陳志闊（上海建工一建集團(tuán)有限公司， 上海 200120）

四川省都江堰金馬河二號(hào)攔河閘塑性混凝土防滲墻施工工程閘基前防滲措施，采用塑性混凝土防滲墻結(jié)構(gòu)。塑性混凝土防滲墻由于其強(qiáng)大的防滲能力、連續(xù)性以及一定的形變性，所以被水利工程廣泛采用。塑性混凝土的材料配合比、工程地質(zhì)對(duì)防滲墻的影響卻不盡相同。本文簡要探討了塑性混凝土防滲墻技術(shù)在都江堰二號(hào)攔河閘復(fù)雜地質(zhì)條件下的應(yīng)用。

1 工程概況

本工程為四川省都江堰金馬河二號(hào)攔河閘塑性混凝土防滲墻施工工程。閘室上游端使用塑性混凝土防滲墻進(jìn)行防滲處理，墻厚 60 cm，分布在左右岸防洪堤及閘室上游：左岸翼墻段（ZF＋000.00～ ZF＋059.64），左岸堤防段（ZF＋059.64～ZF＋731.61），閘室段（Y＝004.80～Y＝259.70），右岸翼墻段（YF＋000.00～YF＋057.31），右岸堤防段（YF＋057.31～YF＋471.86）。

由于地質(zhì)情況復(fù)雜，基巖起伏巨大，防滲墻深度無法確定。原設(shè)計(jì)閘室段防滲墻最大深度 25 m，對(duì)于入巖較淺的墻底按進(jìn)入中風(fēng)化基巖 1 m 控制。防滲墻墻深可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際基底透水率情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。施工應(yīng)嚴(yán)格控制泥漿配合比、相鄰槽段混凝土接頭部位的處理、混凝土的澆灌質(zhì)量等工序，通過鉆孔取芯檢驗(yàn)、鉆孔注水試驗(yàn)、超聲波法和彈性波透射層析成像法（簡稱 CT 法）等檢測確保防滲墻的施工質(zhì)量。

2 施工機(jī)具選擇及布置

計(jì)劃在施工中分別投入沖擊鉆機(jī) 6 臺(tái)、成槽機(jī) 1 臺(tái)、旋挖鉆機(jī) 1 臺(tái)。

所有槽段主要使用成槽機(jī)對(duì)防滲墻進(jìn)行造孔成槽，特別適用于黏土層槽段區(qū)域的施工；沖擊鉆機(jī)利用“鉆頭”沖擊地層形成“槽孔”，采用傳統(tǒng)的抽筒排渣，可適應(yīng)復(fù)雜地層的施工，適用于存在大量基巖及大漂石的堤防段使用；旋挖鉆機(jī)對(duì)于含小卵石的土層，施工快速高效，適用于閘室段及翼墻段使用。

3 混凝土防滲墻施工程序

混凝土防滲墻施工程序如圖 1 所示。

圖1 混凝土防滲墻施工程序

4 塑性混凝土防滲墻施工工藝

本工程根據(jù)實(shí)際情況采用“鉆抓法”進(jìn)行防滲墻施工，在堤防段防滲墻施工中采用“純鉆法”施工。“鉆抓法”成槽工藝主要是指采用旋挖鉆機(jī)和成槽機(jī)抓斗配合完成整個(gè)槽段。原設(shè)計(jì)按照 5.6 m 的長度為一個(gè)槽段。由于閘室段地質(zhì)復(fù)雜，地下基巖起伏較大，5.6 m 的長度無論對(duì)于成槽還是塑性混凝土的澆注都造成困難。鉆抓法施工槽段長度為 2.8 m，一、二序槽長均為 2.8 m（圖 2）。

圖2 一、二序槽段槽長示意圖

施工方法：在每個(gè)槽段兩側(cè)鉆鑿主孔，待主孔穿過砂卵石層后，交由抓斗完成主孔之間的含礫粉質(zhì)黏土的抓??；到達(dá)基巖后，換沖擊鉆進(jìn)行基巖部分的鉆鑿，進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化層 0.5 m（防滲墻底部高于 673.0 m高程的部分，應(yīng)進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化層 1.0 m）。鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行清孔換漿，先刷盡兩端接頭孔，然后對(duì)壁上泥漿清孔換漿，最后下設(shè)導(dǎo)管澆筑防滲墻混凝土；二序槽施工工藝同一序槽。

“純鉆法”成槽工藝主要為在每個(gè)槽段分為 4 個(gè)主孔 3 個(gè)副孔，先將主孔鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度后，再進(jìn)行副孔的鉆進(jìn)，最后劈盡小墻（小墻為兩個(gè)圓孔之間的剩余墻體）成槽的方式，根據(jù)實(shí)際情況每個(gè)槽段長度為 5.6 m，分 一、二序槽段跳打施工（圖 3）。

圖3 “純鉆法”成槽工藝一、二序槽段示意圖

施工中機(jī)具的布置采取跳槽段布置的方式進(jìn)行，即施工的槽段之間留有一個(gè)槽段的位置。

5 塑性混凝土防滲墻施工

5.1 攔河閘、上游翼墻段導(dǎo)墻施工

混凝土防滲墻軸線長度為 178 m，墻體厚 60 cm。其中包括 11～18 區(qū)攔河閘及上游翼墻段的防滲墻。

施工平臺(tái)及導(dǎo)墻：原設(shè)計(jì)施工平臺(tái)高程為 686.0 m，由于長期卵石及泥沙堆積，現(xiàn)場實(shí)際整個(gè)工作面高程為 687.2～687.8 m，沿防滲墻軸線兩側(cè)按照 1∶1 的坡比開挖至 686.0～686.6 m 高程，形成底寬 3.0 m、頂寬5.4 m、高度為 1.2 m 的梯形槽，平整場地后修筑混凝土導(dǎo)墻。攔河閘、上游翼墻段導(dǎo)向墻剖面圖如圖 4 所示。

圖4 攔河閘、上游翼墻段導(dǎo)向墻剖面圖

施工平臺(tái)采用素混凝土鋪筑，防滲墻導(dǎo)墻采用矩形斷面。孔口平臺(tái)應(yīng)設(shè)置在高于槽孔施工期最高洪水位 2.0 m 以上。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，平臺(tái)高程定在 687.2～687.8 m。

導(dǎo)墻高度為 1.2 m，頂寬 1.2 cm，底寬 0.6 m，導(dǎo)墻之間底部距離為 70 cm，采用 C25 混凝土澆筑成形，混凝土防滲墻厚度 60 cm。

5.2 堤防段導(dǎo)墻施工

堤防段墻頂高程為坡腳槽底面高程。堤防段防滲墻底部按進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化基巖不小于 0.5 m，且墻底距現(xiàn)澆混凝土防滲墻頂面不小于 25.0 m 控制；若基巖埋深較深，墻深 25.0 m處墻底仍未進(jìn)入基巖，防滲墻底線按墻底距現(xiàn)澆混凝土防滲墻上表面不小于 25.0 m控制；局部基巖埋深較淺，進(jìn)入中風(fēng)化基巖墻深仍不足 25.0 m，墻底按進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化基巖 1.0 m 控制。

施工平臺(tái)及導(dǎo)墻：由于施工的時(shí)段在汛期來臨前，期間為保證施工的安全，避免上游突發(fā)來水對(duì)工程的影響，所以我方按照現(xiàn)在地表面高程作為施工平臺(tái)高程，實(shí)測高程約為 691.7～693.9 m。通過初步開挖，其整個(gè)平臺(tái)高程約為 692.0 m。根據(jù)現(xiàn)場踏勘，地下水位據(jù)現(xiàn)在開挖面高度約為 2.0 m，滿足施工平臺(tái)地下水高于 2.0 m的要求，最終以 692.0 m 作為施工平臺(tái)高程?，F(xiàn)場根據(jù)地下水位高程進(jìn)行調(diào)整，以滿足施工需要。

沿防滲墻軸線兩側(cè)按照 1∶1 的坡比開挖至 690.5 m高程形成底寬 3.0 m、頂寬 6 m，高度為 1.5 m 的梯形槽，導(dǎo)向槽內(nèi)側(cè)寬度為 70 cm，兩側(cè)頂部翼板根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際地形進(jìn)行（圖 5）。

圖5 堤防段導(dǎo)向墻剖面圖

5.3 成槽施工

5.3.1 槽段最大深度選擇

原地質(zhì)勘察報(bào)告顯示，攔河閘閘室區(qū)域基巖深度起伏穩(wěn)定，深度＜23.0 m，設(shè)計(jì)防滲墻深度為 25.0 m。但經(jīng)現(xiàn)場重新勘測，最深處 80.0 m 未見基巖，導(dǎo)致防滲墻施工困難，難以滿足防滲要求。根據(jù)現(xiàn)場重新勘測的詳勘報(bào)告顯示，閘室段河床以下 30.0 m 的區(qū)域內(nèi)還存在局部卵石層，如果防滲墻深度＜30.0 m，則上游蓄水會(huì)通過防滲墻底部卵石層繞滲至下游，不僅嚴(yán)重影響攔河閘蓄水效果，還會(huì)對(duì)攔河閘底部土體產(chǎn)生沖刷，影響攔河閘結(jié)構(gòu)安全。經(jīng)過對(duì)實(shí)際地質(zhì)情況的分析，河床 30.0 m 以下基本都是黏土層，黏土層為不透水層，只要防滲墻深入黏土層，則能保證比較好的防滲效果。最終選定防滲墻最大深度為 31.5 m。

5.3.2 成槽設(shè)備

在攔河閘工程施工時(shí)投入的防滲墻造孔施工設(shè)備為 1 臺(tái)旋挖鉆機(jī)，孔間土抓取設(shè) 1 臺(tái)金泰 SG46，在堤防段防滲墻造孔設(shè)備為 6 臺(tái) CZ-5 型沖擊鉆機(jī)。

5.3.3 造孔工藝

根據(jù)本工程具體情況，攔河閘采用“兩鉆一抓”進(jìn)行防滲墻施工。上游堤防段由于地質(zhì)原因復(fù)雜，所以我方施工中采用“純鉆法”進(jìn)行施工，即采用沖擊鉆先打主孔（奇數(shù)孔），后打副孔（偶數(shù)孔），最后劈盡小墻成孔的方式。由于閘室段地質(zhì)情況復(fù)雜，基巖起伏較大，局部槽段過大的坡度會(huì)造成已澆筑的混凝土由于摩擦力不足而大幅沉降，因此需要在槽內(nèi)底部高程相差較大的槽段形成臺(tái)階，防止防滲墻產(chǎn)生沉降。

目前，影像學(xué)檢查是臨床診斷下肢靜脈瓣膜功能的主要輔助手段，其中，靜脈造影、彩色多普勒超聲檢查應(yīng)用較為普遍。本研究結(jié)果顯示，彩色多普勒超聲、數(shù)字X線引導(dǎo)下下肢靜脈造影檢查在圖像特點(diǎn)上雖各有不同，但兩種檢查方法均有較高的靈敏度、特異度和診斷符合率，且數(shù)字X線引導(dǎo)下下肢靜脈造影靈敏度、特異度和診斷符合率略高于彩色多普勒超聲檢查，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。這說明兩種影像檢查均是肢深靜脈瓣膜功能不全較為理想的輔助檢查方法，且數(shù)字X線引導(dǎo)下下肢靜脈造影更具優(yōu)勢。

5.3.4 固壁泥漿

泥漿在混凝土防滲墻施工中的作用主要是保持孔壁穩(wěn)定、懸浮鉆渣以及冷卻鉆具。根據(jù)工程實(shí)際情況和設(shè)計(jì)要求，泥漿選用根據(jù)試驗(yàn)選取優(yōu)質(zhì)膨潤土拌制的方式（通過試驗(yàn)槽段的施工，當(dāng)?shù)氐酿ね梁傲陷^高，不能達(dá)到固壁的效果），材料由自卸汽車運(yùn)至泥漿站。

5.4 清孔換漿和接頭孔刷洗

槽孔終孔后，即開始組織進(jìn)行清孔換漿工作，二序槽終孔后還需進(jìn)行接頭孔刷洗。本工程清孔方案為“抓斗清孔法”。

5.4.1 抓斗清孔法換漿

成槽到設(shè)計(jì)孔深后，停止下放成型器，將利用抓斗到孔底，將通過抓取的方式將孔底的殘?jiān)コ隹卓诓⑴浜献⑷肭逅?dāng)孔內(nèi)漿液達(dá)到密度≤1.10 g/cm3、500/700 漏斗黏度為20～30 s、含砂量≤6% 后停止清孔換漿，轉(zhuǎn)入下一道工序。

5.4.2 接頭孔刷洗

二期槽接頭孔的刷洗采用具有一定重量的圓形鋼絲刷子，通過調(diào)整鋼絲繩位置的方法使刷子對(duì)接頭孔孔壁進(jìn)行施壓。在此過程中，利用鉆機(jī)帶動(dòng)刷子不斷地由孔底至孔口進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到對(duì)孔壁進(jìn)行清洗的目的。接頭孔壁刷洗結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)是：接頭刷不帶泥屑，并且孔底淤泥不再增加。

5.4.3 清孔換漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

表1 現(xiàn)場泥漿性能指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：清孔換漿結(jié)束 1 h 后，槽孔內(nèi)淤泥厚度≤10.0 cm；泥漿質(zhì)量≤1.30 g/cm3；500/700 漏斗黏度≤30 s；含砂量≤6%。

5.5 水下混凝土澆筑

（1）控制好原料。工程質(zhì)量的好壞取決于原材料的質(zhì)量，所以在施工時(shí)，要對(duì)施工原料質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格試驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)要符合要求，嚴(yán)禁使用不合格的施工原料，要確保施工的安全。

（2）攪拌和輸送混凝土?；炷恋臄嚢韬洼斔鸵M(jìn)行嚴(yán)格的要求，要根據(jù)具體情況隨時(shí)配制混凝土。在進(jìn)行配比時(shí)，需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整穩(wěn)定和濕度，適當(dāng)?shù)貙⑺嗪吭黾印?/p>

5.6 接頭管施工

根據(jù)我方以往防滲墻施工經(jīng)驗(yàn)和工程的實(shí)際情況，本工程防滲墻接頭采用“接頭管法”，在實(shí)施 一、二序槽段連接時(shí)下設(shè)接頭管。這種方法優(yōu)點(diǎn)是施工方便，無需增加其他大型設(shè)備，能節(jié)約混凝土。且該方法增大 一、二序槽段混凝土的接觸面積，使墻段接頭較好，并能加快施工進(jìn)度。

5.7 塑性混凝土原材料的選擇

防滲墻所用的 C15 塑性混凝土，其特征在于添加膨潤土。塑性混凝土是一種水泥用量很少并加入了膨潤土的混凝土，其水泥膠結(jié)物的黏結(jié)力低，從而使其強(qiáng)度大大降低，塑性變大。塑性混凝土防滲墻具有彈性模量低、極限應(yīng)變大的優(yōu)良特性，大大提高了防滲墻的安全性。

塑性混凝土的優(yōu)良性能主要取決于它的以下特性。

（1）塑性混凝土具有極低的變形模量，而且可以人為控制其配合比，使其變形模量在較大范圍內(nèi)變化。

（2）塑性混凝土具有與土層形態(tài)非常相似的應(yīng)力應(yīng)變曲線，可以人為地選擇與周圍土層應(yīng)力應(yīng)變曲線相吻合的塑性混凝土配合比。

（3）塑性混凝土的極限應(yīng)變值比普通混凝土大得多。普通混凝土的受壓極限應(yīng)變值εmax為 0.08 %～ 0.30 %，而塑性混凝土在無側(cè)限條件下的極限應(yīng)變超過 1.00%，比普通混凝土大幾倍甚至幾十倍。

（4）在三向受力條件下塑性混凝土的強(qiáng)度有很大的提高，而且?guī)缀跖c圍壓呈直線增大。這就意味著隨著圍壓的增加，塑性混凝土的強(qiáng)度增加了，防滲墻的安全度得以提高。

由于閘室段防滲墻處于閘室下部，與閘室、上游防沖板相連接，為了保證其能夠承受閘體的沉降變形，又能保持良好的完整性從而達(dá)到完整的防滲性能，因此需要使用變形能力強(qiáng)、又有一定強(qiáng)度的塑性混凝土。其所用原料集料、膠凝材料、減水劑的用量如下：集料 1774 kg，膠凝材料 285 kg，減水劑 38.5 kg，水 200 kg。其中所用原料水的用量為 200 kg，按水和膠凝材料的重量比計(jì)算，水膠比即水與凝膠材料比值為 0.7。

所述的中砂，細(xì)度模數(shù)為 2.7，孔隙率 42 %，表觀密度 2610 kg/m3，粒徑為0.35～0.50 mm；所述的碎石由 5 mm≤粒徑D＜20 mm 的碎石和 20 mm≤粒徑D≤40 mm 的碎石混合而成，按質(zhì)量比，即5 mm≤粒徑D＜20 mm 的碎石：20 mm≤粒徑D≤40 mm 的碎石為 1.0∶1.5；所述的膠凝材料由水泥和膨潤土組成，按質(zhì)量比計(jì)算，水泥：膨潤土為 3.75∶1；

C15 塑性混凝土性能指標(biāo)如下：①入槽坍落度 18～22 cm；②擴(kuò)散度 34～40 cm；③坍落度保持 15 cm 以上，時(shí)間應(yīng)≥1 h；④初凝時(shí)間≥6 h；⑤終凝時(shí)間不宜＞24 h；⑥混凝土密度≥2100 kg/m3； ⑦ R28≥10 MPa；⑧彈性模量≤18000 MPa（2017年2月6日設(shè)計(jì)提出增加混凝土強(qiáng)度，相應(yīng)提高彈性模量≤23000 MPa）；⑨K≤i×10-7cm/s（i=1～9）。

5.8 防滲墻下帷幕灌漿

5.8.1 技術(shù)要求

閘室段混凝土防滲墻下強(qiáng)風(fēng)化基巖頂部高程高于 673.0 m 部分，防滲墻底須增加帷幕灌漿，帷幕灌漿孔原定于預(yù)埋鋼管，間距 1.5 m，但是由于現(xiàn)場槽段為 2.8 m，布置的時(shí)候不易固定，底部易產(chǎn)生偏移出現(xiàn)較多的廢孔的情況，所以采用后期鉆孔的方式進(jìn)行。

（1）帷幕灌漿為單排。孔距 1.5 m。灌漿底線深入墻底以下 5.0 m，分 2 段、2 序施工，第一段 2.0 m，第 2 段 3.0 m。帷幕灌漿要求灌后基巖透水率≤10 Lu（1 Lu 相當(dāng)于滲透系數(shù)為 10-5cm/s）。

（2）在正式開始帷幕灌漿施工前，在地質(zhì)條件類似的區(qū)域應(yīng)進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)，取得灌漿施工工藝參數(shù)。

5.8.2 鉆孔與取芯、壓水試驗(yàn)考慮

（1）檢查孔及灌漿孔孔徑為Φ76 mm，鉆進(jìn)采用回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)，金剛石鉆頭及硬質(zhì)合金鉆頭共同協(xié)作鉆進(jìn)。

（2）灌漿底線深入墻底以下 5 m。

（3）鉆孔取芯。①由于防滲墻后期要鉆芯取樣，則現(xiàn)場將防滲墻取芯鉆孔與防滲墻下帷幕灌漿檢查鉆孔一并考慮，先進(jìn)行鉆孔取芯，再利用該孔進(jìn)行帷幕灌漿施工。②所有檢查段應(yīng)全孔段壓水取芯，要求芯樣獲得率達(dá)到 80 %

5.8.3 灌漿壓力選擇

灌漿采用孔口封閉，自下而上全孔一次性灌漿。一序孔灌漿壓力分別為 0.3～2.0 MPa；二序孔灌漿壓力為 0.3～3.0 MPa，三序孔灌漿壓力 0.4～3.0 MPa。灌漿全過程中認(rèn)真觀測并記錄抬動(dòng)表的變化情況，當(dāng)抬動(dòng)表變化值超過 0.1 mm 時(shí)立刻停止升壓。

5.8.4 漿液水灰比和漿液變換標(biāo)準(zhǔn)

灌漿水灰比：灌漿水灰比采用 5∶1 、 3∶1 、 2∶1、 1∶1 、 0.8∶1.0 共 5 個(gè)水灰比級(jí)，開灌水灰比為 5∶1。帷幕灌漿漿液變換標(biāo)準(zhǔn)如下：當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減小時(shí)，或注入率保持不變而灌漿壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比；當(dāng)某一比級(jí)漿液注入量已達(dá) 300 L以上，或灌注時(shí)間已達(dá) 30 min，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)換濃一級(jí)水灰比漿液灌注；當(dāng)注入率大于 30 L/min 時(shí)，應(yīng)根據(jù)施工具體情況，可視具體情況逐級(jí)變濃。

5.8.5 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)和封孔

在規(guī)定的灌漿壓力下，當(dāng)注入率不大于 1.0 L/min，繼續(xù)灌注 30 min，灌漿即可結(jié)束。全孔灌漿結(jié)束，經(jīng)驗(yàn)收合格后用水泥漿進(jìn)行封孔。

6 結(jié)語

本工程防滲墻施工通過優(yōu)化槽段長度、改進(jìn)成槽工藝、改變常規(guī)清孔方法，從而解決了防滲墻在地下起伏較大基巖上的施工難題，并通過多次對(duì)塑性混凝土配合比試驗(yàn)比選，最終得到滿足設(shè)計(jì)各項(xiàng)要求的塑性混凝土，保證了復(fù)雜地質(zhì)情況下防滲墻的施工質(zhì)量。這為以后同類復(fù)雜地質(zhì)情況的工程施工提供了借鑒。