水利工程建设中塑性混凝土防渗墙的应用

水利工程建设中塑性混凝土防渗墙的应用

熊旭林

420111198404255018 湖北省襄阳市 441000

摘要：随着社会、经济、科技的飞速发展与进步，水利工程在各个领域都有了长足的进步，加强水利工程的防渗性能与水平，对水利工程施工的成效有很大的促进作用。塑性混凝土是一种具有一定塑性的混凝土，其防渗能力很强，可以对地基中的渗流进行合理而又有效地控制，从而使得水利工程的地基具备了一定的稳定性。在水利工程建设中，利用塑性混凝土防渗墙的施工技术，可以有效地提高水利工程的防渗性能，全面提升水利工程的施工质量与安全性。文章对塑性混凝土防渗墙在水利建设中的具体应用进行了综述，希望能为建筑业的有关工作者提供一定的理论基础。

关键词：水利工程建设；塑性混凝土；防渗墙；应用

引言

塑性混凝土是指在适当增大膨润土和粘土比例的基础上，降低水泥掺量而形成的大流动性混凝土，其防渗效果优于普通混凝土，被广泛用于水利工程的防渗。在进行防渗墙施工时，要结合工程场地的水文地质情况和防渗要求，对塑性混凝土的配比进行合理地选择，并对其进行质量控制，比如要保证导管的密封性，防止渗漏。严密监视灌浆压力，确保一次性灌注完毕等。为减少混凝土裂缝发生的可能性，在防渗墙完工后马上进行养护工作，以改善防渗墙的连续性、整体性，实现良好的防渗效果。

1.塑性混凝土防渗墙施工技术的内涵

塑性混凝土本质上是一种具有塑性的混凝土，而防渗墙是一种用于建造水利工程土石坝的墙体，其主要材料为塑性混凝土，使用的水泥量很少，再加上一定数量的粘土、膨润土等材料，制成塑性混凝土，其所用的材料都具有很强的自适应性，因此，塑性混凝土总体防渗效果很好，具有防渗效果好、使用年限长、适用范围广等优点。在工程实践中，对塑料混凝土防渗墙的施工技术有严格的规定。塑料混凝土防渗墙的施工过程包括五个不同的施工工序，这些工序都是必不可少的，只有在每一道工序中，才能让塑料混凝土防渗墙的防渗效果得到最大程度地发挥，从而使我国水利工程的防渗水平得到全面的提高。国家发展改革委提出，要从三个方面推进我国重大水利工程建设，即加快项目前期工作进度、加大对投资的支持和深化水利投融资改革，在水利工程中采用塑性混凝土防渗墙施工技术时，也要把这三个方面的措施落实好，让塑性防渗墙施工技术能够有力地推进我国水利建设的步伐，让我国水利事业可持续发展。

2.水利工程渗漏现象的特征

2.1.突发性

在水利工程中，一旦出现渗漏现象，一般都要经历一段时间，若不能对水利工程的渗漏现象进行及时、有效地治理，一点小的渗漏，都会导致非常严重的危险，比如滑坡、泥石流等，在一定程度上会影响到水利工程的总体质量。而水利工程中的渗漏问题往往是突然发生的，往往是一击即溃。

2.2.破坏性

水利工程一旦出现渗漏，就会打破原有的平衡，如果不能得到及时、有效地治理，就会造成很大的危害，而水利工程中的渗漏往往处于地下，这就加大漏水修复的难度。水利工程渗漏不仅对工程自身造成了严重的危害，而且对周围的环境和生活造成了很大的影响。

2.3.不确定性

水利建设项目数量庞大，涉及到施工环节较多，施工环境也很复杂，这就使得水利工程渗漏问题变得更加不确定，主要体现在发生的时间和发生的位置上。在水利工程中，一旦出现渗水现象，就很难预知其内部的整体构造，更不可能预测到其是否会引起天灾。

3.工程概况

大王滩水库位于珠江水系的八尺江中游，是一座以灌溉为主，兼顾发电、供水、旅游等综合利用的大（2）型水利枢纽工程。水库坝址以上集水面积907.5km2，设计洪水标准200年一遇。总库容6.38亿m3，设计灌溉面积21.28万亩，电站装机7台，总装机容量5100kW。主坝为均质土坝，坝顶高程113.20m，防浪墙顶高程113.55m，坝高38.3m，坝顶长670m，坝顶宽8m。副坝共10座，全部为均质土坝，最大坝高19.3m（2#副坝），坝顶总长1151m。水库于1960年8月初步建成，由于运行年限较长，防浪墙出现多处裂缝，为保障水库安全需要进行防渗处理，经实地调研后决定采取塑性混凝土防渗墙技术。

4.塑性混凝土防渗墙的施工

4.1.施工准备

在防渗墙施工前，利用推土机、挖掘机等设备做好场地平整工作，并按照设计图纸测量放线。检查液压抓斗机、注浆机等机械设备的工况，确定正常运行后安排进场。选择合适位置搭建施工平台，考虑到重型设备的动、静荷载较大，需要在平整地面上放置5mm厚的铁板，保证重型设备的稳定性。布置导墙是准备环节的一项重要任务，本工程中导墙对称分布于防渗墙的两侧，属于临时工程，两导墙内侧净距超出防渗墙墙体厚度60～80mm。

4.2.槽段划分

本工程中的防渗墙由若干个槽段连接形成，采用“间隔分序”的方法，从左向右划分成1、2、3……N段，其中第1、3、5……为一序槽，第2、4、6……为二序槽。现场施工时，先进行一序槽施工，依次完成槽段开挖、清槽换浆、质量验收等操作后，再进行二序槽施工，这样能有效避免串浆问题，提高防渗墙的施工质量。在槽段划分时，结合前期的地质勘察结果，基于工程所在地区的水文地质条件确定槽段长度和成槽方法。以粘性土为主的地层，稳定性较好，槽段可适当长一些；以粗砂层为主的地层，考虑到容易发生塌槽现象，因此槽段不宜太长，控制在4m以内。另外，墙体厚度与槽段长度也有一定关系，对于墙体厚度超过1m的部分，划分的槽段要短一些，保证塑性混凝土可以持续供应，达到一次性浇筑完成的目的。成槽方法方面，黏土层、粉土层可选用液压锯槽机或射水成槽机；粗砂层、砂砾石层可选用冲击钻。

4.3.泥浆制备

在塑性混凝土防渗墙的成槽、浇筑等工序中，都要用到很多泥浆，主要有三个作用：一是起到吸热的作用，对钻头进行冷却，防止成槽过程中钻头过热而造成损伤；二是起到增强作用，以确保长槽槽的稳定性，防止槽壁塌陷、槽内渗漏水；三是一种清除杂物的材料，在清孔换浆的过程中，利用泥浆将槽孔底部的钻渣和碎石等带走，确保长孔中没有杂物，为隔离墙的施工和成形创造有利的条件。该项目所用泥浆按1:1.15配比配制。

4.4.成槽施工

成槽施工是塑性混凝土防渗墙施工的关键点，对防渗效果和工程造价均有重要影响。根据施工现场的地层情况，本工程中使用了一种钻抓复合的成槽方法。以液压抓斗抓取成槽为主，特殊情况下先使用冲击钻进行破碎，然后再使用液压抓斗抓取碎石。这种成槽方法能够让钻机和抓斗实现优势互补，优化了机械设备的配置，提高了施工效率。对于黏土层、粉土层这类细颗粒土层，成槽施工中阻力较小，使用液压抓斗实现快速成槽，挖槽时注入泥浆加固槽壁，减少槽壁渗水并防止槽壁坍缩。设置抓斗的开斗宽度为2.8m，主孔长度与抓斗开度一致，副孔长度为1.5～2.0m。抓斗张开后，沿着导墙垂直向下切削土体，在达到抓斗张开后的斗深后抓取土体，驾驶员操作抓斗从槽孔内提出，将土体放入自卸汽车上，运送到指定的弃渣场。施工时，局部地区会遇到坚硬岩层导致无法直接抓取，这种情况下替换成冲击钻进行钻凿，成功破碎后再使用液压抓斗将碎石取出。现场施工人员将挖出的土样或岩样与地质剖面图中的基岩面进行对照，以此确定成槽深度，避免超挖或欠挖的情况。完成成槽施工后，安排专人进行质量检查。本工程中主要检测了成槽深度、槽孔宽度、孔斜率3项指标。结果表明，实际深度与设计深度之间的误差小于10mm；槽孔宽度的最大值与最小值之差为6mm，表明无缩孔现象。

4.5.清槽换浆

在成槽施工过程中，在槽底会有一定数量的沉淀，若不及时清理，将会影响到混凝土的浇注和成形，从而影响到工程的防渗效果。在检验完槽孔的质量后，立即进行槽道更换。通常采用有气举法与泵吸法两种方式，在前期槽孔施工过程中准备了较多的泥浆，所以采用泵吸的方式，用泥浆代替底部的沉渣，既可以实现清理，又可以回收，满足了绿色施工的要求。在采用泵吸反循环清孔法时，应根据槽中返浆的各种指标来判定清沟底部沉渣是否完全清除。在返排泥浆密度不超过1.30g/cm3，含沙率不超过10%的情况下，就可以判定其达到了清沟的要求。所有的溢出来的泥浆都会被集中到最近的一个泥浆采集槽中，由泥浆循环系统来处理。在进行了一系列的处理之后，再通过真空除气、除砂除泥和高速离心等一系列的处理之后，才能将泥浆进行回收，从而达到节省成本和保护环境的目的。

4.6.浇筑塑性混凝土

为避免出现泥浆沉淀的情况，现场施工人员在清槽换浆结束后的2h内进行塑性混凝土的浇筑。如果超出2h未浇筑的，需要重新注入新鲜泥浆将槽底泥浆置换出来。在浇筑塑性混凝土时，采取了精益化管理，分别从事前、事中和事后三个环节采取严格的质量管控。浇筑前，现场施工人员对已经制备好的塑性混凝土进行质量检验，确定符合施工要求、无离析泌水情况后，方可允许使用；对于不符合施工要求的一律做废弃处理。浇筑时，采用直升导管法，选用200mm内径的导管，将导管的下端伸入到距离槽底30cm处。导管每节长度1.5m，管段连接后进行注水试验，检查是否有漏水情况，避免浇筑混凝土时发生漏浆问题。下放导管并固定后，在导管的上端连接注浆机的出口，设定好注浆机的参数后开始浇筑混凝土。每个槽段内的塑性混凝土必须一次性浇筑完成，提高防渗墙的整体性，确保防渗性能达标。在浇筑期间，随着槽孔内混凝土高度的上升，同步向上提升导管，提升速度不宜太短，保证防渗墙混凝土的连续性。如果防渗墙在平面布置上存在拐点，考虑到拐点处承受高水头导致应力较为集中，为保证防渗墙的稳定性需要采取加固措施。

5.在水利工程中应用塑性混凝土防渗墙施工技术的措施

5.1.优化水利工程的防渗施工方案

水利部先后出台了19条措施，以促进水利工程建设，在设计和优化塑性混凝土防渗墙施工方案前，必须充分认识这19项措施，使水利工程中塑性混凝土防渗墙施工方案的设计质量得到全面提高。在施工中，必须对塑性混凝土防渗墙的施工方案进行全面的优化，对槽孔进行科学、合理的分区，使其能准确识别出施工槽孔。在采用抓斗成槽技术的时候，有关的施工人员要严格遵循一系列必备的条件与规定，确保在水利工程的实际施工中，槽孔不会产生开裂与塌陷，在浇筑塑性混凝土的时候，施工人员要确保相应的槽孔的长度，并且要对槽缝间的接缝数目进行科学、合理的控制，使其施工方案切实可行。在水利工程中采用塑性混凝土防渗墙施工技术时，有关工作人员对其施工方案进行了持续的优化，使得施工方案与工程实际需要完全吻合，提高其防渗能力，从而全面提高整个水利工程的防渗效果。

5.2.预埋塑性混凝土防渗墙灌浆管

塑性混凝土防渗墙灌浆管的预埋工作，同样有着不可忽视的重要作用。施工人员在进行灌浆管的预埋工作时，应严格遵守相关施工规范，顺着轴线把聚氯乙烯（polyvinylchloride，PVC）灌浆管预埋到塑性混凝土防渗墙之中，将间距设置在1.5m，使其底端向塑性混凝土防渗墙的墙底伸入，保证埋管孔的倾斜度符合帷幕灌浆孔斜的相关规定。在进行塑性混凝土防渗墙施工中安装预埋灌浆管工作时，施工人员应选择地质套管（108mm）来作为预埋管，并使用平接头从而减低预埋管的起拔阻力，在进行钢管长度确定时，施工人员应根据所有墙段的实际深度，使钢管能够有效作用在塑性混凝土防渗墙之中，将预埋的钢管作为预埋的灌浆管，并在钢管外面套上一层PVC管道，并用固定钢筋桩并将其位置设置在预埋灌浆管的底部，使预埋灌浆管能够插入到岩层之中，将废机油材料作为脱模过程中所使用的脱模剂，在保障能够充分脱模的同时，减少了在脱模剂方面的资金投入，提升水利工程整体的环保性能。在完成预埋塑性混凝土防渗墙灌浆管工作之后，施工人员要及时将上部管口封住，并对其加以一定程度的保护措施，使后期钻孔施工不对预埋灌浆管造成任何影响。

5.3.对各个施工阶段进行质量控制

在水利工程中应用塑性混凝土防渗墙施工技术，在实际施工过程中，有关工作人员要持续强化对原材料验收和各施工环节的质量管理与控制，保证施工人员能够按照施工计划进行一系列的施工操作，有效地防止了每个施工阶段可能发生的塑料混凝土防渗墙的质量问题，保证槽孔的施工质量，保证墙体的塑性混凝土防渗墙的质量与安全性，使整个水利工程的稳定与安全得到充分地发挥。在筹备阶段的质量管理控制中，有关人员要对工程所需要的原材料进行严格的质量控制，保证各类原材料的质量与安全性，同时还会不定时地对钢筋、混凝土等原材料进行取样检验，这样才能更好地保证准备阶段的质量管理控制工作。在施工过程中，管理者要对其进行抗压、抗掺和弹性强度试验，保证孔的质量满足相应的标准，从而保证在施工过程中的质量控制能够得到有效地实施。在施工验收过程中，由有关单位委派专门的质检机构对其进行检验与评价，以保证其防渗性能满足工程应用的需要。

6.结束语

综上所述，采用塑性混凝土防渗墙可有效地改善水利工程的防渗性能，确保水利工程结构的稳定性及使用安全。特别是在一些较大规模的老旧水利工程除险加固工程中，采用大量的塑性混凝土防渗墙。在防渗墙施工中，除要对防渗墙的厚度、深度等基本参数进行科学的设计，还应特别注意导墙施工、槽段划分、泥浆配制、清槽换浆、混凝土浇筑等技术要点。在此基础上，通过落实全过程精细化施工理念，加强技术细节管理，才能确保塑性混凝土防渗墙的质量达标。

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