塑性混凝土在围堰防渗墙中的运用.pdf

第3 6卷第 2期 2 0 1 0 年2 月 水 力 发 电 塑 性 混 凝 土 在 围 堰 防 渗 墙 中 的 运 用 杨 忠兴 ( 中国葛 洲坝集 团第 二工 程有 限公 司 ，四川成 都6 1 0 0 9 1 ) 摘 要 ：锦屏一级水 电站上游土石 围堰堰基采用塑性混凝土 与墙下 帷幕 防渗 ，以适应 松散透水地基复杂的水文地质 条件和工程地 质条件 。该 围堰塑 性混凝 土原材料选择 、配合 比设计 、生 产工艺 、浇 筑施工和 质量 控制等方 面的经 验 可供相关工程参考 。经检查 ，该 围堰塑性混凝土质量达到优秀水平 。 关键词 ：围堰 ；防渗墙 ；塑性 混凝 土；锦屏一级水电站 Ap p l i c a t i o n o f P l a s t i c Co n c r e t e i n t h e Co n s t r u c t i o n o f Co ffe r d a m Cu t 。 o ff W a l l Ya ng Zh o n g xi n g ( C h i n a G e z h , mb a G r o u p N o 2 E n g i n e e ri n g C o ， L t d ， C h e n g d u S i c h u a n 6 1 0 0 9 1 ) Ab s t r a c t ： T h e u p p e r e a c h - r o c k c o f f e r d a m o f J i n p i n g I Hy d r o p o w e r S t a t i o n u s e p l a s t i c c o n c r e t e a n d c u r t a i n w a l l f o r s e e p a g e c o n t r o 1 T h e q u a l i t y o f p l a s t i c c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n i s e x c e l l e n t a f t e r t a k i n g me a s u r e s o n r a w ma t e ri a l s e l e c t i o n ， mi x d e s i g n ， pr o duc t i o n p r o c e s s ，p o ur i n g a nd qu a l i t y c o nt r o 1 The e x pe rie nc e s c a n be a s r e f e r e nc es for s i mi l a r c o n s t r u c t i o n Ke y W o r d s ： c o f f e r d a m； c u t - o ff wa l l ； p l a s t i c c o n c r e t e ； l i n p i n g I Hy d r o p o we r S t a t i o n 中图分 类号 ： T V 5 5 1 3 1 ( 2 7 1 ) ；T V 4 3 1 9 文献标识码 ： B 文章编号 ： 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 0 ) 0 2 0 0 6 5 0 3 1 围堰 塑性混凝土概况 锦 屏 一 级 水 电 站 上 游 堰 为 土 石 围 堰 最 大 堰 高 6 4 5 m 堰 体 采 用 3 5 0 g 0 8 n mI HDP E 3 5 0 g复 合 土 工 膜 斜 墙 防 渗 堰 基 采 用 塑 性 混 凝 土 与 墙 下 帷 幕 灌 浆 防 渗 堰 肩 利 用 灌 浆 平 洞 内 的 帷 幕 灌 浆 防 渗 上 游 同 堰 塑 性 混 凝 土 防 渗 墙 于 2 0 0 7年1 2月 7 日正 式 开 始 施 工 至 2 0 0 7年 3月 2 9 日全 部 完 成 历 时 1 2 2 d共 完 成 柔 性 连 续 墙 4 2 7 4 1 3 i n 2 浇 筑 塑 性 混 凝 土 5 2 1 1 0 5 4 m 混 凝 土 充 盈 系 数 为1 】 4 3墙 顶 净 长 1 2 1 0 m墙 顶 高程 1 6 4 8 5 0 1 1 1 造孔 总进 尺 4 2 7 4 1 3 m平 均 孔 深 3 5 3 2 m，最 深 槽 段 孔 深 5 4 m 塑 性 混 凝 土 的 特 点 是 早 期 抗 压 强 度 增 长 较 慢 后 期 增 长 较 快 通 常 6 0 d和 l 8 0 d强 度 可 达 2 8 d强 度 的 1 5倍 和 1 8倍 ：其 抗 拉 强 度 一 般 为 抗 压 强 度 的 1 7 1 1 2 塑 性 混 凝 土 的 变 形 模 量 一 般 不 超 过 2 0 0 0 MP a， L j 抗 甩 强 度 綦 本 上 呈 直 线 关 系 ： 无 侧 限 极 限 应 变可 达 0 3 3 0 7 0 ( 普通 混 凝 土 的 极 限应 变 为 0 0 8 0 3 ) ：破坏 渗 透 比降达 3 0 0以上 ；渗 透 系 数 随 时 间 的 增 长 而 降 低 2 塑性混凝土设计技术要求 锦 屏 一 级 水 电 站 上 游 同 堰 塑 性 混 凝 土 设 计 技 术 指 标 见 表 1 。 4 6 1 8 0 0 l 1 0 2 0 0 2 2 2 4 4 O 5 0 8 4 8不 ： 2 宜 1 小 0 01 5 塑 性混 凝 土 拌 和物 性 能 要求 为 ： 坍 落度 槽 口为 2 0 2 2 c m，机 口为 2 2 2 4 c m； 扩 散 度 ，槽 口为 3 8 4 0 c m，机 口为 4 0 4 2 c m： 凝 结 时 间 ，初 凝 不 小 于 6 h ，终凝 不 大 于 2 4 h ： 混 凝 土 密 度 不 宜 大 于 2 2 0 0 k g m 。 3 塑性混凝土配合比设计与试验 3 1 原 材料 混 凝 土 原 材 料 为 ：P 03 2 5普 通 硅 酸 盐 水 泥 ：三 滩 牛 产 的 人 工 骨 料 最 大 粒 径 2 0 mm： 细 度 模 数 为 2 4 3 0的 人 工 砂 含 泥 量 大 于 3 粘 粒 含 量 不 大 于 1 0 ；J G 2减 水 剂 和 AI R2 0 2引气 剂 掺量 按 照 配 合 比确 定 收稿 日期 ：2 0 0 9 1 2 2 8 作者简介 ：杨忠兴 ( 1 9 7 1 一 ) ，男，重庆人 ，1 = 程师 ，主要 从事水 利水电T程施丁技术管理丁作 3 2配合 比设计 根据 设 计提 供 的塑性 混 凝 土参 考 配合 比和 峡 大 江下 游 围堰 防 渗墙 塑 性混 凝 土 配合 比 确 定 了试 验 配 合 比 。 在 此 基 础 上 按 照 同 堰 施 _ 技 术 要 求 进 行 了 塑 性 混 凝 土 配 合 比 试 验 提 出 施 工 配 合 比 ( 见 表 2) 表 2塑 性 混 凝 土 前期 施 工 配 合 比 级 配 _ _ 瓣 材 料 用 量 kgm 4 608l 8 5 2 7 5 2 2 0 0 1 2 0 l 3 0 4 2 3 2 20 4 1 0 2 由 于 受 施 工 生 产 过 程 中 一 些 不 可 预 知 因 素 的 影 响 ，如 砂子 的石 粉含 量 等 ，使 混凝 土 和 易性 、用 水 量等 不 易控 制 最终 导致 混 凝 土 强度 波 动较 大 为 保证 工 程施 工 质 量 根 据实 际生 产情 况 在 施 工 后 期 又 对 配 合 比 进 行 了 小 范 围 的 调 整 主 要 是 在 保 证 胶材 用 量不 变 的 情况 下 提 高水 泥用 量 降低 膨 润 土用 量 其 后 期配合 比见 表 3 表 3塑 性 混 凝 土 后期 施 工 配 合 比 M P a船 水胶 E 材 料 用 量， m 一 水水 泥 会 丢J G - 2 气A I R 2 0 2 I 4 6一o 7 8 8 5 2 6 5 2 4 0 0 l O 0 1 3 0 4 2 3 2 20 4 1 0 2 4 塑性混凝土拌和生产性工艺试验 上 游 围 堰 防 渗 墙 塑 性 混 凝 土 开 始 浇 筑 前 对 上 游 围 堰 拌 和 站 进 行 了 生 产 性 工 艺 试 验( 包 括 称 量 误 差 、投 料 顺 序 、干 拌 时 间 、 湿 拌 时 间 ，及 拌 和 物 和 易 性 、均 匀 性 等 的 检 查 校 核 ) 。 ( 1 )拌 和 站 称 量 误 差 检 查 。 分 别 对 拌 和 站 的 拌 和 物 进 行 称 量 校 核 其 结 果 均 满 足 DI ：I 5 1 5 1 2 0 ( ) l 标 准 要 求 。 ( 2)投 料 顺 序 。通 过 对 各 种 投 料 顺 序 进 行 比较 ， 得 出的最 佳 投料 顺 序 为 ：砂 ，粗 骨 料 ，膨润 土 ，水 泥 减 水 剂 粉 剂 引 气 剂 溶 液 ，水 。 ( 3 )拌 和时 问 。选 定 3种搅 拌 时 间进 行 拌 和 物 性 能 对 比 分 析 确 定 f 拌 时 间 4 0 s 、湿 拌 时 间 1 2 0 s 为最优 拌 和时 间 。 5 塑性混凝土生产与运输 混 凝 土 搅 拌 机 的 数 量 根 据 槽 孔 浇 筑 时 混 凝 土 的 供 应 强 度 确 定 混 凝 土 的 供 应 强 度 由 下 式 计 算 ： Q= K1 L B v 式 中 Q为混 凝 土 供应 强 度 ，m3 h；o l 为 保证 系数 ， 圈W a t e r P o w e r V o 1 3 6 N o 2 取 1 5；K 为 槽 孑 L 扩 孔 系 数 ， 一 般 取 1 2对 于 有 严 重坍孔者另计 ；为最 大槽 孔 槽长 ，IT I ；B 为槽孔 宽 度 ，m：u为 槽 孑 L内混 凝 土 面 上 升 速 度 一 般 取 3 5 m h。 塑性混凝 土 采用小 型强 制式搅 拌站( J Q5 0 0型 2 台 ) 拌 和 然 后 用 6 m3 混 凝 土 搅 拌 运 输 车 运 送 至 防 渗 墙 浇 筑 施 ： 现 场 6 塑性混凝土浇筑施工 6 1 浇 筑导 管安 装 槽 孔 清孔 验 收 合格 后 下 设接 头 管 接 头 管 直径 8 0 0 i n to 采 用 3 5 t吊车 配合拔 管 机 吊装 接头 管安 装 完 成重 新 清孑 L 验 收 合 格后 进行 混 凝 土浇 筑 导管 的 下 设 混 凝 土 导 管 采 用 丝 扣 连 接 管 径 4 , 2 5 0 mm 一 期 槽 孔 两 端 的 导 管 与 孔 端 距 离 小 于 1 5 m 二 期 槽 孑 L 两 端 的 导 管 与 孔 端 距 离 小 于 1 0 m 导 管 间 距 不 大 于 3 5 m 当 孔 底 高 差 大 于 2 5 c 1 1 3时 导 管 中 心 放 置 在 该 导 管 控 制 范 围 内 最 低 处 导管 下设 完 毕 后 及 时下 设 预埋 灌 浆钢 管 灌 浆 管 每 隔 5 m 下 设 一 固 定 支 架 ， 防 止 灌 浆 管 弯 曲 和 移 动 灌 浆管 的顶 部 固定 防止 上 浮 。混 凝 土浇 筑 导 管 安 装 示 意 见 图 1 图 1 混凝土浇筑导管安装示意 6 2混 凝土 浇筑 采 用 直 升 导 管 法( +2 5 0 mm) 浇 筑 水 下 混 凝 土 用 6 m3 混 凝 土 搅 拌 运 输 车 将 混 凝 土 送 到 槽 口储 料 槽 由 分 料 斗 进 导 管 人 槽 孑 L或 者 直 接 进 入 分 料 斗 进 行 浇 筑 施 工 混 凝 土最 终 浇 筑 高程 为 1 6 48 5 m 。 混 凝 土 开 浇 时 在 每 个 导 管 中 放 人 隔 离 球 塞 。 保 证 混 凝土连续浇筑 ，槽孑 L 内混凝 土上升速度 不小于 2 m h 浇 筑 时 导 管 埋 人 混 凝 土 深 度 不 小 于 1 0 I n，不 大 于 6 0 I T I ：保 持 槽 孔 内混 凝 土 面 均 匀 上 升 每 3 0 mi n测 定 一 次 混 凝 土面 的 深 度 保 证 混 凝 土面 高 差 控 制 在 0 5 m 范 围 内 ：浇 筑 混 凝 土 时 ，孑 L口设 盖 板 ， 以 防 杂 物 掉 人 槽 孔 内 。 弟 36雹 弟 2期 恸 志 ： 兰 r土) 匠茂疋 上 1 -t - I_-J I暮I 厦 堤 廿 闩 日 7 塑性混凝土质量控制 对 上 游 围 堰 防 渗 墙 前 期 浇 筑 的 1 3个 槽 进 行 了 机 口取 样 统 计 分 析( 此 时 1 7 2 1号 5个 前 期 槽 混 凝 土 龄 期 已 到 2 8 d) 1 7号 和 2 1号 槽 孔 机 口混 凝 土 2 8 d 抗 压 强 度 仅 为 2 9 MP a和 3 8 MP a 其 他 3个 槽 段 2 8 d抗 压 强 度 也 只 有 4 1 4 3 MP a 其 7 d强 度 偏 低 分 析 认 为 7 d强 度 偏 低 的原 因 为 ：配 合 比设 计 时 没有 考虑 强 度 增加 值 和 保 证率( 膨 润 土性 质 不 够 均 匀 ) 砂 的 含 水 率 波 动 太 大 混 凝 土 成 型 后 前 期 养 护存 在 问题 等 经采 取 相 应 措施 后 面 施工 的几 个 槽 段 的 7 d抗 压 强 度 均 达 到 2 4 MP a以上 其 塑 性 混 凝 土 强 度 已趋 于 正 常 塑 性 混 凝 土 施 工 质 量 控 制 主 要 采 取 了 以下 措 施 ： f 1 )加 大 物 资 储 备 锦 屏 前 期 砂 石 系 统 生 产 的 砂 石 骨 料 含 水 率 极 不 稳 定 为 此 尽 可 能 地 提 前 储 备 人 工 砂 、 石 以 便 脱 水 确 保 含 水 量 满 足 施 工 要 求 。 ( 2)加 大 对拌 和 楼 生 产设 备 的校 验 力 度 和 拌 和 过 程加 料 准确 性 控 制 定 期 对拌 和 系 统 的计 量 设 备 进行 效 验 ：每 仓 浇筑 前 由监理 和 三 检 人员( 试 验 员 ) 一 起 对 膨 润 土 、外 加 剂 进 行 随 机 抽 查 超 出 计 量 标 准 的一 律 不 得 使 用 ：对 成 包 的 水 泥 也 进 行 抽 查 ， 如 果 出 现 较 大 误 差 就 适 当 调 整 其 他 掺 料 用 量 ： 在 拌 和 加 料 过 程 中加 强 对 投 料 顺 序 和 投 料 准 确 性 的监 督 如注意 水泥 拆包 后必 须将水 泥 全部投 入 料 斗 水 泥 、 外 加剂 、膨 润土等 必 须靠料 斗前 面投 料 等细 节控 制 提 高投料 计 量准确 性 f 3)适 当调 整 配合 比 根据 当前 的原 材 料 尤 其 是 砂 石 骨 料 的 生 产 现 状 并 取 得 监 理 工 程 师 同 意 后 对 配 合 比进 行 了 适 当 局 部 调 整 如 根 据 砂 的 含 石 情 况 适 当 减 石 或 加 砂 ；根 据 骨 料 含 水 量 调 整 加 水 量 等 等 。 针 对 前 期 施 工 槽 段 混 凝 土 7 d强 度 靠 近 设 计 下 线 的 情 况 ，对 施 工 配 合 比 进 行 了 微 调 其 原 则 是 ： 保证 胶凝 材 料 总 量不 变 ，适 当增 加 水 泥用 量 减 少 膨 润 土 用 量 ( 4)严 格 执 行 拌 和 程 序 及 控 制 搅 拌 时 间 混 凝 土 拌 和 过 程 中严 格 执 行 先 干 拌 后 湿 拌 的拌 和 程 序 ： 同 时 严 格 控 制 搅 拌 时 间 为 干 拌 4 0 S和 湿 拌1 2 0 S 拌 和过 程 中经 常检 查混 凝 土 的均匀 性 保证 将 胶 凝 材 料尤其 是膨 润土 搅拌 均匀 ( 5)严 格 控 制 混 凝 土 性 能 塑 性 混 凝 土 强 度 比 较 低 ，并 且 存 在 膨 润 土 不 均 匀 性 任 何 微 小 的 失 误 都 可 能 导 致 混 凝 土 强 度 的 波 动 因 此 在 混 凝 土 生 产 过 程 中 ，加 大 了对塑 性 混 凝 土施 工 性 能参 数 的 检 测 频率 ，严 格 将 混凝 土 的坍 落度 、含 气量 等 控 制 在设 计 范 围 内 在 满 足 现场 施 工 的 条件 下 ，尽 可能 地将 坍 落 度 、扩 散 度控 制在 设 计 指 标下 线( 即坍 落 度 约 2 2 c 1T I 扩 散 度 约 4 0 c m) 。 ( 6 )改 善试 验 工 作 条件 。塑 性 混凝 土 掺 合 料 掺 量 较 大 强 度 较 低 强 度 增 长 缓 慢 ， 如 果 前 期 养 护 条 件 达 不 到要 求 很 容 易 导致 混 凝 土 强 度偏 低 。因 此 尽 可 能 地 把 取 样 混 凝 土 送 到 标 准 实 验 室 内 成 型 ， 混 凝 土 成 型 后 拆 模 时 间 控 制 在 6 0 7 2 h：增 加 试 模 数 量 增 加 取 样 试 件 组 数( 1 0 0、2 0 0、3 0 0 13 3 s 内 分 别 取 1 、2、3组 抗 压 试 件 ， 超 过 3 0 0 IT I 3 取 4组 抗 压 试 件 该 取 样 频 率 不 含 监 理 取 样 ) 提 高 取 样 的 代 表 性 ：严 格 控 制 混 凝 土 养 护 间 的 养 护 条 件 确 保 养 护 温 度 及 湿 度 8 施工质量检测 施 工 质 量 检 测 结 果 为 ： ( 1 ) 塑 性 混 凝 土 拌 和 质 量 。 坍 落 度 平 均 值 为 2 3 4 em，扩散度平均值为 4 3 3 c m，含气量平均值为 2 8 。 ( 2)力 学 性 能 2 8 d抗 压 强 度 平 均 值 为 5 - 3 MP a ：弹性 模 量平 均值 为 1 8 6 7 MP a ( 3 ) 注 水 试 验 。 防 渗 墙 0+ 4 7桩 号 孔 深1 0 r n。 混凝 土 防 渗墙 渗 透 系数 为 1 9 4 x 1 0 e m s ：0 + 6 7桩 号 孔 深 1 0 m渗 透 系 数 为 8 4 8 x1 0 - 8 c m s ：0 + 9 1 5桩 号 孑 L 深 1 0 1T I ，渗 透 系 数 为 4 5 4 x l 0 - 7 c r r g s 注 水 试 验 结 果 全 部 满 足 混 凝 土 防 渗 墙 渗 透 系 数 小 于 k x l 0 - 7 c m s的 设 计 要 求 ( 4)钻 孔 取 芯 检 查 。 在 1 7、2 1号 槽 孔 进 行 了 钻 孔 取 芯样 检 测 ，取 芯率 高 墙体 浇筑 密 实 抗 压 强 度 分 别 为 5 5、5 1 MP a 。 防渗 墙 塑 性 昆凝 土 2 8 d抗 压 强 度 保 证 率 为 9 3 1 抗 压 强度 离 差 系 数 为 0 1 8混 凝 土 生产 质 量 达 到优 秀 水 平 ：渗 透 系 数 和破 坏 比 降 合 格 率 均 为 1 0 0 混 凝 土 质 量 达 到 优 秀 水 平 在 后 期 基 坑 开 挖 施 工 过 程 中 ， 基 坑 渗 水 很 少 ， 说 明 塑 性 混 凝 土 在 这 种 复 杂 地 质 、 地 层 中 的 运 用 是 成 功 的 ， 为 类 似 T 程 提 供 了 参 考 经 验 ( 责任编辑 常 青) 毒 l上 S 屯 喜 I L L $ 址 L L 址 ； ； t S 屯 $ 止 S 止 S 止 址 址 S L舢 S ( 上接 第 6 4页 )1 5年 顺 利 完 工 其 施 工 规 模 和 难 度 在 国 内 外 均 属 罕 见 。 沉 井 混 凝 土 施 工 采 用 滑 模 施 工 工 艺 ，保 证 了 井 体 施 工 质 量 和 进 度 ：沉 井 填 芯 混 凝 土 施 工 中 ， 研 究 应 用 了 井 内 自 密 实 混 凝 土 施 工 工 艺 和 方 法 ，满 足 了 沉 井 施 工 总 进 度 要 求 为 工 程 2 0 0 8年顺 利截 流奠 定 了基础 ( 责 任编 辑焦 雪梅 ) W a t e r P o u e l V o 1 3 6 o 2 囫