塑性混凝土防渗墙施工.doc

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塑性混凝土防渗墙施工

摘要：

塑性混凝土防渗墙在海上抛石围堰上的应用，在防渗墙施工中是不多见的，特别是在抛石堤块石粒径较大、孔隙率40％、强渗漏的地质条件下。

根据已建工程的施工经验，结合辽宁红沿河核电站塑性混凝土防渗墙的特点，介绍海域塑性混凝土防渗墙施工的关键技术。

关键词：

围堰；塑性混凝土；防渗墙；施工；关键技术

1概述

1．1工程概况

辽宁红沿河核电站取水围堰及导流堤工程（以下简称取水围堰工程）是国家重点工程辽宁红沿河核电工程的组成部分，核电站循环冷却水是通过取水构筑物、取水隧洞引入厂区内，最终通过排水暗渠排出厂区，取水围堰工程是为取水构筑物的干施工创造条件而建。

取水围堰工程设计轴线长384．56m，共划分为76个槽段；I期槽段长4．8m、II期槽段长6．8m。

墙顶高程+3．0m，墙底进入中风化花岗岩0．8m，墙体深度一般为15。

20m，最大设计深度为29．4m，墙体厚度0．8111。

塑性混凝土防渗墙墙体材料28d龄期物理力学设计指标为：

1）抗压强度≥1．2MPa；2）弹性模量：

E，>300MPa；3）渗透系数K≤lxl0巧cm／s；4）允许渗透比降i>50。

1．2塑性混凝土简介

国外从20世纪60年代末开始采用塑性混凝土防渗墙，而我国是在80年代后期才首次应用成功的。

这种材料的特点是抗压强度不高，一般可控制在R丛=0．5．2MPa，弹性模量较低，一般可控制在如=100～500MPa，渗透系数K=I×10‘6—1×10-7cm／so塑性混凝土具有初始弹模低、抗渗性能良好等特点，能有效改善防渗墙的结构应力条件。

不但能提高工程的安全性和耐久性，而且可节约水泥和钢材，并能大幅降低工程造价。

40多年来，我国防渗墙技术不断发展，在各项水利水电工程塑性混凝土的强度和弹性模量，提高混凝土防渗能力，塑性混凝土中膨润土掺量控制在胶凝材料总量的40％～60％，砂率控制在50％一70％并掺加减水成份的外加剂。

本次塑性混凝土配合比设计采用2个试验系列：

固定水泥用量，变化膨润土用量；固定膨润土量，变化水泥用量。

系列①：

固定水泥用量为140kg／m3，变化膨润土用量；系列②：

固定膨润土用量为120kg／m3，变化水泥用量。

每个系列做15种配合比进行试验，试件标准养护28d后测量各项指标。

经对比试验，证明采用固定水泥用量、变化膨润土用量和固定膨润土用量、变化水泥用量的试验方法，对塑性混凝土配合比设计是合适的。

当水泥用量一定时，塑性混凝土的抗压强度随膨润土掺量增加而降低，两者呈线性关系；当膨润土用量一定时，塑性混凝土的抗压强度随水泥用量增加而提高，两者亦呈线性关系；弹性模量随水泥用量的增加而提高，渗透系数则随水泥用量的增加而变小。

根据试验结果筛选出3组配合比，经设计审批后，选取l号配合比做为取水围堰及导流堤工程防渗墙施工配合比。

塑性混凝土配合比试验发现在膨润土用量、砂率、外加剂掺量不变的情况下，如果用水量不变，改变水胶比或胶凝材料用量，拌合物的流动性可基本保持不变；在保持拌和物流动性基本不变时，膨润土用量每增加10kg／m3，用水量约需增加5kg／m3；砂率增减1％，用水量增减lkg／m3左右。

因此，当原材料种类、外加剂掺量确定时，若要保持拌合物流动性基本不变，塑性混凝土用水量则需随膨润土用量或砂率增减而相应增减。

3、防渗墙施工中的关键技术

塑性混凝土防渗墙施工采用“钻劈法”在抛石堤上造孔成槽、泥浆固壁、泥浆下浇筑塑性混凝土成墙；采用气举反循环工艺进行二次清孔，保证了孔底沉渣厚度满足施工规范要求；混凝土防渗墙目前有专用的施工技术规范，尚无专用的设计规范及试验规程，给配合比试验带来相当大的难度，通过参考相近的试验规程及类似工程的试验方法，成功地试配出塑性混凝土的配合比。

压水试验等质量检验技术的应用，保证了防渗墙的防渗效果能满足设计要求。

3．1强漏失地层造孔的控制技术

3．1．1设备选择

取水口防渗墙地基构成主要为抛石堤中的块石、基底的覆盖层及中风化岩石，其中堤心石的抗压强度大于30MPa，根据地质情况造孔设备选用了CZ--40型和CZ一30型冲击钻机，为保证工期，高峰期投入了26台设备。

3．1．2造孔工艺

造孔工艺为：

主孔钻进——主孔中回填粘土_劈打副孔——处理小墙——修整槽壁——终孔验收。

3．1．3造孔中遇到的难点

取水口防渗墙在抛石堤上进行钻孔成槽，填筑的堤心石粒径较大，虽然在围堰推填时考虑到防渗墙施工时造孔的难度，在防渗墙位置选择较小粒径的块石填筑，但架空现象依然严重，初步估算空隙率在40％以上，故按常规方法施工时漏浆现象将不可避免。

根据施工统计资料，漏浆发生最频繁的部位在海平面上下1．5m范围内，且整个块石层范围内均发生过不同程度的渗漏现象。

根据本工程统计资料，主孔进行回填后重新造孔的进尺约为原孔进尺的1．5倍左右，耗时占单孔总时间的50％左右。

3．1．4漏浆、塌孔的处理方法

1）由于回填块石层孔隙率大，同时受潮汐影响，外部水压力始终处于变化状态，必然会出现严重漏浆的现象，从而造成槽壁失稳，槽孔坍塌。

为了解决这一难题，采用向孔内反复回填黏土、碎石、矿渣，间断、反复冲击的方法，将回填料挤人块石的孔隙内，降低孔隙率，在孔内表面形成一层泥皮，防止泥浆的漏失。

回填的碎石和卵石粒径在15．35nlm。

同时，在施工前备好足够量的粘土、碎石、矿渣废料，随时准备回填、随时补浆。

2）主孔采用“边钻进、边回填”的方法。

由于回填块石层结构松散，孔隙率较大，仅靠泥浆难以固壁，必须改变孔壁周围土层结构，堵死渗漏通道，才能成槽。

钻进过程中经常向孔内回填大量的黏土和碎石混合料，混合料进入孔内后，在钻头冲击作用下，碎石挤密孔壁周围土层，部分黏土附在孔壁上，堵死渗漏通道，部分黏土制成泥浆，增大孔底泥浆悬浮沉渣的能力。

3）副孔施工采用“填主孔、打副孔”的方法。

当主孔穿过块石层后，采用黏土将主孔回填起来，借助于回填的黏土保护主孑L，然后施工副孔。

当单元槽孔全部穿过块石层后，再按正常施工方法施工以下地层的地连墙。

及时向槽孔内投放碎石、黏土、锯末、水泥、水玻璃等堵漏材料，从而起到封堵空洞，稳定槽壁，达到快速成槽、减小扩孔系数、节省混凝土的目的。

3．2气举反循环排渣清孔技术

取水口防渗墙清孔采用了“抽筒出渣法”与“气举排渣法”相结合的工艺，在实际应用中取得了良好的效果。

清孔换浆工序是混凝土浇筑前槽孔验收最为繁琐、关键的一步，通过清孔换浆保证浆液的比重、黏度、含砂率、孔底淤积厚度等主要验收指标达到设计要求。

本工程采用“气举排渣法”结合抽筒换浆，有效快速地将槽孔底部的沉渣及砂子排除，并适当补充新制泥浆，达到清孔换浆后的验收要求。

“气举排渣法”是利用高压风进人排渣管，形成排渣管内负压，利用密度差来升扬排出孔底的泥浆和沉渣。

本工艺是先利用抽筒将孔底大块岩块碎渣基本清理完后，清孔时利用钻机提升排渣管在槽内按主孔、副孔依次进行，并从槽段的一端清至另一端，如此反复进行。

槽底高差太大时应从高端往低端清理。

清孔结束前在回浆管口取样，检测泥浆的全性能作为换浆指标的依据。

4、施工质量的检查验收

塑性混凝土防渗墙与常规混凝土防渗墙一样都需进行混凝土质量检查和墙体质量检测，但在具体的检查方法上存在差异。

混凝土质量检查是指对已浇筑的塑性混凝土的物理力学性能的检查，主要应包括抗压强度、弹性模量、抗渗系数。

由于塑性混凝土的强度较低，不宜采用钻孑L取芯的方法对成墙混凝土进行取芯，只能在混凝土浇筑时，现场取样成型试件，用试件的试验结果代替防渗墙的实际性能指标。

为全面检测分析防渗墙混凝土的质量，施工过程中对设计28d龄期混凝土取样进行了抗压强度、抗渗和静力抗压弹性模量试验检测。

1）抗压强度：

共取样进行了101组28d龄期的抗压强度试验，最大值为3．3MPa，最小值为1．5MPa，平均值为2．3MPa，100％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8组28d龄期塑性混凝土的抗渗试验，渗透系数在5．7x10{ends至7．0x10-sem／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8组28d龄期混凝土弹模试验，其最大值为486MPa，最小值

405MPa，平均值443MPa，满足≥300MPa的设计指标要求。

5、施工经验反馈

1）塑性混凝土设计指标要求很多，且有些指标相互制约，并且配合比试验周期较长。

其配合比设计应在开工之初就进行筹划，及早人手以免影响后续施工。

2）围堰设计时，堤顶宽度应充分考虑到防渗

墙作业面的施工要求，以便能在完成围堰填筑及全部防护工作后，再进行防渗墙等后续工作，减少施工风险。

3）围堰推填过程中应严格控制所填石料的级

配及粒径，尤其在防渗墙轴线上避免存在较大的石料，同时，为减小防渗墙成槽过程中塌孔较为严重的问题，可以在围堰合拢后在围堰顶部进行碾压夯实，为后续防渗墙成槽创造良好条件。

4）根据工程所在地的气候信息，合理安排施工时间，避开大风大浪较多的月份，减小风浪对防渗墙施工的危害，红沿河核电站取水围堰及导流堤工程，在2009年10月下旬到12月期间，先后发生3次较大规模风损，严重影响了工程进度，导致工期滞后62d。

5）现行规范规定在地质资料不够详尽或地层条件较复杂的情况下，应在防渗墙轴线上增加补充勘探孔，其孔距宜为20n一。

本工程的勘探孑L间距按照规范规定为20m，施工中发现地势变化较大的地段，实际地质情况与勘查资料出入很大，为解决偏差过大的问题，红沿河核电站采用地质钻机实时取芯，地勘人员现场鉴定的方式来判断防渗墙入岩深度是否达到设计要求，此方法在保证防渗墙的施工质量及加快施工进度方面起到了一定的作用。

6）实践证明，墙幕结合的工艺组合能有效解决墙底与基岩接触面的质量缺陷，并能增大防渗帷幕的深度，减小防渗墙的入岩深度而提高工效。

7）建立突发性自然灾害的应急预警机制，遇到险情时能及时启动。

4.1结语

辽宁红沿河核电厂取水口防渗墙通过采取对强漏失地层造孑L的控制技术和气举反循环排渣清孑L等特殊技术措施，解决了造孔成槽施工中的难题，加快了工程进度，保证了防渗墙施工质量。

通过对塑性混凝土配合比试验方法的创新和研究，总结出了塑性混凝土配合比的试验方法，有力地保证了工程的顺利进行，为类似工程提供了很好的借鉴经验。

参考文献：

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