辜詩純

(中鐵十八局集團市政工程有限公司，天津 300222)

混凝土防滲墻在堤防地基、閘壩地基、圍堰的堰體及基礎(chǔ)等工程中應(yīng)用較為廣泛，能夠起到防止?jié)B漏、穩(wěn)定地基的作用?；炷敛牧系姆N類眾多，混凝土材料不同，其抗壓強度和彈性模量也均不相同。因此將這類材料分為剛性材料和柔性材料，像普通混凝土就屬于剛性材料，塑性混凝土屬于柔性材料。塑性混凝土具有良好的變形能力，由于在圍壓增加的情況下塑性混凝土強度反而會增強的特性而被廣泛應(yīng)用在水工建筑物中。

一、泥漿固壁和塑性混凝土配合比

混凝土防滲墻本身是對水利工程中的一些基礎(chǔ)起防滲作用和穩(wěn)定基礎(chǔ)的作用，通過在堰體、壩體等一系列透水地基中造孔成槽，以泥漿來固定槽孔的孔壁，在泥漿下澆筑防滲材料而形成的連續(xù)墻。

（一）泥漿固壁原理

泥漿固壁的主要作用就是在施工過程中確保孔壁的穩(wěn)定。主要是由于孔壁中泥漿的壓力較大，泥漿可以通過壓力滲透進(jìn)入孔壁的土體中，與孔壁土體一起形成泥皮。隨著泥皮不斷增厚，泥皮的約束作用也在不斷增加，進(jìn)而起到了固結(jié)孔壁土體的作用。泥漿除了有穩(wěn)定孔壁的作用外，還具有懸浮土渣、排除土渣以及潤滑及冷卻鉆具的作用。

（二）塑性混凝土配合比設(shè)計

塑性混凝土的原材料與普通混凝土的原材料相比，主要增加了膨潤土和黏土。塑性混凝土原材料的質(zhì)量嚴(yán)重影響后期施工的工程質(zhì)量，所以材料進(jìn)場前必須進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，確保材料的各項指標(biāo)等參數(shù)滿足設(shè)計及規(guī)范的要求。其中，水泥對混凝土這種合成物的強度、彈性模量等方面影響最大。當(dāng)然，其他的原材料對塑性混凝土的各項參數(shù)均有較大的影響。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，配合比對塑性混凝土的各項參數(shù)影響如表1所示。

表1 配合比對塑性混凝土的各項參數(shù)影響統(tǒng)計表

塑性混凝土配合比設(shè)計應(yīng)通過逐步淘汰優(yōu)化設(shè)計法和工程類比法兩個方法進(jìn)行設(shè)計。先通過工程類比法初定出5個左右的配合比，然后再通過逐步淘汰優(yōu)化設(shè)計法選出一個最為合理的配合比。

二、工程實例

（一）工程概況

某水庫工程是當(dāng)?shù)氐墓喔人垂こ?，主要目的是為?dāng)?shù)鼐用竦霓r(nóng)作物等灌溉提供便利，同時也起到防洪的作用。該水庫的總?cè)萘繛?.70億m3，水庫所用的大壩為重力壩。為了確保水庫大壩在枯水期施工時不受地下水等影響，決定在大壩的上下游均設(shè)置過水圍堰，在圍堰工程的設(shè)計中采用了塑性混凝土。

（二）水文地質(zhì)概況

根據(jù)氣象局統(tǒng)計的信息可知，當(dāng)?shù)氐闹餮雌谠?～9月份，主要是由于季節(jié)性暴雨所致，枯水期在11月到下一年的4月中旬。該水庫的蓄水位高程控制在572.0m，沒有特殊情況下，該水庫是不可以開閘泄水的。

上游的過水圍堰河段在枯水期時的水面寬度為92m，深度在2.1～4.4m。河床的覆蓋層主要有卵礫石夾砂層、半膠結(jié)卵礫石層和基巖。其中卵礫石夾砂層和半膠結(jié)卵礫石層為強透水層。巖體的種類較多，主要為弱透水層和中等透水層。下游的過水圍堰河段在枯水期時的水面寬度為124m，深度在1.1～4.1m。河床的覆蓋層除了土層厚度不一樣外，其余與上游基本相似。

（三）塑性混凝土防滲墻施工要素

1.布置臨時設(shè)施

防滲墻施工所采用的機械設(shè)備較多，造孔成槽、吊裝等工序均需要各種大型機械設(shè)備，所以必須布置一個平整堅固的施工平臺給機械設(shè)備的操作空間。導(dǎo)墻的平面中心位置一般就是防滲墻的中心位置，可以根據(jù)導(dǎo)墻確定防滲墻的位置。但是導(dǎo)墻在施工過程中會出現(xiàn)變位的情況，所以在導(dǎo)墻施工附近布置可靠有效的測量基點，防止因沉陷等問題造成的導(dǎo)向槽變位而不能被及時發(fā)現(xiàn)并修正，導(dǎo)墻上還可以標(biāo)記孔位和對槽段進(jìn)行劃分等。導(dǎo)墻和施工平臺還有一個共同作用就是確保槽段主體的穩(wěn)定，避免出現(xiàn)坍塌的情況。

布置導(dǎo)墻和施工平臺時，要根據(jù)防滲墻的頂標(biāo)高、水位等進(jìn)行綜合控制。如本工程設(shè)計的防滲墻厚度為800mm，高程為577.5m，導(dǎo)墻槽口寬度為900mm，高為1.5m，高程為578.15m。防滲墻附近要用較好的級配填料，碾壓密實。軌道鋪設(shè)時應(yīng)確保軌枕不產(chǎn)生不均勻的沉降，并且垂直于防滲墻的中軸線。

2.塑性混凝土施工配合比

本工程中所用的水泥為P.032.5，其中摻入了一定比例的燃煤渣和電爐鋼渣，經(jīng)過檢驗該水泥滿足規(guī)范要求。根據(jù)前文介紹的設(shè)計方法，并結(jié)合設(shè)計院給出的各項參數(shù)，通過試驗最終確定的施工配合比如表2所示。

表2 某水庫圍堰工程塑性混凝土施工配合比

3.主要施工工藝

防滲墻施工的主要施工工序有四道，分別是鉆孔挖槽、泥漿固壁、澆筑和連接。施工工藝流程如圖1所示。

圖1 防滲墻施工工藝流程圖

4.槽段施工

防滲墻施工前必須先將連續(xù)墻進(jìn)行劃分，逐個對劃分好的單元墻進(jìn)行施工。在劃分槽段時，應(yīng)盡量減少槽段接頭，這樣可以提高施工效率，降低施工成本。各單元墻施工前使用鉆機鉆孔，且使得孔洞連續(xù)，形成槽孔，本工程采用鉆劈法進(jìn)行成槽施工。然后將槽孔進(jìn)行編號，奇偶數(shù)間隔性施工，編號為奇偶數(shù)的分別稱為一期槽段和二期槽段，如圖2所示。每期槽段施工的過程中，一般將先施工的稱為主孔，后施工的為副孔，槽段中若殘留一些小墻需最后進(jìn)行施工。接頭孔施工前必須先確定該孔達(dá)到了一定強度后再進(jìn)行后續(xù)施工處理，這樣可以有效避免槽段澆筑質(zhì)量不合格的情況。

圖2 劃分槽段示意圖

二期槽段的施工前必須待一期槽段的混凝土強度達(dá)到設(shè)計強度的80%以上之后才可以進(jìn)行施工。本工程通過現(xiàn)場取樣檢測，7天后可以滿足設(shè)計要求，所以決定二期槽段在一期槽段施工7日后進(jìn)行施工。

槽段澆筑前必須進(jìn)行終孔驗收，需要檢查孔洞的深度、孔洞的斜率、孔底沉渣的厚度、泥漿的含沙量以及比重這一系列的指標(biāo)。本工程孔深的要求是至少進(jìn)入巖層0.5m，孔洞的斜率必須控制在0.4%以內(nèi)，孔洞位置偏差范圍應(yīng)控制在30mm以內(nèi)?？锥葱甭蕶z查依據(jù)相似三角形原理，即在孔口測量鉆頭在不同孔深處鋼絲繩偏離槽孔中心的距離來計算該深度的偏距和偏斜率，

本工程采用泥漿下直升導(dǎo)管法進(jìn)行塑性混凝土澆筑，因為此種材質(zhì)的防滲墻就是通過導(dǎo)管內(nèi)外混凝土的壓力差，結(jié)合混凝土自身的流動性及和易性的特性，不斷填滿泥漿所占據(jù)的空間而使得墻體連續(xù)，形成連續(xù)的防滲墻。但是澆筑塑性混凝土?xí)r必須注意以下幾點：（1）必須在終孔驗收合格后4h內(nèi)，采用直徑為250mm的導(dǎo)管進(jìn)行塑性混凝土澆筑，這樣可以有效避免槽壁坍塌等意外事故。（2）導(dǎo)管的連接必須可靠，導(dǎo)管距孔端的距離控制在1m為宜，導(dǎo)管間距必須控制在3.5m以內(nèi)。（3）澆筑塑性混凝土前必須先用適量的砂漿注進(jìn)導(dǎo)管內(nèi)，隨后再注入適量的混凝土，確保料斗內(nèi)的塑性混凝土能將導(dǎo)管底端埋入混凝土中。（4）澆筑時導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)的深度應(yīng)控制在1-6m以內(nèi)，避免因埋入過深而導(dǎo)致起拔困難。（5）澆筑過程中會出現(xiàn)堵管、導(dǎo)管漏漿等特殊情況。堵管時可以采用鋼筋進(jìn)行疏通和鉆機抖動導(dǎo)管。導(dǎo)管漏漿時應(yīng)及時更換導(dǎo)管及相關(guān)配件，并重新使用合格的導(dǎo)管。

本工程28#槽段在施工過程中遇到了孔壁坍塌的特殊情況，通過向孔洞內(nèi)填筑黏土、塊石等，填筑的高度必須控制在坍塌位置所處標(biāo)高1～2m以內(nèi)，同時輕輕壓實填筑物，待穩(wěn)定后再繼續(xù)施工。本工程施工結(jié)束后經(jīng)過專業(yè)檢測，各槽段的施工質(zhì)量均合格，獲得了甲方的一致好評，提高了公司的聲譽。