裴海蛟

（山西省水利建筑工程局 太原 030006）

1 工程概況

冊(cè)田水庫(kù)位于山西省大同縣境內(nèi)，水庫(kù)設(shè)計(jì)總庫(kù)容5.8億m3。最大壩高42 m，大壩總長(zhǎng)930 m，樞紐工程由大壩、正常溢洪道、非常溢洪道、漿砌石重力壩、左側(cè)副壩等建筑物組成。

冊(cè)田水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中壩體壩基滲漏采用了塑性混凝土防滲墻進(jìn)行處理，防滲墻設(shè)計(jì)墻厚80 cm，墻底深入基巖不小于4 m，主要技術(shù)指標(biāo)：抗壓強(qiáng)度R28=1.0～2.5 MPa，彈性模量 E28≤500 MPa，滲透系數(shù) K28≤10-7cm/s。

2 塑性混凝土防滲墻特點(diǎn)

塑性混凝土防滲墻與普通混凝土防滲墻相比，除了具有普通混凝土防滲墻的適應(yīng)地質(zhì)條件廣泛、施工方法成熟、質(zhì)量可靠、防滲效率高等特點(diǎn)外，還具有：

低彈模，塑性混凝土的變形模量一般不超過2 000 MPa；

高抗?jié)B性，塑性混凝土滲透系數(shù)一般為10-7～10-8cm/s；

和易性較好，更適于防滲墻混凝土澆筑；

經(jīng)濟(jì)效益明顯，由于塑性混凝土配比中用黏土替代了部分水泥，節(jié)省了水泥用量，節(jié)約了工程成本。

3 施工工藝

塑性混凝土防滲墻工藝流程，見圖1。

圖1 防滲墻施工工序圖

3.1 施工準(zhǔn)備

防滲墻工程施工準(zhǔn)備包括導(dǎo)向槽、施工平臺(tái)、泥漿系統(tǒng)、混凝土系統(tǒng)、供水系統(tǒng)等。

3.2 鉆孔

防滲墻鉆孔前，首先利用地質(zhì)鉆機(jī)造先導(dǎo)孔對(duì)施工地層進(jìn)行復(fù)勘，根據(jù)勘測(cè)的地質(zhì)情況，冊(cè)田水庫(kù)防滲墻每8.8 m劃分為一個(gè)槽段，鉆孔選用CZ-30沖擊鉆機(jī)采用“兩鉆一劈”成槽（見圖2），該方法適宜各種地層成槽，防滲墻墻體劃分Ⅰ、Ⅱ序槽段，槽段內(nèi)劃分主孔和副孔。主孔0.8 m，副孔1.2 m，施工時(shí)先Ⅰ序后Ⅱ序，先主孔后副孔。鉆孔孔斜應(yīng)保證小于4‰。防滲墻孔位布置見圖3。

圖2 防滲墻“兩鉆一劈”成槽示意圖

圖3 防滲墻孔位布置圖

3.3 固壁泥漿

造孔泥漿起防止槽孔坍塌、防止?jié)B漏、懸浮和攜帶鉆渣，提高鉆進(jìn)工效的作用。拌制泥漿宜選用黏粒含量大于45%，塑性指數(shù)大于20%，含沙量小于5%的黏土，施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制泥漿達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：密度1.1～1.2 g/cm3，黏度18～25 s，含沙量不大于5%。根據(jù)施工情況及地質(zhì)條件，必要時(shí)固壁泥漿可摻入適量膨潤(rùn)土、增黏劑、加重劑等改善泥漿性能。

3.4 終孔驗(yàn)收

終孔驗(yàn)收主要包括基巖面鑒定、孔深、孔斜、墻厚、有無小墻等。

3.5 清孔換漿

造孔達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，采用反循環(huán)泵吸渣進(jìn)行清孔換漿。清孔換漿質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：清孔質(zhì)量在清孔換漿結(jié)束1 h后進(jìn)行檢查，孔底淤積厚度不大于10 cm；使用膨潤(rùn)土泥漿時(shí)，孔內(nèi)泥漿密度不大于1.15 g/cm3，馬氏漏度黏度32～35 s，含沙量不大于6%。使用黏土泥漿時(shí)，孔內(nèi)泥漿密度不大于1.3 g/cm3，黏度不大于30 s，含沙量不大于10%。取樣深度為孔底0.5～1.0 m。

3.6 觀測(cè)儀器的安裝與埋設(shè)

冊(cè)田水庫(kù)按設(shè)計(jì)要求在防滲墻內(nèi)共埋設(shè)了16個(gè)大應(yīng)力計(jì)、2個(gè)無應(yīng)力計(jì)，埋設(shè)時(shí)應(yīng)做到：

（1）儀器埋設(shè)斷面應(yīng)在相鄰混凝土導(dǎo)管的中心位置上。

（2）儀器埋設(shè)前應(yīng)完成儀器的力學(xué)率定、溫度率定、絕緣氣密率定，并進(jìn)行電纜絕緣氣密性檢查，芯線電阻、接頭強(qiáng)度和絕緣情況的檢查，并做好記錄。

（3）觀測(cè)儀器埋設(shè)完畢，檢查確認(rèn)儀器能正常工作，檢驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行墻體的澆筑。

3.7 防滲墻墻體澆筑

清孔驗(yàn)收合格后，應(yīng)在4 h內(nèi)開始混凝土澆筑，防滲墻墻體混凝土澆筑程序?yàn)椋号渲脤?dǎo)管→安裝導(dǎo)管→混凝土拌制→混凝土澆筑。

3.7.1 配置導(dǎo)管

混凝土澆筑導(dǎo)管內(nèi)徑選用200～250 mm，根據(jù)槽孔的孔深確定導(dǎo)管的長(zhǎng)度，由專人進(jìn)行配置，統(tǒng)一編號(hào)，分段組裝，并詳細(xì)記錄每根導(dǎo)管長(zhǎng)度，以便于指導(dǎo)澆筑混凝土?xí)r拆卸、提升導(dǎo)管。

3.7.2 導(dǎo)管安裝

一個(gè)槽孔使用兩套以上導(dǎo)管時(shí)，中心間距不宜大于4 m，采用一級(jí)配混凝土?xí)r，中心間距不宜大于5 m。導(dǎo)管中心至槽孔端為1.0～1.5 m。導(dǎo)管下端距孔底15～25 cm，導(dǎo)管頂部一般設(shè)置數(shù)節(jié)長(zhǎng)度為0.3～1.0 m的短管，以便于施工方便及拆卸。導(dǎo)管固定在槽孔口的井架上，由沖擊鉆機(jī)卷?yè)P(yáng)機(jī)配合提升，導(dǎo)管上端安置接料漏斗，澆筑前將隔離球放入導(dǎo)管內(nèi)。導(dǎo)管連接必須密封可靠。

3.7.3 混凝土拌制

1）塑性混凝土配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)資料，如果使用現(xiàn)有材料配制混凝土，很難同時(shí)滿足抗壓強(qiáng)度、滲透系數(shù)、彈性模量三項(xiàng)指標(biāo)。根據(jù)工程特點(diǎn)，塑性混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)遵循：保證混凝土抗壓強(qiáng)度及滲透系數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)最大限度地降低混凝土彈性模量的原則。試驗(yàn)混凝土拌制時(shí)，黏土采用泥漿形式加入，即將土料風(fēng)干碾碎過2 mm方孔篩（風(fēng)干含水量約10%），然后配制成泥漿加入，其他材料摻加順序與普通混凝土相同，塑性混凝土攪拌時(shí)間比普通混凝土延長(zhǎng)1 min。

通過混凝土硬化后性能試驗(yàn)及分析，在強(qiáng)度、滲透系數(shù)均能達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，彈性模量因硬化后受原材料質(zhì)量指標(biāo)限制，難以滿足設(shè)計(jì)值，如彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)值，則混凝土的抗?jié)B性和抗壓強(qiáng)度將大大降低，達(dá)不到其設(shè)計(jì)要求。為了保證塑性混凝土的抗壓強(qiáng)度、滲透系數(shù)、彈性模量均滿足設(shè)計(jì)要求，通過試驗(yàn)，采取以下措施：

①適當(dāng)增大砂率或更換細(xì)骨料，細(xì)度模數(shù)最好在2.2～2.5之間。

②選用黏粒含量高、塑性指數(shù)大的黏土，黏粒含量最好大于50%，同時(shí)摻加一定量的膨潤(rùn)土。

北京、上海等主銷區(qū)鄰近生豬主產(chǎn)區(qū)，豬肉供應(yīng)有保障，價(jià)格比較穩(wěn)定。北京和上海白條肉批發(fā)價(jià)格9月份中旬分別上漲至20.64元/千克和22.53元/千克后，受白條肉供給充裕影響，豬肉價(jià)格下旬即開始回落。北京豬肉供給主要來自河北，2017年河北豬肉產(chǎn)量275萬(wàn)噸，北京豬肉需求量在70～80萬(wàn)噸左右，能夠滿足北京市場(chǎng)的消費(fèi)需求。上海緊鄰江蘇，距離山東和河南等主產(chǎn)區(qū)也較近，豬肉供給充裕。而浙江、福建、廣東等地近兩年受環(huán)保拆遷影響，產(chǎn)能下降較快，豬肉供給缺口較大，即便遠(yuǎn)距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)調(diào)運(yùn)白條，豬肉供給仍然偏緊，豬價(jià)保持高位。因此，銷區(qū)生豬和豬肉價(jià)格還要看區(qū)域性的供給能力。

冊(cè)田水庫(kù)塑性混凝土的施工配合比見表1

表1 冊(cè)田水庫(kù)塑性混凝土施工配合比

2）塑性混凝土黏土的摻加方法

塑性混凝土與普通混凝土相比，增加了黏土（膨潤(rùn)土）的摻加工序，一般采運(yùn)到工地的黏土都成塊狀，如果直接加入混凝土中，不易被攪拌開，含水量也不易控制。最好的辦法是將黏土先制成泥漿，拌制混凝土?xí)r以泥漿的形式濕摻黏土；即嚴(yán)格按設(shè)計(jì)塑性混凝土配合比中水與黏土的比例配置泥漿，且每次泥漿攪拌時(shí)間控制在1 h以上，確保黏土完全溶解，全部攪成泥漿。在泥漿出機(jī)口處與監(jiān)理共同檢測(cè)泥漿的性能指標(biāo)后（如比重、含沙量、黏度等），儲(chǔ)存在專用的泥漿池內(nèi)，泥漿池內(nèi)安裝攪動(dòng)設(shè)備防止泥漿沉淀?；炷翑嚢钑r(shí)，按配合比計(jì)算出每盤混凝土所需的泥漿用量，計(jì)量后加入混凝土攪拌機(jī)。

拌和塑性混凝土?xí)r加入的泥漿量，一定要嚴(yán)格控制，這關(guān)系到加入黏土的數(shù)量是否準(zhǔn)確，影響到防滲墻墻體能否達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，能否達(dá)到最好的防滲效果。具體施工中重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面嚴(yán)格控制泥漿量的加入，確保泥漿性能的穩(wěn)定：①每一次槽段澆筑前，都重新率定拌和站的計(jì)量系統(tǒng)，確保其誤差符合規(guī)范要求；②在攪拌機(jī)出漿口處以及泥漿池內(nèi)對(duì)按比例拌制好的黏土泥漿測(cè)定多次泥漿比重、含沙量、黏度等，計(jì)算其平均值，確定澆筑時(shí)塑性混凝土中黏土泥漿的指標(biāo)；③增設(shè)泥漿池內(nèi)的攪動(dòng)設(shè)備，盡量保證泥漿的穩(wěn)定性。④改進(jìn)泥漿的循環(huán)系統(tǒng)，穩(wěn)定其流量，確保泥漿摻入計(jì)量的準(zhǔn)確；⑤澆筑過程中，派專人每隔1 h從泥漿池內(nèi)不同部位、不同深度取樣，檢測(cè)泥漿。取樣數(shù)不少于3組，并做好檢測(cè)記錄，指導(dǎo)施工。

3.7.4 混凝土澆筑施工

冊(cè)田水庫(kù)塑性混凝土選用HBT-80混凝土輸送泵采用直升導(dǎo)管法進(jìn)行澆注，開澆前先向?qū)Ч軆?nèi)放入一個(gè)能被泥漿浮起的隔離球塞，準(zhǔn)備好水泥沙漿和足夠數(shù)量的塑性混凝土。開澆時(shí)先注入水泥沙漿，隨即澆入足夠量的混凝土，確保擠出隔離球，并埋住導(dǎo)管底部。澆筑應(yīng)連續(xù)作業(yè)，若因意外事故造成混凝土灌注中斷，中斷時(shí)間不得超過30 min。導(dǎo)管埋入混凝土深度不得小于1 m，且不宜大于6 m，同一槽孔內(nèi)混凝土面應(yīng)均勻上升，上升速度不得小于2 m/h，同一上升面各點(diǎn)高差控制在0.5 m以內(nèi)。在澆筑過程中，設(shè)專人記錄，且在澆筑全過程中，至少每隔30 min測(cè)量一次槽孔內(nèi)混凝土面高度，繪制混凝土面上升曲線圖，以便于指導(dǎo)整個(gè)混凝土澆筑施工及導(dǎo)管拆卸，校對(duì)混凝土澆筑方量，檢驗(yàn)混凝土澆筑質(zhì)量。如發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)分析，及時(shí)處理。當(dāng)混凝土面上升距孔口10 m左右時(shí)，因沉積泥漿含沙量大，稠度增加，壓差減小，澆筑困難加大，可增用泵抽排泥漿，以便于澆筑順利進(jìn)行。

3.7.5 接頭孔處理

冊(cè)田水庫(kù)防滲墻墻體搭接采用了接頭孔法，搭接厚度不小于2/3設(shè)計(jì)墻厚。接頭孔處理是關(guān)系到整個(gè)墻體的防滲質(zhì)量，Ⅰ序槽孔混凝土澆筑完12 h，立刻在其兩端主孔位置重鉆一個(gè)孔，即鉆進(jìn)Ⅰ序槽孔和Ⅱ序槽孔的接頭孔。Ⅱ序槽孔清孔換漿結(jié)束前，應(yīng)清除接頭混凝土孔壁的泥漿，即用鋼絲刷鉆頭分段進(jìn)行反復(fù)刷洗，刷至鋼絲刷鉆頭基本不帶泥屑，孔底淤積不再增加，方可進(jìn)行混凝土的澆筑。

4 墻體質(zhì)量檢查

防滲墻墻體質(zhì)量檢查在成墻后28 d進(jìn)行，一般采用鉆孔取芯、注水試驗(yàn)，并結(jié)合混凝土試塊質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定。由于塑性混凝土強(qiáng)度很低，巖心采取率不應(yīng)作為質(zhì)量判斷的標(biāo)準(zhǔn)。

冊(cè)田水庫(kù)塑性混凝土防滲墻墻體質(zhì)量檢查共進(jìn)行了4個(gè)試驗(yàn)段的鉆孔注水試驗(yàn)，滲透系數(shù)為 8.46×10－8～9.75×10－8cm/s，均符合設(shè)計(jì)要求?；炷猎噳K抗壓強(qiáng)度共檢測(cè)40組，抗壓強(qiáng)度為1.1～2.3 MPa；抗?jié)B共檢查8組，抗?jié)B系數(shù)為8.46×10－8～9.75×10－8cm/s；彈性模量共檢測(cè) 2 組，彈模值為 470～480 MPa，均滿足設(shè)計(jì)要求。

5 塑性混凝土防滲墻施工特殊問題處理

1）導(dǎo)墻嚴(yán)重變形或底部坍塌時(shí)，破壞部位應(yīng)重新修筑導(dǎo)墻或采用其它安全施工措施，并改善地基條件和槽內(nèi)泥漿性能。

2）地層嚴(yán)重漏漿時(shí)，應(yīng)迅速填入堵漏材料，如摻入鋸末、干草等纖維質(zhì)物的黏土，使槽內(nèi)泥漿保持正常液面，必要時(shí)可用優(yōu)質(zhì)黏土或水泥等回填槽孔，重新施鉆。

3）混凝土澆筑過程中發(fā)生導(dǎo)管堵塞、拔脫或漏漿現(xiàn)象需要重新下設(shè)時(shí)，應(yīng)將導(dǎo)管全部拔出沖洗，并重新下設(shè)，用小抽筒抽凈導(dǎo)管內(nèi)泥漿繼續(xù)澆筑，繼續(xù)澆筑前必須核對(duì)混凝土面高程及導(dǎo)管長(zhǎng)度，確認(rèn)導(dǎo)管的安全埋入深度。

4）在鉆進(jìn)遇有含孤石、漂石的地層或基巖面嚴(yán)重傾斜等特殊地層，其孔斜應(yīng)控制在0.6%以內(nèi)，需要修正，考慮用塊石回填并重新施鉆，必要時(shí)可進(jìn)行孔內(nèi)爆破清除孔內(nèi)的特大孤石、漂石。

5）在混凝土澆筑過程中發(fā)生質(zhì)量事故時(shí)，地層可灌性較好時(shí)，可在需要處理的墻段上游面進(jìn)行灌漿。

6）一、二期槽孔套接接頭達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的最小墻厚時(shí)，可在最小套接斷面處加打一鉆，鉆頭直徑根據(jù)接頭孔孔斜和設(shè)計(jì)墻厚選擇，成孔后再澆筑混凝土。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過嚴(yán)格的質(zhì)量控制，冊(cè)田水庫(kù)塑性混凝土防滲墻達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，為同類工程施工提供了借鑒。塑性混凝土中大量使用了黏土或膨潤(rùn)土，減少了水泥用量，節(jié)約了工程成本的同時(shí)兼有低彈模、高抗?jié)B的明顯優(yōu)勢(shì)，具有較好的經(jīng)濟(jì)、工程效益和較大的推廣價(jià)值。