混凝土防渗墙钻孔质量检查.pdf

第 9卷0 2期 2 0 1 1年 7月 南水北 与 水利科 技 S 0 u t t 0 - No r t h Wa t e r 1 3 iv e r s i o n a n d Wa t e r S c i e n c e& Te c h n o l o g y Vo I 9 No 0 2 J u 1 2 0 1 1 混凝土 防渗墙钻孔质量检查 王春 立， 张立彬 ( 河北省水利物资供应站， 石家庄 0 5 0 0 2 1 ) 摘要： 通对某大坝混凝土防渗墙钻孔质量检查中混凝土墙体内部钻孔取芯、 作压水试验的水位计算、 混凝土抗渗标 号、 相对渗透系数、 抗压强度等问题的讨论， 提出防渗墙钻孔取芯的抗压强度值， 仅作为了解混凝土防渗墙整体质量 均匀性的参考的建议 。 关键词： 渗透系数； 抗渗标号 ； 水下混凝土； 水上混凝土 中图分类号： T V4 3 1 文献标识码： B 文章编号： 1 6 7 2 1 6 8 3 ( 2 0 1 1 ) 0 0 2 0 1 7 2 0 3 I s s u e s i n D r i l l i n g Qu a l i t y I n s p e c t i o n o n C o n c r e t e D i a p h r a g m WANG Ch u n - 1 i 。 Z HANG Li b i n ( Ma t e r i a l s S u p pl y S t a t i o n f o r Wa t e r R e s o u r c e o f He b e i P r o v i n c e ， S h i j i a z h u a n g 0 5 0 0 2 1 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： I n t hi s p a p e r ， we h a v e me n t i o n e d t h e p r o b l e ms d u r i n g d r i l l i n g q u a l i t y i ns p e c t io n i n c o nc r e t e d i a p h r a g m o f a d a m， s u c h a s i n t e r na l b o r e h o l e s a mp l ing i n c o n c r e t e wa l l ， t h e wa t e r l e v e l c a l c u l a t i o n i n wa t e r p r e s s u r e t e s t ， c o n c r e t e a n t i- p e r me a b i l i t y ma r k， r e l a t i v e p e rm e a b i l i t y c o e f f i c i e n t ， c o mp r e s s i v e s t r e n g t h Ke y wo r d s ： t h e p e rm e a b i l i t y c o e f f i c i e nt ； a n t i p e r me a b i l i t y ma r k； u n d e r wa t e r c o nc r e t e， wa t e r c o n c r e t e 混凝土防渗墙钻孔取芯和作压水试验是对墙体检查的 重要手段 ， 但由于混凝土防渗墙抗压强度低， 如黄壁庄水库 防渗墙其物理力学指标： 抗压强度 C 1 0 ， 抗渗 S 8 ， 弹模 E一 1 7 5 1 0 MP a ， 而墙体宽度仅 0 8 r r l ， 这给钻孔和压水试验 带来一定 的困难 。在实际工作 中曾遇到 以下 几个问题 ， 愿提 出来与同行们商榷。 1 防渗墙抗压强度低 ， 能否钻孔取芯和压水 试验 查阅 钻芯法检测混凝土强度技术规程 ( CE C 0 3： 8 8 ) ， 规程中说， 防渗墙混凝土强度等级低于 C 1 0的结构， 不宜采 用钻芯检测。所以有人担心在 C 1 0的防渗墙体内做压水试 验 ， 有可能将本来不漏水的墙体压破造成大量漏水， 要求将 压水试验改为注水试验。实践证明了除首段采用注水以外， 以下深 度都可 以用卡塞器隔离做 压水试验 ( 总压力 0 3 MP a ) ， 取得较满意的效果。这是因为设计墙体如要求 Rz s 1 0 0 指的是成墙强度 ， 而实际制作混凝土配比时， 要考虑的因 素很多 ： 泥浆下浇筑混凝土较陆地上的混凝土强度有一个降 低 3 O 的因素， 即： R vR水 _ 匕 ( 1 3 O ) ， 代入水下 1 0 0 ， 则 R 水 一1 4 3 k g c m2再 有混凝土保证率 ( 9 5 ) 、 离散系数 ( ) 、 偏差( 2 ) ， 所以防渗墙墙体强度在设计时已考虑( 下文 还有阐述) ， 钻孔 、 压水是不必担心的。况且墙体两侧土有侧 压力 ， 只要保证钻孔垂直度， 使用 5 8 mm双管单动的金刚 石钻进 ， 岩芯单根长度达 4 m左右， 芯样不小于 2 O r n n ， 是 完全能满足要求的。 2 压水试验 时压力零线的确定 质量好的防渗墙若没有大的蜂窝孔洞与墙体连通， 且渗 水量微小， 混凝土建筑物内是没有水位的。 曾经在大黑汀水库坝体 内， 钻孔中作过 1 0 6段压力试 验， 透水率( L u ) 1的， 即有 1 0 3段， 占总段数的 9 7 2 ， 其 余 2 8 也都在 1 2 L u间。 又如汾河二库碾压混凝土大坝， 压水试验 1 1 0段， 其结 果最大透水率 0 0 5 0 4 L u ， 最小透水率 0 0 0 0 7 L u ， 平均最大 透水率 0 0 0 5 7 5 g u ； 再如温泉堡水库碾压混凝土试验坝块作 了很多段压水试验 ， 最后证明混凝土是不漏水的。 在混凝土坝体中钻孔作压水试验从 Q与 T曲线看： 实 验开始观测到的流量读数都是由大变小， 一、 两个和两、 三个 流量逐渐变小， 以后就停止漏水， 近于“ 0 ” 。对于在混凝土内 压水试验， 当有外加压力时， 开始漏一点水， 这是因为混凝土 在干燥情况下逐渐湿润的缘故， 吸一点水以后即使有空隙都 是封闭的， 充满水后， 就不再向别的地方渗了， 所以说混凝土 坝体内渗透性是很微弱的。 水利水电工程钻孔压水试验规程 ( S L 2 5 9 1 ) 规程说 收稿 日期 ： 2 0 1 1 - 0 4 1 9 修回 日期 ： 2 0 1 1 0 5 0 4 作者简介 ： 王春立( 1 9 5 2 一 ) ， 男 ， 河北大名人 ， 高级工程师 ， 主要从事水利管理方面的工作 。E - ma i l ： c x q z l 1 2 9 1 6 3 c o rn 1 7 2 赣 酶 蛾 虢 强 | 辩 a 聪 I 氍 辘 h 王春立等 混凝土防渗墙钻孔质量检查 明 4 4 1 要求压水试验前要做水位观测， 其 目的是确定水柱 压力起算点 ， 即确定压 力计 算零 线 ， 即使 遇到试 段 在地下 水 位以上， 也要在卡塞后的管内观测水位 ， 水位观测结束标准 为 5 c m mi n 。这是考虑到在天然地层 内作压水， 基岩内的水 可沿裂隙辐射到很远。因为地层经溶蚀久而久之形成一个 四通八达的网状水系即所谓的裂隙水。而混凝土坝体内的 蜂窝、 小洞往往不象地层那样 的结构， 两者有着本质上的区 别。有人按规程要求观测水位 ， 找一个水柱压力的起算点， 再作试验， 这是不符合实际的， 不适合人为的混凝土构筑物 的情况。在混凝土坝体内作压水试验， 需看漏水情况， 若漏 水很大 ， 流量在 3 L mi n以上且持续 0 5 h 后仍然漏水， 说明 混凝土浇筑 质量不好 ， 则 认 为漏水 有通 道与外 界有 联系 ， 可 考虑孔 内 有水 位 ； 若 该 流 量 在 3 L mi n以 下甚 至 1 0 1 L rai n ， 就可 以认为无水 位 ， 视为干 孔 ， 计 算压 力零 线也 就是 按段长 的 1 2 处计算 压力 。 3 渗透 系数与 吕容值 的关 系 3 1 岩石的渗透性表示方法 岩石 的渗透性 一般有两种表示方法 ， 一种为渗透系数 是 ， 其单位为 m d或 c m s ； 另一种为单位吸水量 ， 其单位为 L mi r L n L m， 国际上压水试验常以吕容表示， 即 1 L u的定义 为 ： 当试 段压力 为 1 MP a时 ， 试 段 一分 钟 压入 1 L m 的水 量 ， 叫做 透水率 ， 单位 为 吕容 。 3 2 渗透 系数与 吕容值之间的关系 一 般渗透系数多由抽水试验方法求得， 吕容值是采用压 水试验方法求得 ， 这是因为干孔或水量少无法作抽水试验即 改为压水试验 。为考虑 问题方 便起 见 ， 通过 国内许多工 程的 实践 ， 两者之 间的关 系 ， 大致 可以认 为 叫 一 ( L 5 2 ) K( 单 位为 L ( mi n 札 m) ， K单位为 m d 。 但是在现行规范中没有看到上述指标之间的准确换算 关系， 这给实际工作带来很大的困难。 河海大学水利水电工程学院胡云进等， 在碾压混凝土 室内试验和压水试验渗透系数间的关系一文中提出： 透水 率( L u 值) 和渗透系数 ( c m s ) 各不 同试段长度的换算 因子 C， 如表 1 。 表 1 透水 率( L u 值 ) 和渗透 系数 ( c m s ) 各不同试段长度的换算因子 在室内取芯样用渗透仪做实验求 出K值。在 同一孔段 取芯， 两种方法做出的 K值相差很大， 如黄壁庄水库副坝混 凝土防渗墙检查孔 的压水试验资料、 K 值大部分在 1 0 l O ， 总的印象是现场试验 K值比室内芯样做的K 值大， 最 大近 1 0 0倍； 这给评定 昆凝土的抗渗性带来了一定疑惑， 也 不好解释。上述资料表明： 从江垭碾压混凝土坝钻孔现场做 的 K值与室内渗透试验做的K 值， 应用数理统计和分析得 出两者 K值间的线性相关关系， 应用最小二乘法拟合的线 性关 系式 如下 ： 对二级配碾压混凝土： 一1 3 6 1 x +1 5 5 1 O 对 三级配碾压混凝土 ： 一2 5 5 2 x +5 2 8 1 0 式中： z一室内求出的渗透系数 ( c m s ) ； 一现场压水试验的 渗透系数 ( c m s ) 。 得出结论为： 现场压水试验的渗透系数比室内实验的渗 透系数大 1 2 个数量级。 上述关 系式虽然是 根据江垭碾 压混凝 土坝 的资料 得 出 的 ， 对于常态 混凝土包 括 水下 混凝 土 也适 用建 立上 述 的初 步关系式是难能可贵的， 当然有待于收集更多资料进行整 理分析 。有 了这个 线性 相关 关 系 ， 就 可 以进行 两种 试 验结 果对比分析， 可以根据室内试验来预测现场压水试验的渗 透系数 ， 从而 可节约人力、 物力和不必要施工干扰 ， 实属 可贵 。 4 混凝土抗渗标号与渗透 系数 的关 系 反映混凝土抗渗性能的指标有两个， 即抗渗标号和渗透 系数 。 4 1 抗渗标号 混凝土的抗渗试验按 水工混凝土试验规程 ( S D 1 0 5 8 2 ) ， 即以上底为 1 7 5 r n l T l ， 下底为 1 8 5 r n r n ， 高为 1 5 0 I T I I T I 圆 台形试件， 从试件底施以 0 1 SP a 水压力开始试验， 以后每隔 8 h增加水压 0 1 MP a ， 连续 6 4 h最大 不透水压 力为 0 8 MP a ( 6 个试块其中 4 个试块不渗水即可) ， 抗渗标号即为 s 8 。 不能将 这一指标 理解 为在 0 8 MP a 水 压力下混凝 土永 远不漏水 ， 只是时间不够长而 已。 影响抗渗标号最大的因素是水灰比和混凝土的龄期。 当水灰比从 0 5 变为 0 6时， 昆 凝土的抗渗性有急剧降低的 趋势； 如果水灰比不超过 0 6 ， 大部分混凝土的抗渗性可以超 过 S 8 。混凝 土的抗 渗性 随着 龄期 的增 长有 明显 提高 ， 如水 灰 比高达 0 7 5的混凝 土 1 8 0 d 龄期 的抗渗性均在 S I O以上 。 4 2 相对渗透 系数 对于塑性混凝土不能采用通常的逐级加压来测定抗渗 标号， 而应当采用相对渗透系数来描述其抗渗性能。为此在 塑性混凝土进行试验 时， 应对试件施 以恒定 水压并测定从 开 始施压至混凝土抗渗试件表面渗 出水 的时间 。按 水工混凝 土试验规程 ( S D 1 0 5 8 2 ) 的计算式 一 式中： 一相对渗透系数( c m h ) ； 一平均渗透高度( c m) ； T一恒压历经时间( h ) ； H一压力的水柱高度( c m) ； m一混凝 土 吸水率 ， 一般为 0 0 3 。 5 对 于混凝 土防渗墙钻孔取芯的抗压强度值 的认识 对于钻孔取芯所进行 的抗压强 度试验结果 ， 一般来说 不 可能达到混凝土机 L I 取样 的标准 ， 这 已为国内外的试验所 证 明和认同。如果设计对防渗墙体混凝土质量有特殊要求， 应 当提高混凝土标号使其有足够的安全系数。 钻芯法检测混凝土强度技术规范 ( C E C S 0 3： 8 8 ) 第六 章芯样混凝土强度的计算 6 0 1条， 条文说明中写到“ 据国 外的一些实验结果， 混凝土 由于受到施工、 养护等条件因素 的影响， 其抗压强度都有不同程度的降低。 ” 现将国内外规范 和书本的规定汇总表 2 ， 仅供参考。 程 枝 米 1 7 3 第 9 卷 O 2期 南水北调 与水利科技 2 0 1 1 年 7月 表 2 国内外规范和书本的规定汇总 国内外规范和 书本 的规定 混凝土机 13取 钻孔取芯所 样的抗压强度 试验 的抗压强度( ) 6 结语 不能指望对墙体钻孔取芯试样所进行的抗压强度实验 结果能够达到机 口的取样试验的强度指标。国内外的经验 都证明， 防渗墙钻孔取芯试样的抗压强度只有机口取样抗压 强度的 5 O 8 O ， 而且离散性很大 。钻孔取芯试 样的抗压 强度方差系数 值是机13取样试件系数 C 值的 3倍， 因此 要求钻孔取芯试件的抗压强度达到设计指标是不切实际的。 不应当以防渗墙钻孔取芯的抗压强度值作为评判 防渗墙混 凝土强度是否合格的标准， 而只能作为了解混凝土防渗墙整 体质量均 匀性 的参考 。 参考文献： 1 高钟璞 大坝基础防渗墙 M 北京： 中国电力出版社， 2 0 0 0 2 孙钊著 大坝岩石基础灌浆施工 M 中国水利水 电出版社 1 9 8 7 3 胡云进， 速宝玉， 詹美礼， 等 碾压混凝土室内试验和压水试验 的渗透系数间的关 系 J 水利学报 ， 2 0 0 1 ， ( 6 ) ： 4 1 4 4 ( 上 接 第 1 6 7页 ) 除表面灰尘一环氧基液涂刷一环氧树脂砂浆涂抹修补一环 氧砂浆收面一丙乳水泥浆或丙乳砂浆( 细砂) 。 处理部位表面使用丙乳水泥( 盂电 4 2 5 水泥) 浆或丙乳 砂浆( 细砂) 进行涂抹， 其配比根据试验室调配的不同颜色的 浆液 ， 按现场实际颜色挑选使用。 环氧树脂砂浆修补处理前先在清理干净的基面上均匀 涂抹界面剂( 环氧树脂基液) ， 以起到增台黏结性和作用。环 氧树脂基液按比例进行混合 ， 人工搅拌均匀后， 用刷子涂抹 在干燥的混 凝 土基 面 上 ， 环 氧树 脂基 液 的涂 刷 厚 度 在 0 5 mi l l 左右， 涂刷要求薄厚均匀， 充分湿润基面， 做到基液层无 气泡、 无针孔等缺陷， 做到不漏刷不流淌。 基液涂抹完成后， 按试验室出具环氧树脂砂浆配合 比， 按比例混合， 充分搅拌均匀， 使环氧树脂砂浆材料全部达到 湿润 ， 没有干斑点。由于每个修补块面积不大， 所以注意每 次配料不宜过多， 根据情况进行定量配置， 一般在 3 0 rai n之 内用完 ， 避免浪费 。 待基液用手触摸有拉丝现象时， 开始涂抹环氧树脂砂 浆。因为涂抹面积不大所以每个矩形修补块一次完成修补， 修补施工时要用镘刀将砂浆面用力压实、 抹光。 修补环氧树脂砂浆施工后， 待其硬化后，在其表面涂抹 丙乳水泥( 孟电4 2 5 水泥) 浆或丙乳砂浆( 细砂) ， 其配比根据 1 7 4 罄 l娃 | 0 #d 赫稚 g 赫旗 赫渤l 蠕虢 8 试验室调配的不同颜色的浆液 ， 按现场实际颜色挑选使用 。 4 3 混凝土修补面的养护 采取专人养护 7 d ， 保持修补面湿润， 以防砂浆干缩变形 或裂缝 。 4 4 修补处理施工注意事项 在混凝土表面产生的蜂窝麻面处理前 ， 针对本方案 的要求和注意事项向施工操作人员进行详细交底。 修补 前 、 后对混凝土表面 外观需 经现场 质检人 员进 行检查 验 收。 对凿掉混凝土的粉末或水泥块要指定专人清除。 填补 的砂浆必须进行压实。 修补后的 昆凝土表面， 要保证表 面平整。 对修补后的混凝土表面的砂浆面， 待终凝后， 采 用涂抹养护剂进行养护。 5 结语 按照操作程序使用环氧树脂砂浆修补过的蜂窝麻面部 位 ， 经过半年多的观察 ， 没有出现砂浆干缩变形或裂缝 ， 和周 围混凝 土面形 成浑然一 体 ， 修 补处理 良好 ， 达到美 观 、 平 整 、 光洁效果。本次修补处理施工得到了业主、 监理的肯定， 对 南水北调工程混凝土建筑物外观质量缺陷的修补处理积累 了经验 。