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塑性混凝土防渗墙施工技术在粉细砂地基中的运用 1概 况 王秀红包想军 ( 中国水利水电第三工程局有限公司 内蒙古乌海0 1 6 0 0 0 ) 摘要 混凝土防渗墙是修建在挡水建筑物地基透水地层中的防渗结构， 是地下连续墙的一种特殊结构 形 式。其作用是控制地 下渗流 ， 减 少渗透流量 ， 保证建筑 物地基渗透稳定 ， 是解决深层覆盖 中渗 流的有效措施。在海勃湾水利枢纽防渗墙施工中， 成功的采用了液压抓斗成槽工艺和乌卡斯冲 击成槽技术成槽施工， 运用了泥浆固壁等施工工艺， 并采用 了塑性混凝土防渗墙的连续施工技 术， 有效防止坝基发生渗漏， 保证大坝稳定。 关键词 塑性混凝土； 粉细砂地基； 防渗墙 中图分类号 ： 1 V 5 4 3 + 8 2 文献标识码 ： B 1 1 工程概况 海勃湾水利枢纽位于内蒙古 自治区乌海 市境内的黄河干流上， 是一座防凌、 发电等综 合利用的水利枢纽工程，工程等级为等工 程 ， 工程规模为大( 2 ) 型， 枢纽主要 由河床电 站 、 泄洪闸 、 土石坝等建筑物组 成。 1 2地质构造 枢纽坝址区地貌形态分为风成地貌、 黄河 冲积地貌、 河流堆积侵蚀地貌。坝址区地层主 要 由第 四 系松 散堆 积 物组 成 ，总 厚 度大 于 5 0 0 m，地层比较复杂 。勘察揭露最大厚度 8 0 m 。坝基土体包括新近沉积的第 一 l 地质 单元( Q ) 和第 地质单元 ( Q ) 。厂房 段设 计建基面高程 l O 4 3 5 m1 048 m，地基土层为 第地质单元( Q ) 地层 ， 在勘探深度范 围 内， 上层土体以粉砂、 细砂为主， 中密 密实 状 ， 夹有砂壤土、 粉土、 壤土和粘土透镜体。由 于在基坑部位施工时发生了承压水上涌， 根据 设计 单位 塑性混凝 土防渗墙调整方案 ， 将原防 渗墙设计底高程抬升至该粘土层中， 墙体嵌入 粘性 土层 的深度按 0 6 ml m控制 。 2防渗墙技术参数 2 1 塑性混凝土力学参数 防渗墙使用塑性混凝土要求：密度 2 1 0 0 k g m ， 弹性模量1 5 0 0 M P a ， 允许渗透比 降不小于6 0 ， 抗压强度t4 8 M P a ， 抗拉强度 0 6 M P a ， 渗透系数1 1 0 _ 7 c m s ， 强度保证率 达到 9 0 ， 水泥标号： 不低于 3 2 5号， 砂石骨 料： 最大粒径不大于 2 0 m m， 砂率 5 0 6 0 ， 含泥率小于 5 。 2 -2混凝土配合 比选定 塑性混凝土配合 比如表 l 。 2 3塑性混凝 土浇筑 的技术要求 ( 1 ) 浇筑混凝 土采 用直升导管法 ， 导管连 接和密封必须可靠， 导管埋入混凝土深度不小 于 l m ，不大于 6 m；导管底 口 距槽底控制在 2 5 c m范 围内。 ( 2 ) 在浇筑过程 中控 制各料斗均 匀下料 ， 混凝土的浇筑强度满足槽孔内混凝土面上升 速度不小于 2 m h 。 ( 3 ) 槽孔浇筑严格遵循先深后浅的顺序， 即从最深 的导管开始 ， 由深到浅连续浇筑 。 ( 4 )入孔坍落度 1 8 e m 2 2 e ra。扩散度 3 4 e ra一 4 0 c m， 坍落度保持 1 5 e ra以上时间应不 小于 l h ， 初凝时间应不小于6 h ， 终凝时间应不 宜大于 2 4 h 。 ( 5 ) 塑性 混凝 土终 浇顶 面高于设 计 高程 5 0 e ra， 上 部结 构施 工 时凿 除顶部 5 0 e m， 目的 是提高防渗墙防渗效果。 3施工准备 3 1导向槽施工 导向槽基础 ， 开挖 成型后施工导 向槽 ， 导 向槽 结构倒 “ L ” 形断 面 ， 高 1 2 m， 顶部 宽 1 1 5 m， 底 部宽 0 3 5 m，内部配 置 中1 6 m m螺纹 钢筋 ， 间 距为 3 0 e m，用 C 2 5 混凝土立模现浇，对称布 置， 中间槽宽 7 0 c m。 3 _ 2 施工平 台 导 向槽混凝土达到一定 强度后 ， 用砂 砾石 填筑 ， 并夯实、 平整 ， 作为防渗墙施工平台， 供 液压抓斗等大型设备行驶。 3 3 泥浆制作 为保证成槽 的安全和 质量 ，护壁 泥浆生 产循 环系统 的质量 控制 是关 系到槽 壁稳 定 、 液压抓取或冲孔速度、 成槽、 塑性砼质量的必 备条件。 本工程优先采用优质膨润土为主、 少 量的粘土 为辅 的泥浆制备 材料 ，造孔 用的泥 浆材料必须经过现场检测合格后， 方可使用。 质量控 制主要指标 为 ：比重 1 11 3，粘度 1 8 s 2 5 s ， 含砂率 5 ， 胶体率 9 5 ， 必要 时， 加适量的添加剂， 制备泥浆性能指标应符 合表 2中规定。 以防渗墙轴线为中心， 利用液压反铲开挖 拌制泥浆的方法及时间通过试验确定， 并 表 1 塑性混凝土配合比 编号 水泥品种及等级 细骨料 粗骨料 S H1 一 J 草原 P C 3 2 5 R 卡布其沟砂 卡布其沟5 m m一 2 0 m m石 每立方米混凝土各种原材料用量( k g ) 水胶比 试验砂率 石料吸水率 砂料吸水率 水 水泥 砂 石 膨润土 减水剂 0 9 0 5 3 1 1 8 1 O 6 2 3 0 1 7 2 9 61 8 5 3 8 4 2 5 6 表 2 制备泥浆的性能指标表 新配制泥浆 循环泥浆 泥浆性能 检验方法 粘性土 砂性 土 粘性土 砂性土 比重( g c m 3 ) 1 0 41 O 6 1 O 61 O 8 1 1 0 1 1 5 比重计 粘度( s ) 2 0 2 5 2 5 3 O 2 5 3 5 漏斗计 含砂率( ) 3 4 4 7 洗砂瓶 按批准或指示的配合 比配制泥浆 ， 计量误 差值不大于5 。 贮浆池容量 3 0 0 m 3 0 泥浆制 浆系统配制的泥浆通过 中1 5 0 m m管线输 送到泥浆 中转 站 ，再 由中转站分送 各施工 槽孔。 泥浆处理泥浆必须经过制浆池、沉淀 池及储存池三级处理，泥浆制作场地以利 于施工方便为原则。 4施工方法 4 1 液压抓斗成槽工艺 ( 1 ) 液 压抓 斗成槽 工艺 结合本工程地质及墙体设计特点， 防 渗墙成槽 采用 “ 抓取法 ” 施工 工艺 ， 根据 液 压抓斗斗体的开度 ，合理确定槽段长度及 每个槽段内主孔和副孔长度。 塑性混凝土防渗墙施工顺序均为先施 工 I 期槽段， 再施工期槽段。 针对每一个 施工槽段， 施工过程中先抓取主孔 ， 再抓取 副孔。 该施工方法的优点是施工速度快， 易 控制孔斜， 成槽质量高。开槽前， 导墙内注 入泥浆，施工中保持泥浆高度始终在距导 墙顶 以下 0 3 m0 5 m。 ( 2 ) 成槽地层分析 根据设计提供的地质勘察报告及设计 图纸中提供的典型地层分界线的深度 ， 施 工 中在 现场 技 术及 质 检人 员进 行 跟 踪鉴 定， 以分析地层情况， 并及时向现场监理工 程师申请鉴定并做好记录。其 目的是为了 墙体嵌入粘性土层的深度控制在 O 6 m I r a左右 。 ( 3 ) 成槽质量要求 本工程槽孔宽度为 0 6 m， 成槽时槽孔 孔壁平整垂 直，孔位 中心允许偏 差不大 于 3 c m，孔斜率不大于 O 4；在成槽过程 中， 含孤石 、 漂石地层及遇基岩面倾斜度 较大等特殊地层情况时 ， 其孔斜率应控制 在 O 6 以内， 或改为乌卡斯冲击钻孔技术 进行施 工 。 对于 I 、期槽孔接头套接孔的两次 孔位中心在任一深度的偏差值 ，不大于设 计墙厚的 1 3 。 施工槽段长度初步划分为：I 期槽轴 线长度 6 0 m， I I 期槽轴线长度 6 0 m ， 槽孔 划分平 面示意图 ， 见 图 1 所示 。 4 2 终孔及清孔验收 终孔成槽深度按照设计图纸要求嵌入 粘土层不小于0 6 m，成槽过程中当发现接 近底 层 变化 时开 始 留取 土样 并 记 录好 深 度，并由现场地质工程师会同监理工程师 和设计方工程师共同进行土样鉴定。槽孔 终孔验收合格后进行清孔换浆。采用抓斗 和掏渣桶捞取槽孔内大部分淤积和大颗粒 沉渣进行清孔 。 期槽孔清孔结束前，还要刷洗 I 期 槽孔段混凝土孔壁上所吸附的浮渣 、 泥皮， 利用钢丝刷子钻头采用 自上而下分段刷 洗 ， 标准是 ： 刷子钻 头上 基本不 再带 泥屑 ， 孔底淤积不再增加为合格标准 。 4 - 3 防渗墙墙体浇筑 ( 1 ) 浇筑导管安装及要求 塑性混凝土防渗墙均采用直升式导管 法进行混凝土浇筑， 导管采用丝扣型连接。 导管间距不大于3 5 m，一期槽段的导管中 心距接 头管壁 面 的距 离为 1 0 m1 5 m， 二 期槽段的导管距孔端 1 0 m ，导管距槽底控 制为 2 5 e m。 导管 的 连接 和 密封 必 须 可靠 ，接 头 处和管壁严禁漏浆 ，下设前应做密封实 验 ，导 管 底 口距 槽 底 控 制 在 1 5 0 mm 一 2 5 0 m m范围内。 在混凝土浇筑后期 ， 因为 图 1 槽孔划分图 图 2 电站坝段防渗墙顶端连接详图 混 凝 土 冲击 力 小 、 下 料 慢 ， 容 易堵 管 ， 所 以导管 要勤 提 勤放 ，保 证 混凝 土 面达 到 设计要求 。 ( 2 ) 混凝土浇筑 浇筑开仓时， 先在导管内下设隔离球， 将导管下至距孔底约 2 5 e m左右。 初浇混凝 土方量要经过准确计算，确保一次将混凝 土导管底部完全覆盖。待导管及分料斗储 满料后，将导管上提适当距离 ( 距孔底 2 5 e m) ， 让混凝土一举将导管底封住 ， 避免 混浆 ，导管埋人 混凝 土的深度 在 l m6 m 之间， 在浇筑过程中控制各料斗均匀下料 ， 混凝土的浇筑强度满足槽 孔 内混凝土 面上 升 速 度 不 小 于 2 m h 。 浇 筑 过 程 中 每 2 0 mi n3 0 mi n测量 一 次槽 内混 凝土 面 深 度， 保证槽内混凝土面同时均匀上升， 槽孔 内各处混凝土面高差控制在 0 5 IT 范围内， 并根据混凝土上升速度起拔导管 ， 并在混 凝土浇筑时， 孔口设盖板， 以防杂物掉入槽 孔 内。 槽孔浇筑严格遵循先深后浅的顺序， 即从最 深 的导 管开 始 ，由深 到浅 连续 浇 筑。墙体混凝土连续浇筑 ， 若混凝土的供 应因故暂时中断， 采取措施在 4 0 m i n内恢 复 浇筑 。土石坝 B C段 混凝土 防渗墙终浇 高程按超过设计墙顶高程 0 5 m控制 ， 浇 筑完成后， 顶端部分予以凿除。 4 4防渗墙墙体连接 防渗墙接头采用“ 接头管法” ， 在实施 I、 期槽段连接时用下设接头管。方法 优点为施工方便 ， 无需增加其它设备 ， 并 能节约 混凝土 。该方 法增大 了 I、 期混 凝 土 的接 触 面积 ， 使 墙段 接头 较好 ， 并能 加快施工进度 ， 减少混凝土损耗。在 I 期 槽孔浇注前 ，在槽孔两端下设直径略小 于槽 宽 的钢 制接 头 管 ，孑 L口固定后 浇 注 混凝土 ， 浇筑过程中随时松动接头管 ， 待 混凝土初凝后起拔接头管 ， 形成接头孔。 接头管分节制作 ， 插销连接 ， 采用液压拔 管机起拔。 4 5 防渗墙与上部结构连接施工 防渗墙施工完成后 ，在防渗墙两 侧浇 筑 1 0 0 ram厚的素砼垫层。待砼温度达到常 温后， 对砼面进行清理， 在砼表面喷洒一层 稀释沥青 或乳化沥青 ， 用量为 0 1 5 k g m O 2 k g m ， 潮湿部位在砼喷涂前对表面进行 了烘干。 施工时对沥青面层分层浇筑，防止沥 青流淌。在浇筑上部砼的同时加入竖向铜 止水， 锚入沥青长度不小于3 0 0 m m， 具体如 图 2所示 。 ( J 1 o 北疆克孜加尔水利枢纽工程倒虹吸施工质量控制探讨 陈 亮 ( 新疆额河建管局新疆鸟鲁木齐8 3 0 0 0 0 ) 摘要 以牧民定居水利工程中倒虹吸工程为例， 介绍了倒虹吸工程施工质量控制。由于该倒虹吸工程为 单管， 从管道安装开始直至管沟回填完毕， 施工质量控制都不容忽视， 重点为管道安装和管沟回填 质量。通过严密的质量控制措施和检验， 该工程质量得到了确保， 为类似工程施3 - - 提供了借鉴。 关键词 倒虹 吸施工 ； 质量控制 中图分类号 ： T V 5 2 3 文献标识码 ： B 1工程概况 克孜加尔水利枢纽工程是北疆牧区草原 生态建设工程， 是开发台地土地资源、 建立饲 草料基 地 、实现草原 生态置换和牧 民定居 的 水源工程。 同时兼顾发电等， 为综合利用的水 利枢纽 工程 。倒虹 吸工程 为引水 系统关 键组 成部分 ， 由进 口段 、 管 道及附属建筑物 和出 口 段三部分组成 。总长度 2 0 2 9 5 m， 其 中管道段 长 1 8 9 8 m 。倒虹吸设计流量 1 8 m 3 s ， 采用单管 埋 地式 布置 ， 管 道段最 大静水 头约 0 4 6 MP a ， 管道压力等级分为 P N 0 4和 0 6 M P a 两种。 倒 虹 吸进 出 口水位差 3 5 m， 采 用 自压 重力 流形 式输 水 。 2工程地质条件 倒虹吸进口位于基岩山区， 岩性为花岗片 麻岩，岩体强风化层为 3 m 5 m，弱风化层为 3 m一 6 m ； 附近发育科沙哈拉断裂， 破碎带宽约 5 0 m一 6 0 m , 为活动性断裂。 倒虹吸前段位于山 前冲洪积斜坡上 ， 岩性 上部为第 四系残积低液 限粉 土 ，厚度 0 5 m一1 0m和粉 土质 砾 厚度 6 m 9 m， 结构较密实。下伏为第三系砂岩、 泥 岩、 砂质泥岩， 半胶结， 成岩作用差。 倒虹吸中段 位于台地前缘冲洪沟内， 地表出露地层为耕植 土， 厚度 1 m左右， 砾质土 3 m一 4 m， 有 1 m左右 的冲积砂砾石 ， 下伏地层为第三系泥岩、 砂岩。 最低洼处地下水埋深 1 1 5 m，对倒虹吸管线无 影响。倒虹 吸末段位于 6 4 0台地北缘斜坡上 ， 地 表出露地层为第 四系坡积粉土质砂 ， 坡积层 厚度为 0 5 m1 0 m , 下伏地层为第三系的砂岩、 泥岩等。该段挖方深度 5 m 6 m，无地下水干 扰 。倒虹吸 出口段位于 6 4 0台地 上， 地 表出露 地层为低液限粉土， 厚度为 0 6 m左右， 下伏地 层为第三系的砂砾岩 、 砂岩 、 泥岩等 。倒虹吸中 段往后岩土层中 s o d一 对混凝土结构为 中等腐 蚀 ； C I 一 对钢筋混凝 土结构 中的钢筋 有 中等腐 蚀性。局部泥岩、 砂质泥岩基础有膨胀性。 3设计概况 据地形条件管道沿线平面上为直线布置 表 3 塑性混凝土检测指标 使用部位 规范建议范围 坍落度 c m) 抗压强度 M P a ) 渗透系数( c m s ) 弹性模量( M P a ) 电站及右岸地基 1 8 - 2 2 5 O 1 01 0 - 7 2 O o o 设计要求 l 8 - 2 2 4 8 1 01 0 - 7 1 5 0 o 混凝土配合 比 ( 重量 比) 试验值 坍落度 c m ) 混凝土立方体强度( M P a ) 弹性模量( M P a ) 渗透系( l O - T c m s ) 抗压 抗拉 水泥 ： 砂 ： 石 2 2 7 d 2 8 d 7 d 2 8 d 2 8 d 2 8 d 1：5 5 9 ：4 9 6 3 - 3 59 02 7 0 6 3 1 5 8 6 OI3 9 表 4 塑性混凝土 2 8 d抗压强度成果表 序 号 部 位 l 检 验 次 数l 抗 压 强 度 ( M P a ) I 标 准 差8 离 差 系 数C v 保 证 率 l J 最 大 值I 最 小 值J 平 均 值l 1 电 站 厂 房l 5 7 l 6 8 f 5 2 I 5 9 l 0 4 0 O 6 9 8 9 5质量检测 5 1 塑性混凝土检测指标 塑性混凝土检测指标见表 3 。 5 2塑性混凝土性能检测 在施工过程中， 按照设计和相关规范的要 求 ， 在槽 ( 孔 ) 口取样 。 对塑性混凝 土的抗压强 度 、 弹性模量 、 抗 渗性能、 抗拉 强度 和施工性能 ( 塌落度等) 进行了检测， 检查指标见表 4 ， 检 测结果表明均达到了设计要求， 其中塑性混凝 土2 8 d 抗压强度的检测成果见表4 。 5 - 3 墙体钻孔注水成果 ( 1 ) 5 个孔位的渗透性检测， 5 9 个孔位的墙 侧钻孔及预埋 P V C管， 弹性波 C T 检测 2 O 组。 孔内电视 1 个孔位成像。 ( 2 ) 防渗墙墙体完整性、 连续性； 防渗墙体 波速正常，无明显偏低的情况存在， 1 个孔的 钻孔 电视成果表 明 ， 孔壁完整光 洁 ， 混凝土 胶 结较好 。 ( 3 ) 墙体抗渗性能， 参考 水利水电工程注 水试验规程) ( S L 3 4 5 2 0 0 7 ) ， 测段渗透系数分 部在 4 6 0 X 1 0 c m s 5 6 71 0 - T c m s ，多集 中 在 1 0 m s 数量级。 检测 防渗墙 防渗能力满足 设计要求。 6结语 在黄河海勃湾水利枢纽大坝基础防渗墙 施工 中 ， 成功 的采用 了液压抓斗成槽技术进行 成槽 施工 ， 运用 了泥浆 固壁技术 ， 塑性混凝 土 防渗墙 的连续施工等施工工艺。 塑性防渗墙压 水实验各项指标均达到设计要求， 工程质量达 到预期效果。塑性混凝土防渗墙具有结构可 靠、 防渗效果好、 适应不同的地层条件、 施工方 便快捷、 不受地下水位影响、 造价较低等特点， 在粉 细砂深覆盖层大 坝基 础防渗处 理工程 中 得到较好的运用。陕西水利 ( 责任 编辑 ： 黄灵芝 )