浅谈塑性混凝土防渗墙在水利水电工程的广泛应用——以武鸣县暮定水库除险加固工程为例

浅谈塑性混凝土防渗墙在水利水电工程的广泛应用——以武鸣县暮定水库除险加固工程为例

李韦

南宁河海工程建设监理有限责任公司

摘要：近年来随着水利水电工程得到了较大发展，塑性混凝土防渗墙在水利水电工程中的应用越来越多。本文以武鸣县暮定水库除险加固工程坝体塑性混凝土防渗墙的施工过程、施工程序、施工工艺及技术要求等进行了简单的论述，同时也对该工程施工监理工作进行了分析探讨。

关键词：塑性混凝土；防渗墙

1工程概况

暮定水库坝址位于广西武鸣县罗波镇暮定村，大坝所在地理位置为东经108°27'55″，北纬23°17'21″。水库集雨面积大概为140.4KM²，总库容量约为4778万m³，是一座以灌溉为主，兼顾发电、防洪、养殖等综合利用的中型水库。水库于1958年9月开始动工建造，1960年4月建成并投入使用。工程等别为Ⅲ等，主要建筑物级别为3级。大坝、溢洪道、跨溢洪道交通桥、放水塔及输水隧洞及坝后电站等建筑物组成了水库枢纽工程。

塑性砼防渗墙施工范围大坝坝体桩号0+004～0+179m桩号段，可以将其划分为29个槽段，根据设计划分确定每个槽段的开挖长度为6.0m。防渗墙轴线距原坝轴线上游面1.5m，防渗墙顶高程为173.4m，墙厚600mm，底部嵌入坝基岩层1m。

塑性砼防渗墙相关工程量如下：

表1塑性砼防渗墙主要工程量

2塑性混凝土的优点

塑性混凝土具有水泥用量较低的优点，并需要掺加较多的膨润土、粘土等材料具有较大流动性的混凝土，而且还具有低强度、低弹模和大应变等特点，从性质上讲混凝土是一种柔性材料，与较软的基础的适应能力较强，而且造价低、扩散度大、凝结时间长，在浇筑过程中缩小混凝土的堵管现象发生，同时又具有很好的防渗性能。

3塑性混凝土防渗墙技术要求

3.1使用材料的技术参数及配比

本工程主要材料是：

a、水泥：用42.5级普通硅酸盐水泥；水泥出库使用前对其质量作出鉴定，合格后方可使用。

b、粗骨料：最大粒径应该在40mm以下，含泥量不应超过1.0%，泥块含量不应该超过0.5%。

c、细骨料：使用细度模数2.4～3.0之间的中细砂，并且含泥量应在3%以下，粘土含量应小于1.0%。

d、土料：选用符合设计要求的优质膨润土。

e、水：施工用水使用抽水机抽取库内水。

③混凝土拌制、输送

每方砼各个材料用量（kg/m3）设计初步定为：水泥160kg、粘土125kg、水275kg、砂848kg、碎石782kg，施工前再通过取样试验确定准确参数。

3.2主要技术参数

按设计6m长划分槽段长度，固壁泥浆密度应该＜1.1g/cm3，漏斗粘度＞25s，含砂量＜3%；清孔泥浆密度≤1.1g/cm3，漏斗粘度≤30s，含砂量≤10%；孔底淤积厚度≤10cm。

4塑性混凝土防渗墙施工方法及质量控制

4.1塑性砼防渗墙工艺流程如下：

4.2施工方法

（1）导墙施工

导墙施工是地下连续墙施工的关键环节之一，导墙的主要作用是为成槽导向，达到控制标高、定位槽段的作用，避免槽口出现坍塌及承担承重的作用。

导墙应具有一定的强度、刚度和精度，使挖槽机械和砼浇筑成墙设备能够符合一定的施工荷载要求。导槽内净宽控制在70cm，进行导墙的施工工作时，必须保证导墙壁轴线放样工作的准确性，误差应该在15mm以内，导墙壁施工保持平直，导墙顶面应该在施工地面以上10cm处。导墙基底与土面保持密贴，为防止导墙变形，导墙两内侧拆模后，除每隔1.5m布设一道木撑外，在砼未达到70%强度，严禁重型机械在导墙附近行走。导墙外侧填土应夯实，夯实填土时，导墙间应采取措施防止导墙倾覆或位移。

（2）泥浆制作

①为保证成槽的安全和质量，保证槽壁稳定、砼质量及成槽的必备条件之一就是做好护壁泥浆生产循环系统的质量控制工作。

通过现场试验确定拌制泥浆的方法及时间，并按监理批准或指示的配合比配制泥浆，计量误差值在5%以下。泥浆搅制系统一般都布置在坝顶左侧的回车场附近空阔地段，泥浆搅拌站需要配备1台2m³泥浆搅拌机。通过Ф150mm管线将泥浆制浆系统配制的泥浆输送到泥浆中转站，再通过中转站分送到各施工槽孔当中。

③泥浆处理

应按设计规定的比重配制泥浆，称量误差不得大于5%。应经常搅动储浆池内的泥浆，保持泥浆性能指标的均一性。泥浆制作场地以利于施工方便为原则，泥浆循环工序流程见图。

泥浆循环工序流程图

（3）成槽工艺

①成槽方法

根据现场土质情况，在进行开造槽段作业时，采用抓斗机SG35A，防渗墙施工采用两序槽段施工的方法，先造Ⅰ序槽段再造Ⅱ序槽段，每个槽段开挖长度保持在6.0m左右。每个槽段分为主孔及副孔两种，槽段内采用三抓法先进行主孔施工后进行副孔施工，待主孔深度都挖到满足设计要求后，再沿槽长方向套开挖副孔。

②槽段划分

根据设计要求，槽段成槽施工分一期、二期开展，需要依据工程的地质条件及抓斗的实际特点，加快工程施工进度，保证槽壁的稳定性，施工单元槽段长按设计划分为6m，采用钻凿法对槽段接头形式进行连接施工，将一期槽段槽端砼钻抓35cm，以保证接头质量。二期槽孔清孔换浆结束前，应清除接头槽壁上的泥皮，清除泥皮宜用钢丝刷子钻头分段刷洗，当刷子钻头上基本不带泥屑，孔底淤积不再继续增加则证明清理合格。

（4）终孔及清孔验收

槽孔终孔后，监理部会同业主、设计等单位进行孔位、孔深及孔形全面检查验收，合格后进行清孔换浆。

清孔采用套桶配合泵吸反循环法，用抓斗抓取淤泥，利用下设潜水排水污泵抽浆，并及时用新鲜泥浆补充。二期槽孔清孔换浆结束前，用刷子钻头分段洗刷一期槽孔端头连接段端面的泥皮和地层残留物，以刷子钻头上基本不带泥屑，孔底淤积不再增加为合格标准。

清孔换浆结束后，由施工、监理、设计、业主等单位进行联检，并做好现场的记录，联检合格后，方可进行下道工序施工。

C、控制浇筑混凝土过程

a、导管的埋深：在浇筑混凝土的过程中，导管的埋置深度应该在1m以上6m以下。如果埋置深度不够，如果在混凝土浇筑过程中出现不顺畅的情况，则需要上下提动导管，此时有可能事导管发生脱离现象，使混凝土中出现水平夹泥层。另外，从导管注入的混凝土还有可能沿着导管壁直接涌出砼面，而使砼表面的沉渣被全面覆盖，大大降低了砼的均匀性和强度。

导管发生堵塞时，可以使用捣、顿的方法进行疏通，如果疏通无效将导管全部拔出、冲洗、然后重新下埋，用泥浆泵抽净导管内泥浆后继续浇筑，同时还要核对砼面高程及导管长度，确认导管的埋设深度。

b、浇筑速度：槽孔内砼面的上升速度不得小于2m/h，单位时间浇筑量太低会延长浇筑时间，而时间越长砼的坍落度损失越大，容易造成堵管等各种事故。混凝土面应均匀上升，各处高差应控制在500mm以内，防止混凝土浇筑上升不均匀产生侧向压力，对浇筑质量产生影响。混凝土墙体材料的入孔坍落度应为180～220mm，扩散度应为340～400mm，坍落度保持150mm以上的时间应不小于1h，不符合质量要求的混凝土严禁浇入槽孔内。

D、混凝土终浇高程

由于泥浆下浇筑的砼表面混有很多沉渣，其砂浆也被泥浆所稀析；因此表层的砼质量都会存在很多缺陷。为此，在砼终浇时一般都使砼终浇高程高出砼的设计高程至少0.5m，以便把这部分混有泥渣的砼凿除。

4.3监理对塑性混凝土防渗墙的质量控制

1、根据监理工作程序进行质量监控，在事前、事中、事后跟踪检查。现场定期或不定期地巡视、检查、抽查、旁站监理。执行全过程质量管理控制。施工准备阶段，组织技术交底会，让参与施工人员能熟悉每道工序的施工技术规范和质量要求做好事前的质量控制工作，坚持工程材料的质量检验审批制度。在施工过程中，严格要求施工单位执行“三检制”，关键部位和基础重要隐蔽工程进行联检验收，对承包商进行质量跟踪检测的同时监理独立平行检测。

2、需要保证所有的进场原材料、构配件和工程设备都具有出厂合格证明和技术说明书，承包人自检合格后，将所有资料上报监理机构检验。监理发现有不合格的材料、构配件和工程机设备应及时作出书面说明，并且指示施工人员在规定时限内运离工地或进行专业处理。监理结构应该对承包人自检合格的一道工序或一个单元工程都一一进行复核检验。上道工序或上一个单元工程未经复核检验或检验部合格，不得进行下道工序或下一个单元工程施工。

3、按合同约定，工程施工检测：委托广西桂海工程检测咨询有限公司，已进行水泥物理性能、土料、钢筋、河砂、碎石及配合比等试验。在工程施工过程中，施工单位按规定进行了混凝土试块送样。监理平行检测单位：广西鸿禹达检测有限公司；同时监理部按监理规范进行了平行检测，具体如下：

表2原材料见证取样统计

5工程特殊情况的处理

5.1孔壁坍塌

13#槽孔第二抓开挖深度在31.39m及14#槽孔开挖深度在16m后出现渗漏，分析的原因主要有：①、由于当时原坝体土料实度不够，在开槽时会产生临空面后孔壁失稳，形成漏浆与坍塌。②、导向槽深度不够或泥浆面延伸到导向槽以下，钻进时泥浆面掏刷孔壁而坍孔；③、配制的固壁泥浆性能指标不符合要求，泥浆不能够有效地形成泥皮，保护孔壁。

处理方法：①、首先提出钻具，移开抓槽机，避免造成塌孔与埋钻的综合性事故，然后及时摸清塌孔具体情况，如深度、位置、大小等，分析原因，依据具体情况进行处理；②、将泥浆比重、粘度加大（必要时加入适量的聚合物添加剂，使泥浆变稠），并将其送入孔内，防止坍孔进一步发生加大；③、若发生严重坍孔，应将准备好的粘土块、装有粘土的草袋、纤维性很强的物质填入孔内，将坍塌部分全部填实，待其稳定后再重新进行钻进工作。③、调整槽段开挖，缩小槽段的开挖长度，改为3m一槽来施工，可在距离塌孔较远处的槽段进行开挖，避免对塌孔槽段的负载。

5.2导墙与心墙间出现裂缝

当22#槽段开挖长度达到23.92m时，已完成浇筑的17#槽至19#槽处的混凝土心墙与导向槽上游接触面发生开裂现象，分析后得到原因如下：坝体较为单薄，而且所用的塑性混凝土防渗墙距离坝体上游段较近，在低水位进行施工时其内坡的稳定性较差。2）坝体上部4m都是后期单独加高的坝体，这部分坝体填料松散性大，土体渗透性较强，在进行防渗墙施工时，坝体饱和度不断增加，土体的力学指标下降。3）进行塑性混凝土防渗墙的混凝土浇筑工作时，混凝土上升速度较快，通常情况下，可以把防渗墙槽段施工工序划分为两部分工序，而且这两部分施工工序的施工间隔时间较短，浆液侧压力劈裂防渗墙和坝体接触面比较容易形成贯通裂缝。贯通裂缝中的浆液会产生较大的坝体压力，进而导致上游坝体填土产生较大变形，使内部刚性护坡发生隆起继而产生裂缝。

裂缝处理方法：1）已产生的裂缝应该请专业人员绘制裂缝分布图，在施工过程中合理布设裂缝和坝坡的观测点，提高现场观测工作质量，一旦发现情况及时进行报告。2）定期对坝体新老填土接触面情况和坝体内坡变形情况进行观察、了解，并分析坝体的稳定性，裂缝采取灌浆充填操作，对已经产生裂缝隆起的内坡砌石重新进行勾缝操作。3）改进施工方法：加强施工管理工作质量，杜绝在坝顶和坝坡堆放防渗墙开挖土料的现象发生，要提高坝顶排水工作质量，保证坝顶和坝坡不发生积水现象；防渗墙施工应采用跳三槽施工的方法，要提高护壁泥浆的浓度，混凝土浇筑的上升速度进行控制，控制混凝土浇筑上升速度应保持在2m/h左右；施工过程中尽量采取措施减少坝顶施工振动荷载。

6、结束语

暮定水库塑性砼防渗墙于2016年02月21日进行专项施工方案论证和审查，4月7日开始施工，至2016年11月2日按设计要求及规范规程完成的全部槽孔施工工作；在2016年8月份通过第一批在建水利水电工程质量监督检测。塑性混凝土防渗墙具有施工速度快、不必将水库放空便可以施工，施工过程中不会造成环境及地下水污染，具有较好的耐久性的特点。在进行施工的过程中，本文通过对塑性混凝土防渗墙的成槽、泥浆配比、混凝土浇筑等关键技术问题上阐述有关塑性混凝土防渗墙施工工艺流程、质量控制、主要的施工方法及出现异常情况采取的措施及处理等方面进行研究、分析，积极在工作中进行实践与总结，为以后类似的工程提供实践的参考，同时不断积累施工监理经验，提高监理业务水平，更好的服务业主。

作者简介：

李韦，男，工程师，在南宁河海工程建设监理有限责任公司从事水利水电工程建设监理工作，工作年限14年，监理工程师。