坝肩渗流漏量逐步下降，坝后左岸平均渗漏量37m3/d，右岸23 m3/d，防渗处理效果明显。

三、塑性砼防渗墙施工主要工序

在尚书水库除险加固工程中，塑性砼防渗墙实行跳仓作业，每仓主要施工工序为：挖槽→清槽→砼浇筑。

1、挖槽：采用SG-46型液压抓斗机，按照槽段划分跳仓施工，每仓先边后中开挖。开挖过程中，随抓斗机下挖注入膨润土泥浆护壁，开挖出的泥土由液压抓斗机直接装车，翻斗车运至指定弃土场。

2、清槽：在挖槽工序结束后，边注浆并对槽段内虚土及沉淀物进行清理，尽量减少槽孔内沉淀物。

3、砼浇筑：采用塑性商品砼，利用导管、泵车入仓。浇筑开始前，下设砼导流管2根、一序槽孔两侧下设接头管。浇筑过程中，砼罐车沿导流管浇筑塑性砼，依靠塑性砼流动性大的特点及自重摊铺入仓，随着砼顶面的上升不断上提导流管，控制导流管底始终处于砼顶面1～6m范围内，同时对即将溢出槽孔的膨润土泥浆进行实时抽排。经测针量测，砼顶面到达设计高程后拔出导流管，一序槽孔塑性混凝初凝后拔出接头管，砼浇筑工序完成；二序槽段浇筑前先用接头刷将一序已成砼墙接触面刷毛后再进行施工，其余工序同一序孔。

四、塑性砼防渗墙施工质量控制

1、原材料及中间产品质量控制

①水泥、砂、石料、水

水泥须有厂家质保书，并且检测主要指标符合规范及设计要求；砂为中粗砂，石子为级配碎石，超径、逊径含量不超过5%，杂质等含量不超过3%；用水符合拌制砼用水要求。

②膨润土

膨润土是塑性砼的主要材料，在保障砼低弹模、高塑性、抗渗性的性能中起重要作用，须采用优质膨润土，除有出厂合格证外，各项主要质量指标应满足设计要求。

③泥浆

造孔用的固壁泥浆材料须经过现场检测合格后方可使用，采用膨润土泥浆，拌制泥浆的方法及时间须通过试验确定，并按批准的配合比配制泥浆，计量误差值不大于5%。质量控制主要指标为：比重1.1～1.3，粘度18～25S，含砂率≤5%，胶体率95%，必要时，可加适量的添加剂。

④塑性砼

严格按照设计的强度指标、防渗指标、设计参数进行实验室配合比实验，并结合施工用原材料，及时修正施工用配合比，根据原材料的拌合物的黏聚性、均质性和强度稳定性经试拌确定最佳拌合时间，使砼拌和均匀，保障塑性砼的拌制质量合格。

2、造孔质量控制

（1）导向墙定位

根据设计沿轴线进行放样，修建导向墙，导向墙施工是防渗墙施工的关键环节，其作用为成槽导向，控制标高，槽段定位，防止槽口坍塌及承重的作用，按照设计坐标、尺寸等施工，误差不得超过±2mm。

（2）防渗墙槽挖

根据本工程地质条件及工程设计，确定造孔开槽采用地下连续墙液压抓斗法。

①槽段划分为Ⅰ、Ⅱ槽段，根据地质条件、抓头尺寸、防渗墙墙壁结构、砼供应能力等要求，确定槽段长度为7.2m，每个槽段由若干个主、副孔组成。上部用冲击钻钻主孔，副孔用液压抓斗机抓取，基岩部分用冲击钻采用钻劈法成槽。

②槽孔孔壁应垂直平整，不得有梅花孔、小墙等，孔位允许偏差不应大于3cm，空斜率不应大于0.4%。

③泥浆固壁质量控制

为保证槽壁稳固，防止坍塌，应及时进行泥浆固壁，泥浆必须经过制浆池、沉淀池、储存池三级处理，泥浆面保持在墙顶面以下30～50cm。施工过程中应随时观察泥浆性能的变化，定期进行检测，及时补充优质泥浆入槽，确保正常施工。

④清孔质量控制

利用液压抓斗清除槽底沉碴，再用洗刷锤清刷槽段接头，清槽使用泵吸法反循环排碴，将沉碴吸入泵管内，从管口排出，在清槽过程中，应不断向槽内泵送优质泥浆，保持液面高度，防止塌孔，各项性能指标达到设计要求后即可结束清孔换浆工作。清孔合格后，应在4h内浇筑砼，如不能按时浇筑，在下次浇筑前需重新按清孔标准进行检测。

3、塑性砼防渗墙墙体浇筑质量控制

（1）采用泥浆下直升导管法浇筑，导管内径25cm，浇筑前，对导管进行密闭承压试验，槽孔两端的导管距孔端小于1.0m，导管间距不得大于3.5m，当孔底高差大于25cm时，导管中心放在该导管控制范围内的最低处，安装时，导管底部出口与孔底距离不大于25cm。

（2）浇筑前，每个导管均下入可浮起的木球隔离球塞，浇筑时砼泵需同时供料，先在导管内注入适量的水泥砂浆，并准备好足够数量的砼，便于导管中的木球塞被挤出后，能将导管底部埋入砼内。槽孔底部高低不平时，先从低处浇起，砼应连续浇筑，槽孔内砼面上升速度不小于2m/h，平均速度为4m/h。孔口设置钢盖板，防止砼及其它杂物散落槽孔内。

（3）导管埋入砼内的深度应在1.0m～6.0m，槽孔内砼面均匀上升，其高差控制在0.5m以内。每30min测量一次砼面，每2h测定一次导管内砼面，在浇筑初期和尾声时应适当增加测量次数。

（4）浇筑砼时，认真做好测量、观察记录等，每一单元槽段砼制作抗压强度试件一组，每五个槽段砼分别制作抗渗压力及弹性模量试件各一组，试件在槽口入口处随机取样。

（5）防渗墙相邻槽孔接头采用接头管连接，接头管直径Ф450mm，壁厚12mm，节长度3～6m，2根接头管下设在Ⅰ期槽孔内。接头管表面应平整光滑，并要注意管节之间的连接可靠。

五、塑性砼防渗墙质量检查

1、工序质量检查

施工质量通过工序质量来进行控制，上道工序未经检查合格不得进行下道工序，主要检查导墙的稳固性、中心线位置、槽孔的尺寸、泥浆拌和质量、泥皮固壁质量、清孔效果、塑性砼拌和质量、浇筑的连续性、墙体连接段及结合面处理等各个工序，质量均要满足规范要求。

2、墙体质量检查

墙体质量是塑性砼的关键，一般应在成墙28天后进行检查，主要包括墙体的均匀性、完整性、墙体接缝和墙厚、抗压强度、弹性模量及渗透性等方面，根据墙体的型式、厚度、强度及检测设备的情况，可采用钻孔取芯、注水试验、开挖检查及无损检测等方法，本工程中对塑性砼拌和物采用入仓口取样制作试块检测抗压强度、防渗性，采用超声波弹性波投射层析成像法（CT）检测墙体连续性和完整性，监测观测坝后实际渗流漏量，控制墙体质量，取得了良好的效果。

六、结语

塑性砼具有较高的抗渗性、弹性模量低、极限应变能力大的特点，在塑性砼防渗墙受到荷载作用时，防渗墙的应变和应力都较低，同时可以提高墙体的耐久性和安全性，节约水泥，降低施工成本。通过塑性砼防渗墙在尚书水库除险加固工程中的应用，可以看出塑性砼防渗墙施工安全、质量可控，尤其是在土石坝防渗处理中效果比较明显，我们一定要重视各个环节的质量控制，加强施工全过程管理，确保塑性砼防渗墙施工质量满足规范要求和设计标准，达到理想的防渗处理效果。