塑性混凝土防渗墙在某核电站基坑防渗中的应用.pdf

第 1 l 期 2 0 1 1年 1 1月 广东水利水 电 GUANGD ONG W AT E R RE S OUR CE S AN D HYDROP OWER N o 1 1 NO V 2 0 1 1 塑性混凝土防渗墙在某核电站基坑防渗中的应用 陈翰锋 ( 广东省电力设计研究院， 广 东 广州 5 1 0 6 6 0 ) 摘要 ： 某核 电站一期工程排水虹吸 井、 循 环水进 出水廊道和排 水暗涵等 结构位于 东部回填 区。由于部 分回填 区地 下水与 海水贯通， 基坑施工防渗难度大。设计采用塑性混凝土防渗墙作为基坑防渗措施 ， 取得 了很好的防渗效果， 为构筑物干式 施工创造了有利的条件， 保证 了工程施工质量及施工工期。 关键词 ： 塑性混凝土； 防渗墙； 基坑； 防渗； 设计； 施工 中图分类号： T V 5 4 3 8 2 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 8 0 1 1 2 ( 2 0 1 1 ) 1 l 一 0 0 6 5 0 2 1 工程 概况 某核 电站一期工程排水虹吸井 、 循环水进出水廊道 和排水暗涵南段位于东部 回填区 、 东护岸内侧。由于 回 填区内原海域部分地段地下水与海水贯通 ， 为保证施工 质量及施工工期 ， 设计决定采用干式施 工方案 ， 即在施 工场地的东护岸及西侧设置塑性混凝土防渗墙 _ 1 作 为 防渗帷幕 ， 排水管沟 、 虹吸井及排水暗涵在 由两侧 防渗 墙所形成的基坑内施工 。 2工程地质 2 1 地层岩性 地质勘察揭露本工程 区域地层主要 由第 四系地层 人工回填层 、 海积层 、 残坡积层和熔结凝灰岩 、 花岗岩组 成 ， 由上至下依次各岩土特征如下 ： 2 1 1 第 四系地层 填石( Q ) ： 该层在东西侧防渗墙连续分布 ， 平均 厚度为 1 9 6 7 m， 平均层底标高为 一1 2 3 7 m。 中细砂 ( Q ) ： 该 层主要 分布 于东侧 防渗墙 中间 段 ， 平均厚度为 3 6 4 m， 平均层底标高为 一 2 3 1 6 m。 粉质粘土( Q ) ： 该层主要分布于东侧防渗墙中间 段 ， 平均厚度为 1 0 0 4 m， 平均层底标高为 一 3 5 0 8 m。 粉质粘土( Q ) ： 该层在东侧 防渗墙广泛分布 ， 平 均厚度为 8 5 3 m， 平均层底标高为 一 4 4 0 5 m。 2 1 2 基 岩 强风化熔结凝灰岩 ( J n ) ： 该层 主要分布在东侧防 渗 墙 南 段 ， 平 均 厚 度 为 1 5 8 m， 平 均 层 底 标 高 为 一 l 9 61 m ： 中风化熔结凝灰岩( J n ) ： 该层仅在东侧防渗墙有 少部分钻孑 L 揭露 ， 厚度为 2 1 0 m， 层底标高为 一 7 8 6 m； 微风化熔结凝灰岩( J n ) ： 该层分布广泛 ， 未揭穿 ， 最大揭露厚度为 6 8 m； 强风化花岗岩( y ) ： 该层主要分布在东侧防渗墙 ， 平均厚度为 5 4 4 m， 平均层底标高为 一 5 4 7 0 m； 微风化花岗岩( 1 1 y ) ： 该层主要分布在东侧防渗墙 ， 未揭穿 ， 最大揭露厚度为 5 4 0 m。 2 1 3 地质剖面图 防渗墙地质剖面如图 1 所示。 图 1 防渗墙地质剖 面示意 2 2 水文地质条件 2 2 1 地表水 场地东临东海 ， 属半 日型潮 区。勘察期 间， 观测到 最高潮水位 为 2 7 1 m， 最低 潮水 位为 一1 5 6 m， 潮差为 4 2 7 m。工程海域百年一遇高潮位为 4 7 1 m。 2 2 2 地下水 勘察期问 ， 对钻孔和海水水位观测并结合泵房防渗 工程水位观测资料 ， 钻孔水位埋深为 2 5 4 9 3 4 m， 水 位标高为 一1 5 6 2 5 8 m 。通过对钻孔水位和海水位 日变化对 比分析得 出， 钻 孔水位高潮水 位时受海水补 收稿 日期 ： 2 0 1 11 0 0 7 ： 修回 日期 ： 2 0 1 1 1 1 0 1 作者简介： 陈翰锋( 1 9 7 8一) ， 女， 本科 ， 工程师， 从事水工结构工程设计工作。 6 5 2 0 1 1年 1 1月 第 1 1 期 陈翰锋 ： 塑性混凝土防渗墙在某核电站基坑防渗中的应 用 N 0 1 1 N o v 2 0 1 1 给 ， 涨潮时水位升高， 退潮时水位降低 ， 但水位变化滞后 于潮水位变化 ， 距海域较近的钻孔 ， 滞后时间较短 ， 水位 变化接近海水位 ， 距海域较远的钻孔 ， 滞后时间较长， 水 位变化幅度明显小于海水位 。 3 设计参数 3 1 断面设计 东侧防渗墙 全长 约为 5 8 0 m， 西侧 防 渗墙 长约 为 9 0 m。东西两侧防渗墙与原始地形 山体和岛屿相连 ， 形 成围护。 防渗墙厚为 8 0 0 ra m，墙顶标高为 5 0 m，墙底标高 为 2 0一 3 0 0 m。针对不同的地质，对防渗墙嵌入深 度有不 同要求 ：防渗墙 进入粘土层不小 于 4 m，进人 中、强 风化 岩 层不 小 于 2 m，进 入 微 风化 岩层 不 小 于 1 I n 。 3 2 墙体材料的物理力学指标 墙体材料 2 8 d龄期的物理力学指标应满足以下要 求 ： 容重为 2 0 2 2 k N m； 弹性模量 E=2 5 05 0 0 MP a ， 泊桑 比 u= 0 2 5 0 4 ； 抗压强度 1 O M P a ； 抗拉强度 0 3 MP a ； 在平均围压 为 0 3 MP a的情况下 ， 极限应 变 3 ； 内摩擦角 3 2 。 ， 凝聚力 C 0 2 7 MP a ； 渗透系数 K 11 0 c m s 。 3 3 塑性混凝土配合 比 塑性混凝土通常 由水 、 水泥 、 膨润土、 骨料 、 外加剂 ( 木钙) 、 引气剂等材料配置而成。根据塑性混凝土 的 物理力学指标要求 ， 本工程水泥选用“ 双狮” 牌复合硅 酸盐 3 2 5级水泥 、 钠基膨润土 、 石屑、 木质素磺酸钙缓 凝减水剂等材料开展配合比试验 J ， 经过多次试验， 最 终选定满足各项指标要求 的塑性混凝 土配合 比如表 1 所示 表 I 塑性混凝土配合比 4技术要求 4 1 导墙 导墙在抓斗成槽过程中起着导 向的重要作用 ， 又是 防止设备在运行过程中产生侧向压力造成槽T L T L 口坍 塌的重要保护措施 ， 墙体结构还需满足拔管机底座对基 础的承载力要求。导墙采取立模现浇浇筑钢筋混凝土 ， 两侧导墙浇筑完成后 净空尺寸按大于防渗墙厚 度 4 5 c m控制。导墙轴线 中心与设计 防渗墙轴线 中心允许 偏差为 1 5 ra m， 顶部高出地面不小于 5 c m， 高度控制在 6 6 1 2 m 左右 。 4 2 清孔 槽孑 L 钻掘完成后，泥浆中的钻渣都将沉淀在槽底， 槽孔浇筑前必须清理这些钻渣 ，同时用新制泥浆置换 孔内的污染泥浆。槽孔清孔换浆结束 1 h后应达到下列 质量要求 ：孑 L 底淤积厚度不大于 1 0 c m，槽 内膨润土泥 浆密度不大于 1 1 5 g c m ，马氏漏 斗粘度 为 3 2 5 0 s ， 含砂量不大于 6 。清孑 L 内4 h内未能开始浇筑混凝 土 时 ，再次对孔内淤积情况进行复测 ，在 淤积符合规 范 及设计要求时可以进行混凝土的浇筑。如孔底淤积超 标 ，应进行二次清孔 ，直至孔内淤积符合设计及规范 要求。 5 施工工艺 本工程混凝土防渗墙施工采用“ 两钻一抓” 成槽工 艺 ， 并用膨润土泥浆固壁 ， 施工工艺流程见 图 2 。 I期 槽段先挖两侧主孑 L ， 再挖 中间I I T L ； 期槽孔先挖 中间 主孑 L ， 再挖两侧 副孔。槽段开挖长度按 6 m控制 ， 特殊 地段缩短槽孔长度。 水电及交通准备 _ 一场地平整加固 一 期槽孔建造 1 _ J l 塑 堑 苎 三卜 下 _ 观 测 仪 器 装 备 准 备l 一 兰 ： 兰 竺 ： 兰 兰 竺 竺 安 设混凝土 搅拌运 输系统l l 拔出 接头管或钻 凿接头 孔 泥浆回收净化 匦 图 2 混凝土防渗 墙施工工艺流 程示意 根据实际情况和施工工艺， 槽段连接采用接头管 ， 使用液压拔管机起拔接头管 ， 其最佳拔管时间根据砼初 凝时间和浇筑速度确定 ， 在验算地基及导墙承载能力的 基础上， 应采取措施防止槽孑 L 坍塌。 本工程防渗墙大部分处于回填 区， 其中部分地段含 有较大粒径块石 ， 有的块径可达 2 m， 对于这种超径块石 在施工中需采用爆破处理 ， 再用冲击钻和抓斗成槽 。在 抓挖过程 中遇到漏浆塌槽时 ， 可调节膨润土泥浆技术指 ( 下转第 7 2页) 2 0 1 1年 l 1月第 l l期 广 东水 利水 电 N o 1 1 N O V 2 0 1 1 3 3 3 水下混凝土施工 按照抢险方案要求 ， 钢板桩范围内及拦砂坎上游侧 钢板桩延长线 以内范 围浇筑水下砼 回填至 t 5 m， 混凝 土强度等级为 C 2 5 ， 施工前 ， 先关闭闸坝闸门， 使砼浇筑 在静水条件下进行 ， 基础淘空的原有底板混凝土需先行 拆除。砼 回填至 1 5 m高程后 ， 潜水员将尚未凝固的砼 面整平 ， 再按要求在水下预埋插筋 。 3 3 4 钢板沉箱混凝土施工 由于本次拦砂坎及挡墙恢复不具备干地施 工作业 条件 ， 水下无法进行模板拼装与加 固， 因此 ， 拦砂坎及挡 墙 A在 1 ， 5 m高程 以上结构采用先定制钢板沉箱做模 板 ， 再按浇筑混凝土方法施工。施工 时， 先在岸上预制 好钢板沉箱 ， 用 吊机吊装 ， 潜水员配合将沉箱 吊放就位 ， 箱体与箱体间采取螺丝或钢模扣连接成一个整体， 然后 对箱体进行水下混凝土浇筑。 4结语 在潮州供水枢纽东溪厂房进水 口的抢险 中， 浇筑水 下混凝土修复了厂房进 口拦砂坎 、 挡墙 A和护坦。对 出险区域外围铺设土工布和抛石防护 ， 加强了厂房进 口 区域的抗冲刷能力。钢板桩和模袋混凝土起到了很好 的边界作用 ， 保证 了水下混凝土的静水施工条件。采用 预制的钢板沉箱做模板浇筑水下混凝 土墙体 的方法也 是合适可行的 ， 水下混凝 土墙体质量 是有保证 的。此 外 ， 在本次抢险中， 通过采用合理 的施工方案， 克服了水 上 、 水下作业的诸多难题 ， 值得同类工程借鉴。 ( 本文责任编辑王瑞 兰) ( 上接 第 6 6页) 标 ， 掺加外加剂处理泥浆， 增加泥浆粘度及 比重提高其 对地层的固壁能力 ， 并 向槽 内投放堵漏剂 以减小 泥浆 漏失。 6 墙体质量检验结果 为全面检测分析防渗墙混凝土的质量 ， 施工过程 中 对设计 2 8 d龄期混凝土取样进行 了抗压强度 J 、 抗渗 性能 和静 力抗 压 弹性模 量_ 2 试 验 检测 ， 检 测结 果 如下 ： 1 )抗压强度 ： 共取样进行 了 6组 2 8 d龄期 的抗压 强度试验 ， 最大值为 1 8 MP a ， 最小值为 1 0 MP a ， 达到设 计要求， 经分析评定其质量达到优 良标准。 2 )抗渗性能 ： 共取样进行 了 6组 2 8 d龄期塑性混 凝土 的抗渗 试验 ， 渗透 系数在 2 8 71 0 一4 9 9 x 1 0c r n s ， 抗渗结果评定为 3 7 61 0c m s ， 完全达到 设计要求的渗透系数 。 3 )弹性模量 ： 共取样进行了 6组 2 8 d龄期混凝 土 弹模试验 ， 最大值为 5 0 0 MP a ， 最小值 为 4 8 0 M P a ， 达 到 7 2 ； g 2 5 0 5 0 0 MP a的设计指标要求。 7结语 本工程设计采用塑性混凝土防渗墙作为 回填区基 坑施工的防渗措施 ， 施工后墙体质量检测表明混凝土防 渗墙 的抗压强度 、 抗渗性能 、 弹性模量等墙体物理力学 性能指标均满足设计要求。塑性混凝土防渗墙的实施 有效阻止 了海水渗透进入基坑 ， 极大地减小了施工期间 基坑的抽排水量 ， 为构筑物干式施工创造 了有利 的条 件 ， 保证 了工程施工质量及施工工期。 参考文献 ： 1 陶景 良 混凝土防渗墙施工 M 北京： 水利电力出版社， 1 98 8 2 中华人民共和国建设部 G B T 5 0 0 8 1 2 0 0 2普通混凝土力 学性能试验方法标准 S 2 0 0 3 3 中华人民共和国建设部 G B T 5 0 1 2 31 9 9 9土工试验方法 标准 S 1 9 9 9 ( 本文责任编辑马克俊)