水利水電工程建筑中混凝土防滲墻施工技術(shù)

王 劍

（中鐵十九局集團(tuán)第三工程有限公司，遼寧沈陽(yáng) 110121）

0 引言

水利水電工程建筑中的混凝土防滲墻可細(xì)分為槽板式混凝土防滲墻、樁柱式混凝土防滲墻、灌輸式混凝土防滲墻、泥漿槽混凝土防滲墻等種類(lèi)，而按照材料和施工細(xì)節(jié)，還可以分為薄型混凝土防滲墻、塑性混凝土防滲墻等。為保證混凝土防滲墻施工技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量，水利水電工程建筑施工需要關(guān)注從設(shè)計(jì)到檢測(cè)的全過(guò)程。

1 工程概況

為提升研究的實(shí)踐價(jià)值，以某地的S 水利樞紐工程作為研究對(duì)象，該工程由泵站、節(jié)制閘、船閘組成，擁有298.5 m3/s 的泵站引、排水流量。節(jié)制閘總凈寬為80 m，擁有743.2 m3/s 的最大引、排流量。船閘閘室長(zhǎng)度、口門(mén)寬度分別為180 m、16 m，存在3.0 m 的門(mén)檻水深，設(shè)計(jì)船型、校核船型分別為100 t 級(jí)貨船、300 t 級(jí)貨船。

位于江邊的S 水利樞紐工程存在屬于潛水含水層的場(chǎng)地表層，以及屬于承壓含水層的中下部，同時(shí)存在厚度大的場(chǎng)地主要賦水層，且擁有均較高的潛水、承壓水位。場(chǎng)地存在輕砂壤土、粉質(zhì)壤土、淤泥質(zhì)黏土、隔水底板等構(gòu)成的承壓含水層，且存在與地表水聯(lián)系密切的地下水。

為保證S 水利樞紐工程建筑物安全及穩(wěn)定，工程針對(duì)性設(shè)置了防滲封閉線(xiàn)，如主體建筑物的防滲封閉主線(xiàn)為外河側(cè)翼墻、泵站、節(jié)制閘、外閘首等建筑物的底板前沿，具體采用塑性混凝土防滲墻結(jié)構(gòu)，墻厚、底高程分別為40 cm、-20.0 m，墻體塑性混凝土的滲透坡降、滲透系數(shù)、彈強(qiáng)比分別為J≥100、≤1×10-6cm/s、150～300，28 d 抗壓強(qiáng)度為1～5 MPa，擁有1～5 倍地基彈模的彈性模量。

基于工程實(shí)際和相關(guān)資料，S 水利樞紐工程塑形混凝土防滲墻結(jié)合石子、黃砂、水泥、外加劑等原材料針對(duì)性開(kāi)展了配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)，最終確立了塑性混凝土施工配合比（表1）。其中，混凝土坍落度、滲透系數(shù)、彈性模量、28 d 抗壓強(qiáng)度分別為200±20 mm、8.94×10-7cm/s、1700 MPa、1.3 MPa。

表1 塑性混凝土施工配合比

2 施工技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 導(dǎo)墻施工

在塑性混凝土防滲墻施工技術(shù)的應(yīng)用中，導(dǎo)墻在施工中負(fù)責(zé)導(dǎo)向，能夠?yàn)榉罎B墻體的定位、墻體深度、頂高程等參數(shù)控制提供基準(zhǔn)支持，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)對(duì)槽口松散土體的保護(hù)，有效預(yù)防坍塌。如存在土質(zhì)較好的槽口，打樁基面穩(wěn)定也能夠在導(dǎo)墻支持下得到保障，如槽口不坍塌，鋼筋混凝土導(dǎo)墻無(wú)需設(shè)置，工程可直接進(jìn)行施工。

基于S 水利樞紐工程場(chǎng)地的地質(zhì)情況，設(shè)置現(xiàn)澆鋼筋混凝土導(dǎo)墻于土質(zhì)較差的槽口基面處，相較于防滲墻體，鋼筋混凝土導(dǎo)墻內(nèi)側(cè)凈寬度大6～10 cm，同時(shí)采用12 mm 和8 mm 規(guī)格的鋼筋作為配筋。在完成打樁平臺(tái)平整后，采用挖機(jī)進(jìn)行導(dǎo)槽開(kāi)挖，為方便立模及支撐，由人工修整成型，采用鋼模板，基于50～60 cm 控制模板支撐間距。采用工地拌和站拌制的混凝土用于澆筑導(dǎo)墻，初期采用商品混凝土，混凝土澆筑由插入式振搗棒振動(dòng)密實(shí)，并保證頂面收面抹平。導(dǎo)墻澆筑成型且具備一定強(qiáng)度后即可拆模，隨后需要復(fù)核檢查尺寸，以此針對(duì)性整修局部變形的部分，保證槽孔能夠滿(mǎn)足抓斗順利進(jìn)出需要。

2.2 槽段劃分

在完成導(dǎo)墻施工后，基于強(qiáng)度達(dá)標(biāo)的導(dǎo)墻，需要于墻體設(shè)立明顯標(biāo)志，間隔控制為6 m，采用膨脹螺絲打入墻體，保障施工過(guò)程中各個(gè)槽段的標(biāo)識(shí)便利性?；诠て谝蠛褪┕がF(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，槽段施工以1#與3#槽段、2#與4#槽段分別為一期、二期，以此開(kāi)展成槽施工?；? m 長(zhǎng)的每段施工槽段，槽壁的穩(wěn)定性可得到保障，同時(shí)采用沖擊鉆清理銜接作為接頭形式。為保證施工及監(jiān)控的便利性，技術(shù)人員采用紅漆在導(dǎo)墻上標(biāo)注各個(gè)槽孔的編號(hào)、深度、頂高程等參數(shù)。

2.3 泥漿配制

塑性混凝土防滲墻護(hù)壁配置泥漿采用的材料包括檢驗(yàn)合格的深井水、二級(jí)商品膨潤(rùn)土、工業(yè)用純堿（分散劑）、高黏度的粉末狀CMC（增粘劑），新鮮泥漿的比重＜1.1，pH 值在10～12，黏度在19～21 s。

泥漿配制流程可概括為：原料試驗(yàn)→稱(chēng)量投料→“CMC+純堿”/膨潤(rùn)土分別加水進(jìn)行5 min 攪拌→混合進(jìn)行3 min 攪拌→測(cè)定泥漿性能指標(biāo)→24 h 溶脹后備用。工程在開(kāi)闊地方設(shè)置泥漿池，由挖掘機(jī)直接開(kāi)挖泥漿池。依靠泥漿泵輸送及回收泥漿，為形成泥漿循環(huán)系統(tǒng)，防滲墻開(kāi)挖的槽孔與泥漿池通過(guò)軟管聯(lián)通，槽孔內(nèi)水壓穩(wěn)定及槽孔護(hù)壁可更好實(shí)現(xiàn)。

2.4 槽段開(kāi)挖

工程需要先進(jìn)行1#、3#槽段槽孔的開(kāi)挖，隨后進(jìn)行2#、4#槽段槽孔的開(kāi)挖，基于槽孔的質(zhì)量，為保證具體開(kāi)挖施工中不會(huì)出現(xiàn)坍孔、垂直度等問(wèn)題，施工過(guò)程控制了孔內(nèi)泥漿質(zhì)量，并保證了存在均衡的抓斗兩側(cè)及兩邊的泥、土壓力，具體的開(kāi)挖及順序采用跳孔法。

在具體施工時(shí)，要先對(duì)單元槽段內(nèi)單孔序號(hào)進(jìn)行開(kāi)挖，受力均衡的抓斗兩端可保證成槽質(zhì)量，施工前需結(jié)合設(shè)置的槽段和抓斗的開(kāi)度做好孔位放樣，基于嚴(yán)格控制，保證抓斗的最大開(kāi)度大于2 個(gè)單孔間的隔墻長(zhǎng)度。開(kāi)挖完成單孔序號(hào)后，即可對(duì)施工形成的隔墻進(jìn)行開(kāi)挖，需控制抓斗套住隔墻開(kāi)展具體的開(kāi)挖施工，均為成孔槽孔的隔墻兩端存在平衡的泥漿壓力，吃力均衡的抓斗也能夠?qū)崿F(xiàn)成槽質(zhì)量的控制。最終開(kāi)展成槽孔內(nèi)套挖修整，成槽質(zhì)量即可得到保障[1]。

2.5 墻體混凝土澆筑

S 水利樞紐工程由混凝土攪拌站負(fù)責(zé)混凝土拌制，運(yùn)輸由混凝土罐車(chē)負(fù)責(zé)，澆筑采用汽車(chē)泵，需保證澆筑的連續(xù)進(jìn)行，保證澆筑過(guò)程中混凝土和易性達(dá)標(biāo)。具體的混凝土澆筑采用直升導(dǎo)管法，為防塌孔，安放導(dǎo)管的過(guò)程中需控制泥漿的液面和濃度，采用200～300 mm 直徑的導(dǎo)管，汽車(chē)吊負(fù)責(zé)安裝、安放導(dǎo)管，后續(xù)的提升、拆卸也由汽車(chē)吊負(fù)責(zé)。另外，需設(shè)置2 套導(dǎo)管用于每個(gè)槽段混凝土澆筑，基于影響范圍均衡布置導(dǎo)管，保證澆筑過(guò)程中混凝土的均衡上升。在具體開(kāi)展混凝土澆筑前，槽底與導(dǎo)管底口的距離需控制在30～50 cm 區(qū)間，導(dǎo)管的埋置深度及初始混凝土的灌注可由此得到保障。

隨著混凝土澆筑的進(jìn)行，需保證混凝土中導(dǎo)管埋設(shè)深度控制在1.0～6.0 m，以此得到均勻上升的混凝土面，槽孔內(nèi)混凝土面深度測(cè)量需要以混凝土的澆筑強(qiáng)度為依據(jù)。澆筑方量的核對(duì)也不容忽視，以此對(duì)澆筑速度和澆筑過(guò)程進(jìn)行控制，相較于導(dǎo)墻頂部，防滲墻混凝土最終澆筑面需低20 cm 左右。

2.6 槽段連接

在1#、3#槽段（一期）城墻后，接頭位置采用沖擊鉆（CZ-6D型）進(jìn)行接頭處理，鉆頭調(diào)整需要在鉆機(jī)就位后進(jìn)行，保證鉆頭中心線(xiàn)貼在混凝土墻上，隨后利用沖擊鉆頭對(duì)墻體上的黏土進(jìn)行清理，清理完成后方可進(jìn)行后續(xù)施工。

3 施工質(zhì)量控制措施

為保證S 水利樞紐工程塑性混凝土防滲墻的施工質(zhì)量，施工單位還采取了一系列控制措施，具體可分為4 個(gè)方面：

（1）導(dǎo)墻施工質(zhì)量。為控制導(dǎo)墻的寬度、軸線(xiàn)、垂直度，施工人員采用卷尺、線(xiàn)垂、經(jīng)緯儀開(kāi)展了針對(duì)性檢查，嚴(yán)格控制了防滲墻與導(dǎo)墻內(nèi)墻面的縱軸線(xiàn)平行度、內(nèi)外導(dǎo)墻間距，具體誤差均控制在+10 mm 內(nèi)，同時(shí)導(dǎo)墻內(nèi)墻、頂面平整度分別控制為3 mm、5 mm，內(nèi)墻面垂直度控制為5‰。

（2）泥漿質(zhì)量?？刂茖?duì)象包括泥皮厚度、失水量、黏度、比重、pH 值等指標(biāo)。對(duì)于新制備的泥漿，每次測(cè)定以100 m3用量為間隔，放置超過(guò)1 d 的泥漿重新進(jìn)行測(cè)定。對(duì)于槽段內(nèi)的泥漿，在挖槽成孔結(jié)束前、挖槽至一半時(shí)、挖槽成孔前均進(jìn)行1 次檢測(cè)。對(duì)于混凝土置換出的泥漿，完成3/4 的混凝土澆筑后，每次測(cè)定以上升3 m 為間隔。

（3）成槽施工質(zhì)量。控制對(duì)象包括沉渣厚度、槽段寬度、槽段厚度、成槽垂直度，施工過(guò)程中對(duì)地下連續(xù)墻的垂直度、頂標(biāo)高、軸線(xiàn)位置進(jìn)行了嚴(yán)格控制，基于水準(zhǔn)儀將標(biāo)高控制在0.0～100 mm，基于垂直度測(cè)試儀和經(jīng)緯儀經(jīng)垂直度控制為3/1000。測(cè)試為每幅1 點(diǎn)，必要時(shí)增加為3 點(diǎn)。

（4）混凝土澆注質(zhì)量?；诨炷撂涠?、墻頂標(biāo)高、上升速度、混凝土初灌量、初凝時(shí)間等進(jìn)行澆筑質(zhì)量控制，如坍落度的標(biāo)準(zhǔn)控制值為20±2 cm，初凝時(shí)間控制為6～8 h。

4 檢測(cè)結(jié)果及防滲效果

（1）開(kāi)展針對(duì)性的混凝土試塊檢測(cè)，基于85 組抗壓試件（每個(gè)槽段取1 組成型試件）開(kāi)展28 d 齡期抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，可得到抗壓強(qiáng)度的最大值、最小值、平均抗壓強(qiáng)度分別為3.6 MPa、1.4 MPa、2.2 MPa，標(biāo)準(zhǔn)差、離差系數(shù)分別為0.542 MPa、0.251，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求（1～5 MPa）。

（2）開(kāi)展鉆芯取樣檢測(cè)，對(duì)塑性混凝土防滲墻的3 個(gè)部位進(jìn)行檢測(cè)，可得到1.7 MPa、1.6 MPa、1.7 MPa 的芯樣抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果，設(shè)計(jì)要求得以滿(mǎn)足，觀(guān)察芯樣可以發(fā)現(xiàn)其膠結(jié)良好、骨料分布均勻。

（3）開(kāi)展注水試驗(yàn)，試驗(yàn)對(duì)象為留置的鉆芯孔，可以得到5.6×10-8cm/s、5.0×10-8cm/s、6.5×10-8cm/s 的滲透系數(shù)，小于設(shè)計(jì)值。

5 結(jié)語(yǔ)

水利水電工程建筑中混凝土防滲墻施工技術(shù)的應(yīng)用需關(guān)注多方面因素影響，涉及導(dǎo)墻施工、槽段劃分、泥漿配制、槽段開(kāi)挖、墻體混凝土澆筑、槽段連接等內(nèi)容，直觀(guān)展示了技術(shù)應(yīng)用路徑。為更好服務(wù)于水利水電工程建筑建設(shè)，各類(lèi)新型混凝土防滲墻施工技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用也需要得到重視。