塑性混凝土防渗墙技术（共9篇）
塑性混凝土防渗墙技术 篇1
《水电水利工程混凝土防渗墙施工规范》 (DL/T 5199-2004) 将混凝土防渗墙定义为, 利用钻孔或挖槽机械, 在地基或坝体中通过泥浆护壁手段, 挖出槽孔并浇筑混凝土而形成的地下连续墙;而塑性混凝土是指水泥用量相对较低, 掺加膨润土、黏土等材料而形成的低强度、低弹模、大应变的混凝土。塑性混凝土防渗墙是针对刚性混凝土防渗墙存在不足而发展起来的, 后者从上世纪50年代就获得广泛应用, 但也因为墙体刚性大、易开裂破坏, 并且因水泥、钢筋用量大, 导致造价较高。这些不足恰恰是塑性混凝土防渗墙的优点, 因为塑性混凝土的变形模量与周围土体的变形模量相近, 两者变形比较协调, 从而改善了应力状态, 同时由于节省了水泥和钢筋, 也降低了工程造价, 因而从20世纪80年代以来受到国内外关注和重视。
1 塑性混凝土防渗墙技术特点
1.1 塑性混凝土材料组成
塑性混凝土与普通混凝土的材料组成, 除黏土、膨润土以外, 其他组分都有, 否则也不能称之为混凝土, 但数量比例有明显差别。普通混凝土中水泥用量大约350kg/m3, 塑性混凝土水泥用量一般不超过210kg/m3, 通常在100kg/m3~150kg/m3。如果把膨润土、黏土和粉煤灰也归入胶凝材料, 那么胶凝材料总量约170kg/m3~400kg/m3, 膨润土和黏土合量约为胶凝材料总量的40%~70%。砂石骨料用量约1000kg/m3~1700kg/m3。水的用量与膨润土、黏土的吸水量有关, 也与水泥品种有一定关系, 水胶比通常在0.8~3.0之间, 大多在1.0~2.0之间。此外, 塑性混凝土同普通混凝土一样可以使用外加剂, 如减水剂、缓凝剂、引气剂等, 而且外加剂对改善塑性混凝土性能帮助很大。
1.2 塑性混凝土防渗墙工作机理
众所周知, 膨润土和黏土材料都有很好的抗渗能力, 所以塑性混凝土掺入膨润土和黏土一般不会降低抗渗性能。通常塑性混凝土的渗透系数在5×10-6~5×10-9。在塑性混凝土中, 水泥凝结硬化以后起到网状骨架的作用, 黏土颗粒均匀分散在混凝土结构中, 发挥着阻水和增加混凝土结构柔性的作用。塑性混凝土的防渗效果很大程度取决于各组分材料的性质、用量与分散均匀性。从抗渗角度看, 膨润土优于普通黏土, 钠基膨润土优于钙基膨润土。在满足塑性混凝土稠度的基础上, 严格控制水胶比是提高混凝土抗渗能力的重要途径。
1.3 塑性混凝土防渗墙施工工艺
塑性混凝土防渗墙的施工方法与普通混凝土防渗墙施工方法并无本质差别, 按照DL/T 5199-2004规定, 施工内容包括施工平台与导墙、泥浆制备、造孔成槽、泥浆护壁、混凝土浇筑等。施工平台用于人员、设备和车辆行走, 故应坚固、平整, 宽度尺寸应满足施工要求。平台通常采用混凝土板块, 并设排浆沟。导墙用于钻具导向、保护槽口和承重, 一组对称导墙就形成导槽, 导槽中心线与防渗墙中心线是重合的, 导槽净宽应比防渗墙大10cm~20cm, 深度在1.2m~1.8m之间。由于导墙要承受较大的施工荷载, 所以一般采用钢筋混凝土浇筑。造孔成槽的方法很多, 应根据地层特性、开挖深度、墙厚与强度、施工条件、设备性能等因素选择适宜的方法, 常用的成槽方法有钻劈法、钻抓法、抓取法、铣槽法、射水成槽法、锯槽法等。为了避免槽孔坍塌并保持孔壁稳定, 一般需要泥浆护壁, 护壁泥浆要求密度小、稳定、沉渣少, 通常采用黏土、膨润土配制。混凝土浇筑是防渗墙施工的关键环节, 一般采用泥浆下直升导管法浇筑, 依靠导管内混凝土重度大于管外泥浆的性质, 不断挤占并置换槽孔内泥浆, 随着混凝土液面的升高, 导管也逐渐提升, 所以称为直升导管法。开浇时要在导管内压入木球, 灌入水泥砂浆, 再灌进混凝土。浇筑应连续进行, 并且混凝土上升速度不得小于2.0m/h。与泥浆接触的混凝土受到稀释和沉渣影响, 质量有所下降, 为此一般应在设计高程上再浇筑0.5m左右, 以便将来凿出表层质量较差的混凝土, 以确保防渗墙整体质量合乎要求。
2 塑性混凝土防渗墙施工技术应用
2.1 工程概况
某供水渠道倒虹吸工程管段总长约500m, 管身采用箱形钢筋混凝土结构。地层结构复杂, 覆盖物为第四系卵石、砂壤土、粉质壤土以及第三系泥灰岩、黏土岩等, 由于清理基面时发现大量溶蚀槽, 里面充填软塑-流塑状软黏土, 强度很低, 无法满足地基承载力和防渗性要求。经过综合分析, 决定采用塑性混凝土防渗墙进行全封闭处理。设计目标:墙厚0.6m, 抗压强度2MPa~5MPa, 渗透系数小于n×10-6cm/s, 弹模小于1GPa, 槽孔深入黏土岩3m。
2.2 施工方法
导向槽采用C25钢筋混凝土结构, 断面形式为直角梯形, 槽口宽80cm, 槽深100cm, 钻机施工平台宽5m, 倒浆平台宽4.5m, 排浆沟宽50cm, 并在施工平台上铺轻轨。采用钻劈法工艺, 钻机型号为CK-1800, 钻头直径为60cm。每个槽段有6个主孔和5个副孔, 主孔间距108cm。钻主孔至终孔, 经检查合格后劈打副孔。护壁泥浆选用黏粒>50%、塑性指数>17、含砂量<5%的黏土配制而成。混凝土浇筑采用导管直升法, 混凝土配比 (kg/m3) 为:P.O32.5水泥176, 膨润土118, 砂885, 碎石886, 外加剂2.21, 水235;混凝土坍落度18~22cm。混凝土浇筑置换出的泥浆及时回收, 混凝土面至槽口3~5m时放缓浇筑速度, 抽出稠泥浆并抬高管口。槽段连接采用钻凿法施工, 一期槽段浇筑12h后根据混凝土强度进行二期槽段造孔, 并在一期混凝土上套打一钻, 以实现两期槽段可靠连接。通过钻芯取样、试验以及注水试验, 芯样强度达到3.5MPa~4.8 MPa, 渗透系数 (1.31~7.52) ×10-6cm/s, 均达到设计要求。
结语
随着越来越多的水工建筑应用塑性混凝土防渗墙技术, 该技术的优越性不断展现出来, 但是可靠的施工质量仍需通过合理选择施工参数以及精心施工来实现, 不顾地基状况和施工条件, 仅仅为了降低工程造价而采用该技术, 很难收到预期效果。
参考文献
[1]苏渊.塑性混凝土防渗墙对土石坝稳定性的影响分析[D].济南:山东大学土建与水利学院, 2013.
[2]丁剑波, 陈敏, 孟旗帜.溶蚀软弱地基内塑性混凝土防渗墙施工技术[J].湖南水利水电, 2013.
塑性混凝土防渗墙技术 篇2
2.2 锯槽成墙的防渗墙技术。锯槽成墙防渗墙技术主要使用锯槽机的刀杆根据地层的不同情况，保持0.9～1.6m/h 的速度向上推进，同时导孔中又要以一定的倾角做上下往复切割运动和向前的切割运动，被切割的土体则由排渣系统以正循环或反循环的方式，通过泥浆护壁、浇筑塑性混凝土等形式排出槽外，最终形成宽度为0.2～0.3m的防渗墙体。锯槽机有机械式与液压式两种，开槽宽可达20～50cm，深度达40m。
锯槽成墙防渗墙技术的优点：可连续成槽且成墙深、工作效率高、墙体质量好。灌浆方式有固化灰浆、自凝灰浆，以满足不同的防渗要求。主要应用于黏土、粒径>10cm的鹅卵石或砂石构成的砂砾石土层中，为使建筑符合抗渗标准，可以依据工程要求自由进行固化灰浆或自凝灰浆形成防渗墙。
2.3 多头深层搅拌水泥土成墙的防渗墙技术。多头深层搅拌水泥土成墙就是用多头深层搅拌桩机进行钻孔，钻好孔后就将水泥浆喷入土体中，要加强搅拌，以使土体与水泥浆液充分地混合，经过一段时间后就会固结成一组水泥土桩，如果桩与桩相接就会形成水泥土防渗墙。目前水泥土防渗墙最大成墙为深度22m，抗压强度>0.3MPa，渗透系数为<10cm/s。
施工实践证明，多头深层搅拌水泥土成墙的防渗墙技术优点为：防渗效果佳、操作简便、无泥浆污染、质量有保证、造价低廉。此防渗墙处理技术广泛适用于粘土、淤泥、直径<5cm的砂砾和沙土中。由此可知，此技术将会在水利工程防渗处理技术应用中具有很好的发展前景。
2.4 链斗法成墙防渗墙技术。链斗法成墙防渗墙技术是使用链斗式开槽机和可旋转链斗，在排桩上面进行土壤的移动工作，并将排桩下放置成墙体需要的深度，开槽机前进开挖沟槽，同时还要用泥浆进行护壁，链斗式开槽机最大开槽宽度可达16～50cm，深度最深达10～15m。链斗法成墙防渗墙技术主要适用于砂土、砂砾含量≤30%、粒径不大于槽厚的砂砾地质或粘土地质中。
2.5 射水法成墙的防渗墙技术。射水法成墙的防渗墙技术是利用造孔机成型器内的喷嘴喷射出高速水流，用此水流切割土层，然后再使用成型机对切割出的孔洞进行修整，最后采用泥浆护壁，槽孔形成以后，要浇筑塑性混凝土或水下混凝土，最后形成薄壁防渗墙。墙厚最大可达20～45m，最深可达30m左右，成墙垂直精度极高，可达1/3000。
塑性混凝土防渗墙技术 篇3
关键词：大坝；混凝土防渗墙；施工方法
1、工程概括
胜利水库位于黄河流域漕河上游，坝址位于泰安市岱岳区满庄镇南留、北留村东，控制流域面积 13.8k㎡。水库是1978年在原南留、北留两座小（1）型和北迎小（2）型水库的基础上扩建而成，现状总库容5483万㎡，是一座以灌溉、供水为主，兼顾防洪、发电等功能的中型水库。水库主要由引水渠、大坝、放水洞、溢洪道等建筑物组成。胜利水库除险加固工程内容包括：大坝加固、放水洞新建和改造工程，引水渠工程等。
混凝土防渗墙轴线与大坝轴线重合，顶高程为131.55m，入岩1.0m，混凝土设计标号为建基面以上3.0m至墙底为C10混凝土，建基面以上3.0m至墙顶为C2.0塑性混凝土，以保证墙体有足够的抗渗性和耐久性。同主体建筑物施工的协调，施工期渡汛的影响，及防渗墙分期、分段施工的衔接等问题。做到统筹安排，尽量减少相互干扰。具体施工方法：
一、工程施工总工序
大坝塑性混凝土防渗墙的施工过程有：施工准备、液压抓斗成槽、冲击钻冲击基岩、清孔换浆、混凝土浇筑等工序。
二施工质量控制
对工程项目的人员、机械、材料、方法、环境等因素进行全面的质量控制，监督承包单位的质量保证体系落实到位。严格要求承包单位执行有关材料试验制度和设备检验制度。坚持不合格的材料、构配件和设备不准在工程上使用。坚持本工序质量不合格下一道工序不得施工。
三、施工方法
塑性混凝土防渗墙施工分坝段分别进行，施工方法为粘土泥浆固壁，冲击钻配合液压抓斗“两钻一抓”成槽，泥浆下直升导管法浇筑混凝土。
大坝的防渗墙采用“两钻一抓”的钻抓法造孔。钻抓法是选用液压抓斗和冲击钻配合，即先用冲击钻打两个主孔，然后用液压抓斗把两个主孔之间副孔中的土体抓掉，遇到槽底岩石用冲击钻钻槽。该方法充分利用了液压抓斗工效高、投资省和适应于在岩石中钻孔的特点。在与高压喷射灌浆相连接和易塌孔处采用冲击钻造孔。
1、施工平台及导墙
考虑胜利水库工程实际情况，施工平台如下：平台顶高程131.55m，宽11m，施工平台应碾压密实，以防止钻机下沉。
导墙采用双面钢筋混凝土“L”型导墙，高1.2m，沿轴线方向每间隔15m分缝，缝内设橡胶止水，导向槽开挖后基底夯实。导向墙应平行于防渗墙中心线，其允许偏差为±1cm；导向墙顶平面高程（整体）允许偏差±1cm；导向墙顶面高程（单幅）允许偏差0.5cm；导向墙间净距允许偏差0.5cm。
图8.4-1 防渗墙施工平台设计图
2、泥浆
泥浆主要作用是造槽时固壁，悬浮排渣和冷却钻具，为防止挖槽过程中漏浆和塌孔，需要采用优质膨润土泥浆。泥浆的性能指标和配合比必须在施工前进行试验确定。
拌制泥浆的粘土应进行物理试验、化学分析和矿物鉴定，须符合下列要求：粘粒含量大于50% 、塑性指数大于20、含砂量小于5% 、二氧化硅与三氧二铝含量的比值为3 ～4的粘土。膨润土成品料的品质应符合原石油工业部部颁标准《钻井液用膨润土》（SY5060—35）的规定，其主要性能指标如下：表面粘度不小于15厘泊；造浆率不小于16t/m3；API失水量不大于9.5ml；动塑比不大于3；湿筛分析不大于4%；水分不大于10%。
新制膨润土泥浆性能指标，应符合《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》（SL174—96）表4.0.6的规定。膨润土泥浆性能指标如下：浓度大于4.5%，密度小于1.1g/cm3，漏斗粘度为30S—90S，塑性粘度小于20CP，10分钟静切力为1.4～10N/m2，PH值为9.5～12。
循环使用的泥浆应经常检测其性能，当泥浆超过规定的指标时，作废浆处理，废浆应集中排放在监理人员指定的地点。应按试验选定的配合比配制泥浆，粘土和水的加料量应称量计量，加料量误差应小于5%，拌制泥浆所采用的外加剂及其掺量应通过试验确定。储浆池内的泥浆采用空压机定时冲风搅动，以免结块和沉淀。
拌制泥浆应选用新鲜洁净的淡水，必要时进行水质分析。
3、清孔换浆
当抓斗及冲击钻机成槽至设计深度后，先进行清淤处理直至符合槽孔验收标准，然后下设导管进行清孔换浆，即将导管下至孔底，用泵把性能良好的泥浆经导管送至孔内，由浆液以反循环流动携带钻渣出槽孔，达到清孔换浆之目的。
4、混凝土浇筑
混凝土采用泥浆下直升导管法浇注，混凝土集中拌和，采用混凝土泵输送。
四、技术要求
为了保证混凝土防渗墙与灌浆帷幕的衔接，将防渗墙伸入帷幕中1.0m，同时在施工中要求严格按照规范对防渗墙定位，孔位允许偏差不大于3%，孔斜率不得大于0.3%。套接孔的孔位中心在任一深度处偏差值不得大于设计墙厚的1/3，即不得超过0.14m。同时要求施工单位必须配备专门的工程地质人员，确保能准确测定基岩面高程。
参考文献
塑性混凝土防渗墙技术 篇4
益塘水库位于五华县西北部潭下、转水两镇之间，距县城20km，由五华河水系的潭下库和矮车库两部分组成。水库总集雨面积为251km2，其中潭下库控制潭下河213km2的集雨面积，矮车库控制矮车河38km2的集雨面积，两库之间由全长873m的竹山里连通渠连接。
潭下拦河坝为均质土坝，坝顶高程159.9m，防浪墙顶高程160.8m，最大坝高为22m，坝顶长为740m，坝顶宽7.2m。为解决潭下拦河坝填土质量较差、渗流量大的问题,潭下拦河坝防渗处理方案采用塑性混凝土防渗墙，塑性混凝土防渗墙中心线与拦河坝坝轴线重合，起点为0+120.0m，终点为0+734.0m，总长614.0m，墙体厚60cm，嵌入基岩1m,顶部高程为159.0m。
2 塑性混凝土防渗墙施工技术要求
在塑性混凝土防渗墙施工上，为了能够达到设计要求和防渗的作用，根据《水利水电工程混凝土防渗墙施工规范》(DL-T 5199-2004)的要求，对防渗墙施工的导墙标准、泥浆质量指标、清槽做出以下技术要求。
2.1 导向墙允许偏差
导向墙中心线与防渗墙中心线重合，导向墙中心线允许偏差±10mm;导向墙内壁面垂直度允许偏差0.4%;导向墙顶面高程(整体)允许偏差±10mm，导墙顶面高程(单幅)允许偏差±5mm;导向墙间净距允许偏差±0.5cm。
2.2 泥浆质量技术指标
对于漏失地层采用槽内倾倒粘土造浆。必要时，可在泥浆中掺加适量的添加剂，以增加泥浆的粘度，达到减少渗漏的目的。泥浆制备完毕后，采用泥浆泵通过输浆管输送到各槽孔。
⑴泥浆性能应满足以下参数要求(具体应通过现场使用情况确定)：
比重：1.10～1.30g/cm3;
粘度：18～30s;
含砂量：5%。
⑵应经常对泥浆池内的泥浆进行搅动，不得结块和沉淀;泥浆、膨润土泥浆应用搅拌器搅拌均匀，然后，在贮浆池内静止24h以上，或添加分散剂使膨润土充分水化溶胀后方可使用，循环使用的泥浆每隔30min检测一次性能指标，确保泥浆质量。
2.3 清槽标准
孔内泥浆比重不大于1.30g/cm3，含砂率不大于10%;粘度不大于30S;孔底淤积厚度不大于10cm。
3 塑性混凝土防渗墙施工工艺流程
根据拦河坝的地质条件及防渗墙结构,结合现场施工条件和以往类似工程的施工经验，采用2台CSF-40型混防渗墙造墙机进行施工，其施工工艺流程图如图1所示。
4 塑性混凝土防渗墙的质量控制
在施工上，塑性混凝土防渗墙的质量控制与普通混凝土和高强度混凝土基本相同，但应针对塑性混凝土防渗墙墙体自身的特点，采取一些专门控制措施。防渗墙工程是重要的隐蔽工程，尤其是塑性混凝土防渗墙的强度和弹性模量等力学指标一般不宜通过打孔取芯检测，为确保施工质量，需要进行严谨的施工和有效的质量监控。
4.1 准备阶段的质量控制
施工准备是为施工阶段提供有效的、正常施工的物质条件和技术保障，作为质量控制人员的监理工程师应加强这方面的控制，严格控制并落实承包商的施工设备、材料和技术力量。承包商重点为施工作好以下方面的工作，而监理工程师也对此进行重点控制：
⑴根据施工现场的条件和塑性混凝土防渗墙的技术要求，周密、详细地做好施工组织设计的编制和审查工作。
⑵投入塑性混凝土防渗墙混凝土浇筑的施工设备，尤其是塑性混凝土拌合系统中膨润土掺加设备和混凝土运输设备，是否能满足工程实际需要。
⑶按施工顺序、造孔方法和施工组织确定的槽孔划分原则合理地进行槽孔划分。
⑷根据设计提供的配合比和技术要求进行现场混凝土配合比的复核试验和材料的检测试验，塑性混凝土必须检测黏土或膨润土的黏土含量与塑性指标，并满足设计及配合比要求。
⑸选择防渗墙中心线上具有典型代表的部位进行生产性试验，以确定造孔、固壁泥浆、墙体浇筑等的施工工艺和参数。
4.2 塑性混凝土防渗墙施工质量技术措施
⑴导向墙拆模后，及时在导向墙间按一定间距加设木支撑，在导向墙混凝土养护期间，严禁重型机械在导墙附近行走、停置或作业，以防导向墙变形。
⑵终槽深度必须达到设计深度，同一槽段内槽底深度一致，并保持平整，遇特殊情况应与监理工程师、设计代表共同研究处理。
⑶成槽过程中，槽内泥浆必须高于地下水位1.0m以上，且浆面始终保持在导向墙顶面以下0.3～0.5m，当发生泥浆渗漏时应及时堵漏和补浆。
⑷接头管应在清槽合格后立即吊放，在吊放过程中，不得产生不可恢复的变形，如有变形则不能吊装。
5 塑性混凝土防渗墙施工质量保证措施
⑴严格施工质量责任制，做到分级、分层负责，各个工序、环节谁主管谁负责，班组长对本班组的施工质量负责，专业技术人员检查督促，技术负责人对防渗墙施工质量负责，并为质量责任的执行人，项目经理对整个工程质量负全责。严格按设计要求及相关施工规范的要求施工。
⑵防渗墙施工应做好内部技术交底工作，做好技术经济资料的及时收集、整理、上报工作。
⑶水泥必须有出厂合格证，且做好现场抽样检查工作，混凝土必须按设计配合比配制，做好泥浆现场检验、混凝土取样工作。
⑷每个槽段的技术资料必须清楚、齐全。
⑸组织施工设计图技术交底，审查施工分包单位制订的施工技术方案，确定其可行性和经济性，提出优化或改进意见。
⑹建立内部质量检验体系，施工过程贯彻三级质检制度，由项目部质检工程师负责混凝土防渗墙施工的全面质量检查。单项工艺完成后，由施工班组进行质量初检、班组长复检合格后，经质检工程师终检，经三级检查合格后报请监理工程师检查。
⑺坚持“三检”、“三不交接”和“五不施工”制度。
“三检”即：施工中自检、互检、交接检。工序交接检即：每道工序完成后，必须进行合格检验，并经质检工程师或监理签证，做到上道工序不合格，不准进入下道工序，确保各道工序的工程质量。工序交接制度坚持做到“五不施工”，即未进行技术交底不施工;图纸及技术要求不清楚不施工;测量桩橛和资料未经换手复核不施工;材料无合格证或试验不合格者不施工;上道工序不经检查签证不施工。“三不交接”即：无自检记录不交接;未经专业技术人员验收合格不交接;施工记录不全不交接。
⑻对工程材料、设备进行控制。根据合同和图纸要求，审查材料、设备清单及质保书，并对工程使用的有关原材料、构件及设备进行必要的抽检。及时组织各项工程验收(包括隐蔽工程验收、分部分项工程(中间)验收等)。
6 结语
塑性混凝土防渗墙作为益塘水库潭下拦河坝防渗处理方案，从水库的长远运行情况及起到的作用来看，是较好的防渗措施。塑性混凝土具有弱性模量低、极限应变大、对周围土体的适应性强、和易性能好、凝结时间较长、在施工中不易发生堵管和假凝事故的优点。同时具有成本低、成墙质量高、成墙整体性好、厚度均匀连续、质量可靠、防渗效果好、耐久性好等优点，在同类水利水电工程中具有推广应用的价值。虽然塑性混凝土防渗墙技术在工程上得到广泛应用，但是塑性混凝土防渗墙的设计和理论研究还很不成熟，在多年的工程运用中，也暴露了许多的问题。因此，在进行塑性混凝土防渗墙的施工过程中一定要做好防护措施和保证质量。
参考文献
[1]蒋振中、宗敦峰、李允中、肖树斌等:《水利水电工程混凝土防渗墙施工规范》(DL-T5199-2004);中国水利水电出版社.2004。
[2]王清友:《塑性混凝土防渗墙》中国水利水电出版社.2008。
塑性混凝土防渗墙技术 篇5
1 基本原理
探地雷达与探空雷达相似，利用高频电磁波(主频为数十数百乃至数千兆赫)以宽频带短脉冲的形式，由地面通过发射天线(T)向地下发射，当它遇到地下地质体或介质分界面时发生反射，并返回地面，被放置在地表的接收天线(R)接收，并由主机记录下来，形成雷达剖面图。由于电磁波在介质中传播时，其路径、电磁波场强度以及波形将随所通过介质的电磁特性及其几何形态而发生变化。因此，根据接收到的电磁波特征，即波的旅行时间(亦称双程走时)、幅度、频率和波形等，通过雷达图像的处理和分析，可确定地下界面或目标体的空间位置或结构特征。
雷达波(电磁波)在界面上的反射和透射遵循Snel定律。实际观测时，由于发射天线与接收天线的距离很近，所以其电磁场方向通常垂直于入射平面，并近似看作法向入射，反射脉冲信号的强度，与界面的反射系数和穿透介质的衰减系数有关，主要取决于周围介质与反射目的体的电导率和介电常数，对于以位移电流为主的介质，即大多数岩石介质属非磁性、非导电介质，常常满足σ/ωε<1，于是衰减系数()的近似值为：
即衰减系数与电导率(σ)及磁导率(μ)的平方根成正比,与介电常数(ε)的平方根成反比。
而界面的反射系数为:
式中,Z为波阻抗,其表达式为:
显然，电磁波在地层中的波阻抗值取决于地层特性参数和电磁波的频率。由此可见，电磁波的频率(ω=2πf)越高，波阻抗越大。
对于雷达波常用频率范围(25～2 000 MHz)，一般认为σ<ωε，因而反射系数r可简写成:
上式表明反射系数主要取决于上下层介电常数差异。
应用雷达记录的双程反射时间可以求得目的层的深度H:
式中，t为目的层雷达波的反射时间;c为雷达波在真空中的传播速度(0.3 m/ns);εr为目的层以上介质相对介电常数均值。
2 工程概况
某水库为新建平原调蓄水库，总占地面积533.33 hm2(8 000余亩)，围坝轴线长度约8 km，最高蓄水位28.00 m，相应库容5 300万m3，设计死水位18.00 m，死库容650万m3。该水库主要采用泵站提水充库，涵闸控制出库的运行方式，总体布置包括：围坝、分水闸、穿河倒虹、入库泵站、入(出)库涵洞、入(出)库闸、放水洞、排渗泵站等工程。
全坝段范围内采用塑性混凝土防渗墙做坝基截渗处理，其轴线位于库内距上游坝脚约1.8 m处，具体设计指标为：(1)成墙深度约16 m，墙底部插入第6层壤土或第8层黏土1 m;(2)成墙厚度不小于0.3 m;(3)孔位偏差±10 mm，且每隔7 m划分1个槽段进行成墙施工;(4)塑性混凝土强度28 d不小于5 MPa，弹性模量不大于2 000 MPa，渗透系数不大于i×10-7cm/s。
3 测试技术及资料处理
为判断坝基塑性混凝土防渗墙成墙质量的优劣，沿防渗墙顶的轴线布置1条雷达探测剖面，并按其走向连续测试。
外业施测使用瑞典MALA地质仪器有限公司生产的RAMAC/GPR探地雷达系统，天线的中心频率为50 MHz，收发天线的间距为2 m。实测采用剖面法，且收发天线方向与测线方向平行。记录点距为0.2 m，采样频率为1 306 MHz，单一记录迹线的采样点数为512个，叠加次数为32次，记录时窗为392 ns。根据以往工程经验和实际测试时试验段的开挖结果确定塑性混凝土的雷达波速为0.10～0.12 m/ns。
雷达资料的数据处理与地震反射波法勘探数据处理基本相同，主要有：(1)滤波及时频变换处理;(2)自动时变增益或控制增益处理;(3)多次重复测量平均处理;(4)速度分析及雷达合成处理等，旨在优化数据资料，突出目的体、最大限度地减少外界干扰，为进一步解释提供清晰可辨的图像。处理后的雷达剖面图和地震反射波的时间剖面图相似，可依据该图进行综合分析与解释。
4 成果分析
探地雷达资料的分析和解释是探地雷达探测的目的。由数据处理后的雷达图像，全面客观地分析各种雷达波组的特征(如波形、频率、强度等)，尤其是反射波的波形及强度特征，通过同相轴的追踪，确定波组的物理意义，构制地下介质——地球物理解释模型，依据剖面解释获得整个测区的最终成果图。
探地雷达资料反映的是地下地层的电磁特性(介电常数及电导率)的分布情况，要把地下介质的电磁特性分布转化为地下介质的物性分布，必须把设计、施工、试验、探地雷达这几方面的资料有机结合起来，建立测区的地下介质——地球物理模型，才能获得正确的地下介质结构模式。
4.1 反射层拾取
根据试验段雷达图像的对比分析，建立各种质量缺陷的反射波组特征，而识别反射波组的标志为同相性、相似性与波形特征等。
4.2 时间剖面的解释
在充分掌握设计、施工、试验成果，了解测区所处介质结构背景的基础上，研究重要波组的特征及其相互关系，掌握重要波组的介质结构特征，其中要重点研究特征波的同相轴变化趋势。特征波是指强振幅、能长距离连续追踪、波形稳定的反射波。同时还应分析时间剖面上的常见特殊波(如绕射波和断面波等)，解释同相轴不连续带的原因并推断其质量缺陷的具体特征等。
根据上述解释原则，对雷达图像(见图1)进行分析与解释如下。
图1(a)为塑性混凝土防渗墙桩号3+268—3+303段雷达测试图像，图中框内反射波同相轴呈现上凸弧形，且一直下延到10多m，推测方框处为夹泥裂缝。其它部位反射波同相轴连续可追踪，说明其防渗墙体较连续完整。
图1(b)为塑性混凝土防渗墙桩号5+200—5+150段雷达测试图像，图中框内反射波同相轴错断、紊乱，局部同相轴呈凹陷状，顶部埋深3～4 m，且下延至10余m，左侧方框处推测为夹泥洞，而右侧方框处推测为胶结不良、砂石呈松散状。其它部位相对较好。
图1(c)为塑性混凝土防渗墙桩号7+500—7+550段雷达测试图像，图中框内反射波同相轴错断、紊乱，局部同相轴呈上凸弧形，顶部埋深约2 m，且下延至10余m，左侧方框处推测为槽段接头处的夹泥洞，而右侧方框处推测为胶结不良(少浆或无浆)、砂石呈松散状。其它部位相对较好。
图1(d)为塑性混凝土防渗墙桩号8+725—8+780段雷达测试图像，图中框内反射波同相轴错断、紊乱，局部同相轴呈上凸弧形，顶部埋深2～3 m，且下延至10余m，左侧方框处推测为夹泥洞，而右侧方框处推测为胶结不良(少浆或无浆、砂石呈松散状或局部充泥)。其它部位相对较好。
通过探地雷达测试成果的分析和解释，共检测推断出56处防渗墙墙体存在不同程度的质量缺陷，多为夹泥裂缝，局部呈现夹泥洞或胶结不良等现象，这些缺陷的顶部埋深多为2～4 m，但向下均有一定延伸。
该检测成果经开挖验证，符合客观实际，受到了业主和监理的赞誉，为该塑性混凝土防渗墙工程的处理加固提供了科学依据。
5 结语
(1)针对该平原水库塑性混凝土防渗墙埋深大、墙体薄而长、施工难度较大等特点，采用探地雷达技术对防渗墙体质量进行无损检测，其技术方法科学可行，效果明显。无损检测的分析解释成果，能较好地反映平原水库围坝基础塑性混凝土防渗墙的质量状况，保证了工程质量，也可为类似工程的检测提供借鉴。
(2)物探技术可以应用于防渗墙的质量普查和定性检测，是一种快速无损的检测方法。当然，由于各工程的条件不同，具体应用时应针对工程可能产生的隐患性质和分布特点。应综合选用合适的物探方法，进行综合探测及评价，以取得更好的效果。
(3)由于大多数物探方法只能对隐患进行定性的评判，因此为了更准确地评价防渗墙的整体质量，应在综合物探检测的基础上，对可能存在隐患的部位，适当采用更直接、更量化的检测手段对防渗墙进行检测，如开挖检验、钻孔抽芯和注水试验等。
参考文献
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[4]刘康和.地质雷达在水利工程质量检测中的应用[J].长江职工大学学报,2001(1):10-13.
塑性混凝土防渗墙技术 篇6
1 塑性混凝土防渗墙设计问题
塑性混凝土是由水泥、水、砂、石子、黏土(膨润土)及一定量的外加剂,按一定比例配制而成的。
1.1 塑性指标控制
塑性指标的控制直接影响到塑性混凝土防渗墙的抗渗性能和适应变形能力,关系到工程的安全。塑性指标取大了,水泥用量减少,可以降低弹性模量,增加极限应变,可提高墙体的适应性和变形能力,但墙体的强度却降低了,其结构安全性相应也降低了;相反,塑性指标取小了,水泥用量增加,墙体的强度相应提高,但降低了墙体的极限应变能力,适应性和变形能力也相应降低。在实际工程中,应根据周围土层的力学性能,合理确定塑性混凝土的塑性指标和各项技术参数,据此确定水泥用量和各种材料配合比,以达到防渗墙体的最优受力状态和变形能力,提高工程的安全性。
1.2 技术指标或参数的确定
塑性混凝土防渗墙的主要技术指标包括抗压强度、弹性模量、渗透系数、配合比、塌落度、扩散度等。根据地勘报告提供的北湖水库坝体土层的力学性能和渗漏破坏状况,确定塑性混凝土的技术指标和设计参数为:
混凝土强度R28≥3.0 MPa;渗透系数K<i×10-6cm/s(1<i<10);弹性模量E=600~2 400Pa;出机口混 凝土塌落度20~24cm;扩散度32cm左右;拌和析水率<3%;初凝时间≥8h;终凝时间≤48h。
根据以上技术指标要求,经过试验,确定塑性混凝土的质量配合比为水∶水泥∶膨润土∶砂∶石=230∶265∶90∶719∶930。
1.3 墙体厚度、深度及两侧延伸情况
合理确定防渗墙厚度是防渗墙设计的重要问题,厚度过大会造成大量浪费,偏小则不能满足防渗、强度等功能要求,实践中应根据对墙体的抗渗性、耐久性和变形能力要求来合理确定防渗墙的厚度。北湖水库墙体厚度最终确定为0.5m。
墙体深入坝基深度根据坝基地质条件、渗透稳定及结构要求确定。北湖水库主坝坝基为强透水性的砾沙层,渗漏严重。因此,确定墙体穿过砾沙层且深入基岩1.0m。
防渗墙两侧延伸情况应考虑大坝整体防渗效果,形成封闭完整的防渗体系,避免出现新的渗漏通道。
2 塑性混凝土防渗墙施工
2.1 施工平台的施工
施工平台宽度应考虑到液压抓斗成槽机械履带宽度及内侧履带距导墙中心线作业距离的要求,导墙中心线距大坝下游面要满足最小宽度为:带板距导槽中心线最小宽度+履带带距=1.8+4.3=6.1m,如图1所示。
水库现状坝顶高程104.50m,坝顶宽度5m,上游坡比1∶2.5,下游坡比1∶2.0,设计防渗 墙沿坝轴 线布置,顶部高程103.80m对应的导墙中心线距下游面宽度为2.5+1.4=3.9m,需要加宽2.2m后才能满足施工需要。为了减小工程量,将防渗墙轴线改为坝 轴线以上1.5 m,防渗墙顶 部高程降 为103.3m,如图2所示。
2.2 导向槽的施工
导向槽的作用是为开挖机具导向、墙体定位、保护槽口、承重等。据此确定本工程的导墙断面,如图3所示。
导向槽的施工顺序为:测量定位、抓斗开挖导墙基础、人工整修、绑扎钢筋、浇筑混凝土。
2.3 防渗墙施工方法
(1)槽段划分。本工程塑性混凝土防渗墙设计长度496m,以6.5m为一个槽段(接头搭接0.5m),每个槽段逐一进行编号,分Ⅰ、Ⅱ序槽段分段造槽,槽段施工采用坝体“抓斗成槽法”和坝基“冲击成槽法”。施工中,先施工 Ⅰ 序槽段,后施工 Ⅱ 序槽段。槽段划分见图4。
(2)泥浆制备。施工中所用的泥浆为膨润土泥浆。泥浆池应考虑能够满足2~3个槽孔的施工,每个容量100~150m3,设置在下游坝脚处。泥浆拌制 采用1.0 m3的高速泥 浆搅拌机,拌制时间大于10min,先送入泥浆沉淀池,沉淀24h后再用泥浆泵把泥浆输送到各槽口用浆点,并用管道进行循环。
固壁泥浆的 原材料为 膨润土,分散剂为 工业碳酸 钠(Na2CO3),降失水增黏剂为中黏类羧甲基纤维素钠(CMC),新制膨润土泥浆配比和性能控制指标分别见表1和表2。
(3)成槽。采用挖土机配50cm薄壁抓斗进行坝体防渗墙成槽施工,抓槽前先认真校对孔位,抓斗纵面轴线与防渗墙设计轴线重合,抓斗升降过程中保持平稳,避免左右摆动。主机要倒退行驶,不允许在已成槽部位上行驶,以免孔壁坍塌。抓槽顺序:Ⅰ序槽段先抓两边后抓中间,Ⅱ 序槽段先抓中间后抓两边。往导墙内注入新制好 的泥浆,待泥浆面 至导墙顶 以下0.3~0.5m时,斗体下入导墙 内开始抓 槽,结束第一 抓后,移机到该槽段的第二抓位置,第二抓开挖过程与第一抓相同。当第二抓结束后,移机到该 槽段中间,开挖第三 抓,如此反复 进行。Ⅱ序槽段成槽时为 保持抓斗 两边受力 均衡,先抓中间 的2.5m土体,再抓两边各2.0m土体。其成槽过程均重复Ⅰ序槽段施工方法。
kg
基岩槽体开挖使用ZC-22型冲击钻进行冲凿,冲击钻安放在导墙上,采用冲击钻和抓斗联合施工时,先用冲击钻将槽底部岩层捣碎、松散,再用抓斗抓出,多次重复,直到入岩深度达到设计深度。
(4)清孔和换浆。当抓槽结束后,应进行终孔验收,要求孔位中心偏差≤3cm,孔斜率≤0.4%,槽孔深度≥设计孔深。终孔验收合格后,进行清孔换浆,采用抓斗进行清理,先用抓斗自槽底部抓取淤积物及沉淀物,然后边注入符合要求的新鲜泥浆边抓取槽内陈旧废浆进行置换。清孔换浆的结束标准为:清孔换浆结束1h后,泥浆比重<1.10g/cm3,黏度<35s,泥浆含砂量<3%,孔底淤积厚度<10cm。
(5)墙体灌注。采用直升导管法浇筑,灌注导管沿槽孔轴线布置,Ⅰ序槽孔两端的导管距孔端控制在1.0~1.5m,Ⅱ序槽孔两端的导管距孔端控制在0.5~1.0m,灌注导管内径采用200~300mm。槽孔混凝土灌注严格遵循先深后浅的顺序,从最深的导管开始,由深到浅依次开浇,直至全槽混凝土面基本浇平以后再全槽均衡上升。
灌注过程中,保持导管埋入混凝土的深度在2~4m之间,并用分流槽从2个导管中向槽孔内灌注混凝土,控制槽内混凝土面在0.5m高差范围内的均衡上升,以防止裹渣而引起墙体渗漏。槽孔内混凝土面上升速度大于2m/h,并连续上升到设计高程以上0.5m。
3 结 语
(1)防渗墙工程施工前,应作好施工平台、导向槽、泥浆备制、循环管路铺设及水、电、路布置等临建工程,确保连续施工和交叉作业。施工平台应满足施工机械作业面的宽度及承重要求。
(2)应严格控制造孔质量,保证孔斜率、孔位偏差和成槽宽度等符合相关设计和施工规范要求。验收合格后进行清孔换浆,确保槽底淤积物和沉淀物清除达到施工规范和设计要求。
塑性混凝土防渗墙技术 篇7
1 常用的导向槽结构形式
在应用混凝土防渗墙进行防渗工作时, 利用导向槽来保证整个槽口的稳定是现代技术中比较流行的一种方式, 这不光是保证后续工作的安全, 更是保证企业的经济效益不受到损害, 因此, 建设好的导向槽是决定后续工作是否顺利的前提条件。
1.1 我国使用的导向槽结构样式比较多, 这都是为了使整个槽口适应不同的地质条件, 更好地贴合槽口, 能够为防渗工作提供最合适的基础建设。“┓┏”形式的结构能够更加方便地给槽口建设提供稳定性, 这种钢筋混凝土结构的优点在于建设结构简单, 开挖等工程量较小。同时, 在建设槽口时, 为了很好地保证其稳定性, 还采用了相应的配套措施对其进行辅助建设:
1.1.1 将钢筋混凝的土梁埋入地下1m, 保持0.7~0.8m的梁高, 利用拉筋在钢槽板的上口进行固定。
1.1.2 在防渗墙的轴线两侧可以用粘土进行置换, 范围控制在2m之内, 深度控制在3m之内, 并且要用粘土进行分层务实。这样的措施主要是防止在进行钻孔工作时, 出现塌陷, 主要针对的是河床为砂卵石或人工填筑的强透水层的地层情况。当粘土置换至梁上口高程时, 可以采用两次开挖的方式立模浇灌混凝土连续梁。
1.1.3 在计算简支梁时, 要保证配筋的长度比槽段长度多2m, 在取荷载时要取最不安全的荷载, 也就是取每项工程所需要的荷载量中最不正常的荷载, 将其组合在一起, 这样就可以提早考虑如果事故出现该怎么进行挽救的相关事宜, 为事故提供一定的缓冲空间。利用这种结构建设混凝土防渗墙工程, 我国已经通过实际情况证实其可行性, 同时也是证明了其安全高效才被广泛应用的。
1.2 在改善导向槽结构时, 仍然有很大的空间, 主要解决的是其经济问题。
1.2.1 上文所述的方法虽然方便安全, 但是拆除的费用比较大, 这也就给相关企业带来很大的经济负担, 为了节省开支, 最好能够充分利用地基的承载力, 设计出较为经济实用的断面。具体的操作过程中, 如果槽口没有坍塌, 地基的承载力是支撑的主要作用力, 因此, 应该合理利用地基的承载力, 为施工工程提供更大的作用力, 保证施工的安全。再加上用较为可靠的方式钻孔, 就可以保证梁以下地层的牢固安全。如果不能保证梁以下底层的安全, 出现坍塌, 采取临时维护措施来继续创造槽也是无济于事的, 不能从根本上解决问题, 所以, 在出现坍塌时, 应该及时处理而不是勉强成槽, 在处理好坍塌故障之后再进行接下来的工作才能保证整个工程的完整性。
1.2.2 为了增加槽口松散处的底层的稳定能力, 可以将钢槽板取消, 这样就可以增高梁的原有高度。如果采用较薄钢筋混凝土结构, 就能够降低工程施工的经济成本。但是如果在钻孔中出现坍塌, 填筑料也会随之坍塌这就导致整个槽板将失去重心从而失去稳定性。
1.2.3 针对强透水层时不需要利用粘土进行置换。之所以选择利用粘土进行置换是因为强透水层处的结构是比较松散不稳固的, 很容易因为浆液遗漏而出现坍孔, 这就需要采用粘土置换的方式来保证强透水层的稳定性。但是粘土置换方式也存在一定的局限性, 采用的粘土在开挖时很容易造成土地资源的破坏, 如果在置换过程中遇到雨季, 就很难保证置换填筑的质量, 对钻孔工程就提供不了安全保障, 容易造成坍塌。因此应该在保证孔壁稳定的同时, 再进行钻孔工程的维护施工。
1.2.4 我国一些重要水库均采用以上介绍的施工方式, 这种设计方式能够保证整个工程的安全性, 同时很大程度地缩短了工期, 还减少了工程量, 为建设企业节省了很多投资, 总而言之, 这种设计方式为企业带来较高的经济效益。
2 特殊地层钻孔技术
2.1 强透水层。在进行混凝土防渗墙工程中, 如果遇到的是河床浅层砂卵石地层或者人工填筑的强透水层, 都是属于强透水层。这样的环境土质松散, 很容易引起泥浆的流失, 这样就会在钻孔过程中引起坍塌, 给整个工程带来更多困难。
为了更好地保证孔壁的稳定性, 下文介绍的一些工艺可以防止坍塌故障的出现:
2.1.1 宜选用带侧刃的大刃脚十字形冲击钻头, 钻头重量要大, 冲程要高。
2.1.2 使用粘性大、塑性指数高的粘性土制作泥浆。
2.1.3 保持孔内有足够的水头高度, 不断向孔内补充泥浆, 保持一定压力防止因漏浆过量而坍孔。
2.1.4 在大块石层中钻进时, 要注意控制冲程和钢丝绳的松紧, 防止孔斜。
2.1.5 直接向孔内投放粘土, 利用钻机冲击时钻头对孔壁的挤压作用, 把孔内砂卵石夹粘性土挤进孔壁, 达到密实孔壁、封闭渗漏通道的效果, 增强孔壁的稳定性。
2.1.6 采用层削法成槽。若主孔一次性钻进至设计深度后再施工副孔, 由于地层松散, 加上其两侧土体临空状态, 在冲击时, 孔内砂卵石将迅速崩塌, 新增加了大面积渗漏通道, 致使槽段内的泥浆可能迅速流失, 导致坍孔事故。
2.2 粘性土层。在以粘土心墙作为防渗体系的土石坝的除险加固工程中, 往往需要在粘土心墙中修建混凝土防渗墙, 针对这种特殊的地质情况, 采用Y.K.C冲击钻机和GPS-10 型回旋钻机联合施工是一种缩短工期、提高经济效益的有效方法。粘土层中, 主孔和副孔采用回旋钻机成孔, 小墙采用冲击钻机修整成槽;基岩采用冲击钻机施工。
3 事故处理
3.1 槽段坍塌。发生槽段坍塌后, 可采用加大护壁泥浆的比重、粘稠度或向孔内直接投放粘土, 增加槽孔泥浆面的高度等;坍孔严重时采用粘土或低标号混凝土回填, 待坍孔地段稳定后再重新成槽。
3.2 卡钻。Y.K.C冲击钻机在砂卵石或基岩中钻孔, 易发生因孔壁掉块或操作不当等原因造成卡钻事故。出现卡钻事故时, 应立即摸清卡钻原因, 及时加以处理;当简易方法处理无效时, 不应盲目处理, 人为增加后续处理难度, 此时采用带专用钻头的回旋钻机处理是一种比较有效的方法。
4 结论
随着社会技术的不断提升, 我国对于建设除险加固工程也有了较为有效的方式。塑性混凝土防渗墙越来越被广泛用于除险加固工程, 为我国水库等工程建设提供了较为有效的安全保障。相信在未来的工程建设中, 塑性混凝土防渗墙能够有更好的发展前景。
参考文献
[1]高钟璞.大坝基础防渗墙[M].北京:中国电力出版社, 2000.
[2]白永年.中国堤坝防渗加固新技术[M].北京:中国水利水电出版社, 2001.
塑性混凝土防渗墙技术 篇8
关键词：塑性混凝土,防渗墙,施工质量,监理控制
国外从20世纪60年代末开始采用塑性混凝土防渗墙,而我国是在1990年才首次建成福建省水口水电站主围堰塑性混凝土防渗墙,防渗效率达98%,取得较好效果。自那以后很多水利工程相继采用了塑性混凝土,如:山西省册田水库防渗墙、北京市十三陵水库防渗墙、河南省小浪底水利枢纽上游围堰防渗墙及长江三峡大江围堰防渗墙等。塑性混凝土防渗墙的施工有着严格的施工质量要求,在施工过程中,监理人员应把握施工质量标准,认真履行监督义务,确保工程质量。
1 混凝土防渗墙发展简介
混凝土防渗墙是指利用钻孔、挖槽机械,在松散透水地基或坝(堰)体中以泥浆固壁,挖掘槽形孔或连锁桩柱孔,在槽(孔)内浇筑水下混凝土或回填其他防渗材料成具有防渗功能的地下连续墙。它是防止渗漏、保证地基稳定和堤坝安全的工程措施。
混凝土防渗墙适用于土石坝及堤防地基的防渗处理、混凝土闸坝的地基防渗处理、土石围堰堰体和堰基的防渗处理、病险水库坝体和坝基处理等工程。混凝土防渗墙由于具有承受水头大、防渗性能可靠、适合各种地层等优点而被国内外水利水电工程广泛采用。
防渗墙材料按照抗压强度和弹性模量,可以分为刚性混凝土和柔性混凝土。
混凝土防渗墙按材料性质分为普通混凝土、粘土混凝土、塑性混凝土、固化灰浆、自凝灰浆等几类。
2 塑性混凝土简介
塑性混凝土的特点是抗压强度不高,一般可控制在R28=0.5 MPa～2 MPa,弹性模量较低,一般可控制在E28=300 MPa～2 000 MPa,渗透系数K=1×10-7 cm/s～1×10-6 cm/s。塑性混凝土防渗墙具有在低强度和低弹性模量下适应地基应力变化的特点,能在不需提高混凝土的等级或增加钢筋笼的情况下确保墙体不被外力破坏,故能大大节省工程投资。
塑性混凝土的配合比与常规混凝土的配合比间存在较大差异。常规混凝土具有成熟的经验配合比,而塑性混凝土的发展史短,缺乏经验配合比,已建工程中塑性混凝土的防渗墙的配合比存在较大差异。影响塑性混凝土防渗墙弹性模量的因素较多,这就决定了塑性混凝土配合比设计的难度和复杂性,需要花费更多的时间和人力物力。同时,基础防渗墙工程往往从工程一开始就组织施工(基础工程施工是关键工序),因此为确保工程的正常顺利开展,设计单位应事先根据当地的砂石骨料和水泥品种进行塑性混凝土的室内配合比试验,确定塑性混凝土防渗墙的配合比。塑性混凝土防渗墙还有其他指标,如渗透系数或抗渗标号、坍落度、扩散度等,在工程施工中,承包商应根据设计提供的配合比和技术要求进行现场混凝土配合比的复核试验,以确定塑性混凝土施工配合比和最佳施工参数。
3 监理人员在塑性混凝土防渗墙工程中的监督作用
3.1 现场开工审查
承包人防渗墙施工准备工作完成后,应向监理机构提交工程开工报审表,经监理机构审核批准。监理人员应在以下几个方面进行严格审核,确认符合要求后,签发开工令。
1)承包人中标后的施工方案、施工措施计划、施工进度计划等技术文件是否完成并提交监理机构审批;2)承包人派驻现场的主要管理人员、技术人员数量及资格是否与批准的施工组织设计一致,如有变化,重新审查并报监理机构认定;3)承包人进场的施工人员、混凝土拌制、泥浆拌制、泥浆净化回收系统等设备的数量和规格性能是否符合施工合同的约定;4)承包人的质量保证体系、安全及环境保护措施是否落实;5)场内道路、供水、供电、供风等施工辅助设施是否准备就绪;6)防渗墙施工7 d前,承包人应对防渗墙轴线、高程、槽孔孔位进行实地放样,并将放样成果报监理机构审核批准;7)用于制备防渗墙体和泥浆的原材料(水泥、粘土、膨润土、粗细骨料等)、构配件的数量、规格、性能是否符合设计文件要求,是否有出厂合格证及复检资料,原材料储量是否满足工程开工及后续施工的需要;8)承包人试验室条件是否符合有关规定要求;岩芯钻或岩芯根管钻机性能和数量,是否满足先导孔、检查孔精度和防渗墙高峰作业要求;9)承包人是否已按合同文件的规定和设计施工图纸的要求进行了塑性混凝土室内和现场配合比试验,试验结果是否符合设计要求,是否报送监理机构审批;10)承包人是否将造孔、固壁泥浆、墙体混凝土浇筑等施工工艺参数报送监理人员审核批准。
3.2 施工过程质量控制
在施工上,塑性混凝土防渗墙的质量控制与普通混凝土和高强度混凝土基本相同,但应针对塑性混凝土防渗墙墙体自身的特点,采取一些专门控制措施。防渗墙工程是重要的隐蔽工程,尤其是塑性混凝土防渗墙的强度和弹性模量等力学指标一般不宜通过打孔取芯检测,为确保施工质量,需要进行严谨的施工和有效的质量监控。
膨润土的掺入方式先后采用了两种方式:1)先将水泥、膨润土和砂石骨料混合干拌,然后加水进行搅拌;2)将膨润土加入专用水池中,进行充分搅拌并配制成一定浓度,然后加入砂石骨料和水泥进行拌合。施工过程中,在第一种方式下,膨润土经常形成粒径10 mm～30 mm的团块,不能形成泥浆,从而降低了膨润土在塑性混凝土中的作用,最终主要导致塑性混凝土弹性模量和强度增大。在第二种方式下,膨润土不出现结块现象,分散很均匀,不仅保证了塑性混凝土的拌合质量与试验结果一致,还增大了坍落度。因此,建议在塑性混凝土拌合过程中,膨润土采用湿掺法。
在施工准备充分的条件下,承包商就可以进行防渗墙施工。施工过程中,承包商应严格按监理工程师批准的施工组织设计进行施工,监理工程师应派出经验丰富的现场监理人员进行现场监理,并按重要隐蔽工程的要求实行旁站监理。作为塑性混凝土防渗墙,不仅具有普通混凝土防渗墙的一般施工要求,还应严格按以下方面进行施工和严格控制:
1)在每次进行塑性混凝土浇筑前,应严格仔细检查砂石骨料的粒径,确保砂石骨料的粒径与试验确定的配合比所要求的粒径一致。
2)膨润土若采用湿掺方式,应随时检查并控制液体浓度,确保实际掺入量与试验确定的配合比一致;若采用干掺方式,应考虑膨润土结块现象,实际掺入量应大于配合比量,具体量视拌合后结块现象而定。同时,应检查膨润土和水泥的保存质量。
3)在防渗墙墙体浇筑前,应根据《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》制定浇筑方案。若运输时间和浇筑时停留时间太长,塑性混凝土的坍落度和扩散度的损失较严重,因此在制定浇筑方案时应充分考虑混凝土的运输方式和入仓方式。
4)每个槽段在混凝土浇筑前,监理工程师应在现场监督承包商根据骨料的含水情况进行混凝土试拌,检查拌制混凝土的坍落度和扩散度。
5)在浇筑过程中,可能因某种因素导致混凝土坍落度和扩散度损失严重而不能满足混凝土的浇筑要求,发生这种情况严禁直接向混凝土中加水。
6)虽然塑性混凝土的扩散度较大,在浇筑过程中仍应确保混凝土面均匀上升,故应经常测量混凝土面高程,并及时填绘浇筑指示图。
7)塑性混凝土的坍落度损失快,为避免堵管事件,施工人员应经常提动导管(特别是浇筑速度较慢时),混凝土的拌合、运输应保证浇筑能连续进行。若因故中断,现场负责人员应根据具体情况及时采取应急措施进行处理。
8)若对浇筑完成的塑性混凝土防渗墙进行帷幕灌浆,应特别注意控制灌浆压力,防止防渗墙破坏。
3.3 质量检查、验收与评定
对混凝土防渗墙成墙质量的检查,现行采用的方法有钻孔取芯法、超声波法和地震透射层析成像(CT)法。对于塑性混凝土最好采用无损检测方法。
3.3.1 塑性混凝土防渗墙墙体质量检查内容
1)检查时间:塑性混凝土防渗墙墙身质量检查应在成墙1个月以后进行;2)检查方法:采用钻孔取芯、注水试验的方法进行;3)检查数量:在防渗墙范围内布置2个钻孔取样;4)检查内容:墙体的均匀性、物理力学指标、可能存在的缺陷和墙段接缝;5)检查完毕后,应对检查孔用压浆法认真封闭;6)检查标准:墙身渗透系数,K=5×10-7cm/s。
3.3.2 单元工程质量评定
单元工程划分:以每一施工槽孔为一单元(或扩大单元)工程。在槽孔的主要检查(测)项目符合标准的前提下,其他检查项目符合标准,且其他检测项目有70%及其以上符合标准的,评为合格;其他检测项目符合标准,且其他检测项目有90%及其以上符合标准的,评为优良。
参考文献
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塑性混凝土防渗墙技术 篇9
水库枢纽工程由大坝、溢洪道和输水涵洞等建筑物组成。下部坝体为水力冲填土坝, 填筑高程为1832.14m, 上部为后期采用拖拉机碾压配合人工夯实方式填筑的均质土坝。竣工后的大坝坝顶高程为1840.20m, 坝高33.3m, 坝顶宽5.0m, 坝轴线长173m;控制径流面积27.9km2, 总库容为176万m3, 属于小型水库。由于施工质量原因, 竣工后坝体、坝基渗漏严重, 对大坝进行了防渗灌浆处理, 灌浆后效果不明显。由于坝体及左岸绕坝渗漏加剧, 又对坝体及坝基采用高压摆喷灌浆进行了防渗处理, 但处理效果仍不理想。
2 工程地质条件
工程区域位于小江断裂带西侧, 库区出露地层岩性简单, 主要为第四系冲洪积砂质黏土、砂砾石;第四系残坡积碎石粉土、含砾黏土及震旦系陡山沱组灰质白云岩夹页岩、泥岩。
库区构造简单, 未发现大的区域构造, 为单斜岩层展布区, 在左岸300m外有断层;在左坝肩上部有次级断层f1, 在右坝肩有断层f2, 两断层产状及性质相近, 为压扭性逆断层, 走向SE70°左右, 倾向SW, 倾角60°~70°, 断层破碎带及影响带宽20~50cm, 角砾岩为白云岩碎石夹泥沙。
3 混凝土防渗墙设计
由于河床冲洪层较厚, 其透水性差异较大, 为最大限度地截断地下渗流、消除下游八角承压水头、减弱对坝基冲洪积层稳定性的不利影响, 设计在综合考虑各种因素后, 采用塑性混凝土防渗墙对坝体和坝基进行加固处理。坝基渗径分析和可能的渗透破坏计算结果表明, 采用悬挂式防渗墙可满足本工程的防渗要求。混凝土防渗墙布置与原大坝轴线上, 墙长100m (桩号0+48.00~148.00m) , 设计墙厚0.6m, 最大墙深40.0m, 强顶高程为1836.90m, 墙底最底高程为1796.90m, 两岸渗入基岩1.3~1.5m;墙底渗入河床冲洪积层10.72m。防渗墙墙体材料采用塑性混凝土, 其性能指标为:抗压强度R28=1~5MPa;渗透系数K28≤5.0×10-7/s;弹性模量E28≤5000MPa。防渗墙两端与灌浆帷幕相连接, 接头处上、下游各包两孔。帷幕灌浆孔距为2.0m, 单排, 两端向外各延伸24.0m, 孔深至相对隔水层顶板线为止, 共布置灌浆孔74孔, 总进尺3179m。混凝土防渗墙与灌浆帷幕共同组成新的大坝防渗体系。
4 混凝土防渗墙施工
4.1 施工布置。
水库坝顶宽度只有5m, 为满足防渗墙施工场地要求, 降低坝顶顶高程3m将坝顶宽度增加到19m。混凝土拌和站及泥浆系统均布置在左岸坝头。梯形断面C15钢筋混凝土导墙顶宽50cm、底宽95cm、高1.5m, 孔口高程1836.90m。
4.2 槽段划分。
水库塑性混凝土防渗墙划分为17槽段施工, 一期槽长6.2m, 二期槽长7.6m;一期槽段设5个主孔, 4各副孔, 二期槽段设6各主孔, 5各副孔;主孔直径60cm, 副孔占轴线长度80cm。先期施工的二期槽孔均因槽段较长而出现了塌孔现象, 后期施工时均将二期槽孔的长度调整为6.6m。
4.3 固壁泥浆。
造孔泥浆需要哟良好的流变性、稳定性和抗水泥污染能力, 为此采用优质膨润土造浆, 并在泥浆中加入适量的分散剂, 即纯碱;泥浆性能指标满足规范要求。
采用1m3高速搅拌机拌制膨润土泥浆, 新制泥浆在储浆池中膨化7h以上再用于造孔、清孔。为保护环境和降低施工成本, 对使用过泥浆进行回收净化后重复使用。
4.4 造孔成槽施工。工程造孔施工采用4台CZ-30型冲击钻
机, “钻劈法”成槽。I、II期槽段连接采用“钻凿法”施工, I期槽段混凝土浇筑24h后开始套打接头孔。防渗墙造孔质量控制标准如下: (1) 孔位偏差不大于30mm; (2) 孔斜率不大于0.4%; (3) 孔形良好, 不存在美化孔和小墙; (4) 接头孔的两次孔位中心在任一深度的偏差值不得大于设计墙厚的1/3。清孔换浆采用抽筒法, 清孔结束1h后对清孔质量进行检验, 合格标准为:孔底淤积厚度不大于10cm;槽内泥浆密度不大于1.15g/cm3, 马氏漏斗黏度为32~50s, 含砂率不大于6%, 取样位置距孔底0.5~1.0m。II期槽清孔换浆结束之前, 用钢丝刷钻头清晰接头孔混凝土壁面上的泥皮。
4.5 防渗墙混凝土浇筑施工。
槽孔混凝土浇筑采用泥浆下直升导管法, 导管内径为212mm, 每个槽孔下设2套导管。导管中心距曹端1.0~1.5m, 两套导管中心距不大于4m, 导管底口距槽底控制在15~25cm内。槽底高差大于25cm时, 将导管布置在控制范围的最低处。导管接头处采用橡胶止水垫进行密封, 在导管顶部设多节0.5~1.0m的短导管。开浇前在导管内放入隔离橡胶球。混凝土采用JS750型强制式搅拌机拌制, 采用HB-50型混凝土泵输送混凝土至草寇。开浇前先注入少量水泥砂浆, 随即注入足量的混凝土, 挤出塞球并埋住导管底端。混凝土浇筑连续进行, 因故中断时间不得大于40min。
混凝土浇筑质量控制措施: (1) 开浇前对砂、石材料的粒径及含水率进行检测, 并对配合比进行调整; (2) 对搅拌机电子计量仪表进行校核; (3) 经常对混凝土坍落度、扩散度进行检测, 合格的混凝土才允许送入槽孔; (4) 导管埋深控制在1~6m, 混凝土面上升速度不小于2m/h; (5) 各导管均匀下料, 控制混凝土面高差在50cm内; (6) 槽孔口设置盖板, 避免混凝土由导管外撒落在槽孔内; (7) 每隔30min测量一次槽孔内的混凝土面深度, 每隔2h测量一次导管内混凝土面深度, 并及时绘制混凝土浇筑示意; (8) 控制下料速度, 防止混凝土将空气压入导管内。
4.6 特殊情况处理。
在工程竣工后, 在清孔验收合格后发生了塌孔事故;处理方法时采用装载机将备用黏土回填到槽孔内, 然后重新进行造孔, 再次清孔后浇筑混凝土, 直至正常结束。高程1832m以下为水力吹填坝体, 钻孔在穿过该部位时出现了一定程度的缩孔现象;采用加大护臂泥浆密度和黏度的方法处理后取得了较好的效果, 保证了该部位的孔形质量满足要求。
4.7 防渗墙施工质量检查。
塑性混凝土防渗墙施工结束后在进行了钻孔取芯及注水试验检查, 注水试验得出的墙体渗透系数为1.17×10-7cm/s。在混凝土浇筑过程中共随机取样成型抗压强度试块31组、抗渗试块6组、弹性模块2组。实验结果为:抗压强度2.2~5.0MPa, 渗透系数1.49×10-7~8.01×10-8/s, 弹性模量4600MPa和4700MPa, 全部达到设计要求, 表明防渗墙施工质量良好。
结束语