关于塑性混凝土防渗墙浅谈

关于塑性混凝土防渗墙浅谈

一、工程概况
长潭水库坝体为粘土斜墙砂砾石坝，坝址处河床覆盖层为第四系全新统洪积砂卵石（渗透系数K=4.3*10-3~0.35cm/s，属中等~强透水性）及上更新统冲洪积含泥砂卵石（渗透系数K=8.7*10-5~2.8*10-3cm/s，属弱~中等透水性）。坝体斜墙粘土渗透系数K=2.12*10-6~2.35*10-4cm/s，属微~中等透水性，土质均匀性较差，局部物理力学指标如干密度、渗透系数不能满足规范要求。大坝除险加固防渗设计采用80cm厚塑性混凝土防渗墙，最大深度67.25m，总长421m，截水面积18300m2（布置形式见下图）。
二、造孔机械
本工程采用钢绳冲击式钻机，这种机械不仅适用于一般的软弱地层，亦可适用于砾石、卵石和基岩，且结构简单，技术成熟，易于维护，因此尽管效率较低，在防渗墙施工中仍被广泛采用。长潭水库除险加固工程由于工期紧、工程量大，为了满足进度要求，高峰期投入40台钻机，主要是CZ-22型和CZ-30型。钻头大都采用十字钻头，这种钻头适用于砂卵石层、风化岩层及基岩，钻头磨损后可补焊修理。少量采用空心钻头，为厚壁大直径无缝钢管，头部堆焊切割刃角，前端1/3处焊成翼翅。抽排沉渣采用抽砂筒。
三、施工临时设施
1、导向槽及施工平台
导向槽是防渗墙施工之前修建的临时构筑物，主要作用是保护孔口的土体，防止坍塌。综合考虑地质条件、施工方法、槽孔深度等因素，导向槽深度取1.2m，槽口宽度0.9m，底部和顶部均设置纵向受力钢筋，一旦导向槽下的土体坍塌，可形成连续或简支梁，确保钻机安全。
2、泥浆系统
由于当地粘土料储量丰富，且粘粒含量高，适于制备泥浆，所以采用当地粘土制浆。在右坝头布置制浆站，采用2m3卧式泥浆搅拌机制浆，并设沉浆池和储浆池。
3、混凝土系统
本工程防渗墙混凝土量大，为提高浇筑速度，改善混凝土浇筑质量，采用两套自动化搅拌站，型号*，混凝土运输采用两台混凝土泵，型号分别为HB-60和HB-80。对深度在40m以上的槽段，采用两套系统供料，提高浇筑速度。
四、固壁泥浆
泥浆的作用是在槽孔施工过程中，保持孔壁的稳定、悬浮和携带钻渣、冷却钻头。设计指标如下表：
密度 漏斗粘度 含砂量 胶体率 稳定性 失水量 泥饼厚 1分钟静切力
1.1~1.2g/cm3 18~25S ≤5% ≥96% ≤0.03 <30ml/30min 2~4mm 2.0~5.0N/m2
固壁泥浆由泥浆泵沿固定输浆管送至各槽段，废浆经回收处理后重新使用。在砂卵石层钻进过程中也采取直接投入粘土进行制浆的方式。
五、墙体材料
长潭防渗墙墙体材料采用塑性混凝土，这是用膨润土取代普通混凝土中的部分水泥而形成的一种柔性墙体材料，它比普通混凝土的弹性模量小很多，与周围的土体的变形模量相近，因而能很好地适应地基变形，大大地减小了墙体内的应力，避免了开裂。塑性混凝土的设计指标如下表所列。
抗压强度
28d(mpa) 抗拉强度
28d(mpa) 弹性模量
（mpa） 极限水力坡降 渗透系数60d(cm/s) 掺入土料
≥5.0 ≥≥0.45 ≤1250 ≥250 ≤1*10-7 钠基膨润土
塑性混凝土配合比委托省水利河口设计研究院试验室试验，经几个阶段的反复选择、论证，最后的施工配合比如下表所列：
编号 水胶比 膨润土（%） 外加剂掺量（%） 砂率（%） 每方混凝土材料用量（kg/m3） 抗压强度28d（mpa） 弹性模量（mpa）
水 水泥 砂 石子 膨润土 外加剂
CT3-1 0.65 40 1.9 50 265 245 810 810 163 7.75 7.7 1270
CT3-2 0.70 40 1.9 50 265 227 907 742 151 7.19 6.5 1105
六、造孔
防渗墙造孔按照按照预先划分好的槽段进行，采用间隔分序法施工，即先施工单数的一期槽段，再施工双数的二期槽段。综合考虑工程地质与水文地质条件、造孔历时、混凝土供应强度及设备布置，将槽长定为9m和7m，共划分52个槽段。采用钻劈法造孔成槽，先钻进主孔，后劈打副孔，劈打副孔时在相邻的两个主孔中放置接砂斗出渣。副孔长度L=1.5d（d为主孔直径，即墙厚），由于钻头是圆形的，因此在主、副孔钻完后，其间会留下一些残余部分，俗称“小墙”，需要变换钻机和钻头的位置，从上至下把它们劈掉，从而形成一个完整、等厚度的槽孔。在钻孔过程中，需要将含大量钻渣的泥浆抽出，同时更换新浆。采用抽砂筒出渣，抽筒为底部设有活门的钢筒，由钢绳牵引向下运动时，活门被泥浆顶开，孔底泥浆进入抽砂筒，提升时自动关闭，往复数次，抽筒内就装满了含大量钻渣的稠泥浆，即可提出孔口，倒入排渣沟。混凝土浇筑前需进行清孔，清除孔底淤积，置换新鲜泥浆，保证混凝土浇筑质量。采用气举排渣法，在浇筑导管内设一根风管，将高压空气注入导管底部，使用液气混合，利用密度差升扬排出孔底的沉渣。