技术研究
摘要：将用于大坝垂直防渗的水泥混凝土技术发展成薄型塑性混凝土防渗墙施工技术，在加固长江大堤施工中被广泛应用。薄型塑性混凝土防渗墙对长江大堤防渗加固，与其他技术相比，加固质量更有保障。通过对塑性混凝土施工质量检查，表明塑性混凝土是渗透性好流动性大的混凝土，能够很好地适应较软的基础，同时具有良好的抗渗特性。因此，该技术可以在水库、河流和湖泊等工程设施中建造水坝的防渗墙施工中广泛应用。
关键词：水利工程；塑性混凝土；防渗墙
我国水利工程始建于20世纪60年代.由于当时经济条件和原材料短缺，同时施工技术落后，限制了建设标准，建成了质量较低的各类大坝，这些大坝以土坝为主。水库经过长时间的运行，出现了严重的漏水现象，对大坝结构的稳定性产生了不利影响，危害了大坝的安全，威胁了上下游人民的生产和生活。随着科技不断进步，液压抓斗等施工机械不断出现，槽式混凝土防渗墙施工工艺得到快速发展。防渗墙具有良好的抗渗效果，并保证了墙体结构的连续性、应用的完整性优势，应用防渗墙加固土坝，可以很好的解决大坝的长期漏水问题，提高防洪标准，阻断大坝上下之间的白蚁移动等。因此，有关技术人员必须明确防渗塑性墙施工技术要求，保证塑性混凝土防渗墙施工质量，提高加固工程的防渗效果，并能对施工中的各类质量缺陷采取补救措施。
一、工程程概况
荆江大堤地处长江中游的荆江北岸,上起荆江枣林岗(桩号810+350),下迄监利城南(桩号628+000),全长182.35km。跨越荆江市的荆州区、沙市区、江陵县和监利县。西门渊闸位于荆江大堤监利县段桩号631+720处，监利县对外交通以公路为主，在监利县东部有随岳高速，通过匝道与县城连接，另外，还有东西向
的S103，南北向的S215省道，其中S103与S13连接直达武汉。大堤所在的泾江段位于长江中段，可以从长江到宜昌、武汉等地进行定期航渡，沙石材料也可以通过长江运输。施工所需的机械设备和建材可以通过陆路运到现场，外部工程通信十分方便。路堤上的混凝土桥面贯穿全线，便于工程施工。
本工程塑性混凝土防渗墙位于629+800-628+000，防渗墙轴线长1800m，墙体厚30cm，塑性混凝土防渗墙成墙面积19951m。采用GB24液压抓斗成槽，泥浆固壁，泥浆下直升导管法灌筑砼，“削切法”连接Ⅰ、Ⅱ序墙体的成墙工艺；混凝土在现场拌合站拌制，混凝土采用砼罐车运输到槽口进行浇筑。
二、薄型塑性混凝土防渗墙施工技术
塑性混凝土具有节省水泥、成本低、方便成型的优点。塑性混凝土在水利工程的防渗中应用较多，是一种掺加较多的膨润土、粘土等材料的大流动性混凝土，水泥用量较低，一般约为80～170kg/m，具有低弹模和大应变等特性，由于弹性模量罗小，是一种柔性材料，与较软的基础相适应强，具有很好的防渗性能。混凝土拌合物坍落度为10-90mm的混凝土 。塑性混凝土除水泥用量较少外，还需
掺加部分黏土或膨润土，对其它材料用量的要求与普通混凝土基本相同。
1、混凝土防渗墙施工工艺
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图1 防渗墙施工工艺流
程图 2、导向槽施工
导向槽的作用是保证成槽时槽口稳定，造孔引导向抓斗下挖方向作用，一般在槽口两侧用混凝土浇筑导向导墙。导向槽一般或L型截面，本工程采取矩形断面，导向槽深80cm，槽口宽度30cm。浇筑C15混凝土，待现浇混凝土达到设计强度后，拆除导向槽模板同时在墙间加设支撑，增加导向槽的横向稳定性。
导向槽纵向分段施工，纵向分段位置与槽段位置错开。各段之间采用斜面搭接，两侧导墙的钢筋接头应错位布置，并保持足够的搭接长度。导墙内墙面垂直，并高出地面不小于10cm。导墙背侧采用粘性土分层回填夯实。导墙施工误差限定在以下范围见表1：
表1 导墙施工误差范围限定表
导墙平面误差 导墙顶面平整度误差 内墙面垂直度偏差 内墙面平整度误差 ±10mm 5mm 1/500 3mm 3、施工平台
防渗墙施工平台包括履带式液压抓斗工作平台、倒浆平台、排浆沟、施工道路等部分，其中施工道路亦作为履带式液压抓斗和运渣自卸汽车通行道路。
4、泥浆系统
塑性混凝土防渗墙施工泥浆系统包括制浆站、输浆管和泥浆回收净化设施等。制浆站由膨润土仓库、制浆机、膨化池、储浆池、供浆泵等组成，沿堤每隔300m左右布置1个储浆池，储浆池体积约25m。泥浆站平面布置见下图2。
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图2 泥浆站平面布置图
塑性混凝土防渗墙护壁泥浆符合SL174-96规范要求，粘土泥浆性能指标、膨润粘土泥浆性能指标、拌制泥浆的粘土，应符合招标文件技术条款要求，如膨润土泥浆的配合比见下表2：
表2 膨润土泥浆配合比
方案 单位 水 膨润土 Na2CO3 1 Kg 100 10～14 0.8～1.2 2 kg 100 5～8 0.1～0.3 采用高速制浆机拌制膨润土泥浆，新浆在膨化池24h水化膨胀，方可使用。储浆池底部埋设花管，定期通气使泥浆搅动。储浆池中的成浆应经常搅动使其保泥浆均匀一致。
5、槽段划分
本工程防渗墙的槽段划分：混凝土防渗墙分两期（即两序）施工，每个单槽分主、副孔造槽。具体方案为：一、二期槽段长度为6.5m，两侧主孔长2.8m，中间副孔长0.9m。施工前期，先按方案进行生产性试验，若地层和槽壁的稳定性较好，经设计与监理同意可将单槽段长度适当加大，以减少槽段接缝、加快施工进度。
6、成槽方法和墙段连接
根据地质地层情况及工期的要求，采用GB24液压抓斗“抓钻”法成槽，泥浆固壁，泥浆下直升导管法灌筑砼，“削切法”连接Ⅰ、Ⅱ序墙体的成墙工艺；混凝土在集中拌合站拌制，混凝土罐车运输到槽口进行浇筑。
（1）成槽的质量标准，应符合规范要求：槽孔垂直度偏差 ≤4‰，槽段厚度方向允许偏差 ±20mm，槽段长度方向允许偏差±50mm，两相邻槽段接头处中心线在任意深度处的偏差≤60mm。
利用一期槽孔两端纠正孔斜，主孔应经检查合格后，方可钻劈副孔。主孔验收分段检查孔斜。一、二期槽孔接头套接孔的中心线偏差值应不大于10cm。为防止槽壁坍塌和坝顶出现裂缝，相邻槽段中间应间隔3个段槽造孔。
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墙段连接：采用“削切法”，即用冲击钻机削切一期槽两端形成接头孔。二期槽混凝土浇筑前清孔验槽时，应用钢丝刷钻头，对接头孔的泥皮进行分段刷洗，刷洗的合格为止
7、防渗墙墙体砼浇筑
（1）混凝土配合比及墙体材料技术要求
混凝土防渗墙为塑性混凝土，墙体材料性能指标见下表3： 表3 墙体材料性能指标
抗压强度R28 （MPa） 渗透系数K （cm/s） 允许渗透比降J 坍落度 凝结时间 ≥2.0 1×10 -6初始20～24cm，60 保持15cm以上的时间不小于1.5h 初凝6h，终凝≤24h 施工前，取现场原材料进行混凝土配合比试验，最终选定符合设计图纸要求的塑性混凝土配合比。
（2）混凝土原材料
水泥： 42.5级普通硅酸盐水泥，应满足国标GB175-2007的各项指标要求； 膨润土：采用二级钙基膨润土，质量满足要求；
粗骨料：粒径5～20mm，含泥量＜0.4％，表观密度2730kg/m，坚固性＜15％；
砂：细度模数2.2～3.0，含泥量＜5％，含水量＜5％，表观密度2610kg/m，最大粒径小于20mm，不均匀系数为8～12；
水：直接抽取长江或渠道清洁水。 （3）混凝土供应强度计算
混凝土供应强度一般采用下列公式进行估算： Q=aKLBU
式中 Q—混凝土供应强度； a—保证系数，一般取1.5； K—槽孔扩孔系数，一般取1.2； L—槽孔长度，L=6.5m；
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B—槽孔宽度，B=0.3m；
U—混凝土面上升速度，一般取3m/h。
由以上公式可以计算出混凝土供应强度需达到10.53m/h以上。拟配备2台JS500的强制式混凝土搅拌机，其生产率为12m/h，可满足工程需要。
（4）混凝土拌和及运输
防渗墙墙体混凝土采用2台JS500型强制式混凝土搅拌机拌制，配料按混凝土配合比采用电子称计量，并派专人进行计量和控制，确保称量和配比准确。试验人员随时进行混凝土流动性及和易性检测，确保混凝土的拌制质量。
混凝土在现场拌合站集中拌制，混凝土罐车运输到槽口进行浇筑。混凝土的拌和、运输应保证浇筑能连续进行。若因故中断时间不宜超过40min。
（5）墙体混凝土浇筑工艺和方法
1）导管与安装：浇筑混凝土采用导管法，导管内径以18～20cm为宜，在浇筑前，对导管进行密闭承压试验，合格方可使用。
一期槽孔两端的导管中心距孔端小于1.5m，二期槽孔两端的导管中心距孔端小于1.0m，导管间距不得大于3.5m。
安装导管时，导管底部出口与孔底距离不得大于25cm，并不应大于1.5倍木球直径。开浇前，每个导管均应下入可浮起的排水隔离球塞，堵塞导管底口。当孔底高差大于25cm时，导管中心应放在该导管控制范围内的最低处。
2）混凝土浇筑：每道单槽首次浇筑时，采取“压球满管法”，并从低外开浇，保持导管始终埋在混凝土内2-4米。
3）墙体浇筑施工技术要求：导管埋入混凝土的深度在1.0m-6.0m范围内，控制在2～4m为宜；混凝土面上升速度≥2m/h；均匀上升，各处高差应≤0.5m；每隔30mi测量一次槽孔内混凝土面深度，每隔2h测量一次导管内混凝土面深度，
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并及时填绘混凝土浇筑指示图，并核对浇筑方量。槽孔底部高低不平时，应从低处浇起。
8、特殊情况的处理
（1）遇到孤石、漂石、风化团块、嵌入弱风化岩，采用正常成槽手段难以快速成槽时，在考虑孔壁安全的前提下，可用重锤法处理，也可采用小钻孔爆破或定向聚能爆破的方法处理，但在采用上述措施前，应得到监理人的批准。
（2）地层漏浆
1）增大泥浆稠度和含粘量，提高堵漏效果。
2）向槽孔内投粘性土块或粘土泥球，然后挤压捣实，直接堵塞漏浆部位。 3）在粘土块中掺加锯末、矿碴等材料进行封堵。
4）在粘土泥浆中掺水泥浆，或直接向槽内灌注水泥浆、水泥泥浆，必要时在水泥浆中加速凝剂。
5）若堵漏无效时，则用粘土料将槽段回填并夯实，稳定一段时间后再重新开机造槽。
（3）槽段坍塌
施工中，若发现因地层的原因造成槽段坍塌，可采取缩短槽段长度；加快施工进度；加大泥浆浓度，提高护壁能力等措施。
（4）当发现固壁泥浆漏失严重时，应及时堵漏和补浆，并查明原因，采取措施进行处理。
结语：
目前，塑性混凝土防渗墙施工技术在水库、河流、湖泊和得要堤防加固中广泛就用。在长江大堤成功采用液压抓斗成槽泥浆固壁技术与“削切法”连接Ⅰ、Ⅱ序墙体的成墙工艺；通过对薄型塑性混凝土施工工艺、质量控制要点及施工中
出现漏浆、孤石等各方面进行了分析总结，掌握了薄型塑性混凝土施工工艺，在薄型塑性混凝土施工过程中，防渗墙成槽质量显得成为重要。塑性砼防渗墙对于水利工程是重要隐蔽工程，应积极采用新材料、新工艺，开发先进的施工机械，在保证施工质量的同时，提高施工效率，降低施工成本，做到施工规范化、检测标准化，进一步推动薄型塑性混凝土防渗墙技术施工水平的提高。
参考文献：
[1] 郑秀培.液压抓斗成槽混凝土防渗墙施工技术在水库大坝除险加固工程中的分析应用[J].重庆建筑,2019,02:23-26.
[2] 曾福连.薄壁抓斗低弹模塑性混凝土防渗墙在新安水库大坝防渗加固工程的应用[J].水利建设与管理,2019,05:40-43.
[3] 王宝玉.查振衡.薄型塑性混凝土在水库防渗墙中的应用[J].山东水利,2019,04:52-53.
[4] 陶景良，高颜斌.薄型抓斗建造混凝土防渗墙工艺的应用[J].水电与新能源,2019,03:23-25+27.
[5] 蒋振帆.液压抓斗成槽混凝土防渗墙施工技术在水库大坝除险加固中的应用[J].江西建材,2019,03:13.
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