塑性混凝土防渗墙施工

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384．56 m，共划分为76个槽段；I期槽段长4．8 m、II期槽段长6．8 m。墙顶高程+3．0 m，墙底进入中风化花岗岩0．8 m，墙体深度一般为15。20 m，最大设计深度为29．4 m，墙体厚度0．8 111。塑性混凝土防渗墙墙体材料28 d龄期物理力学设计指标为：1)抗压强度≥1．2 MPa；2)弹性模量：E，>300 MPa；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=0．5．2 MPa，弹性模量较低，一般可控制在如=100～500 MPa，渗透系数

K=I×10‘6—1×10-7 cm／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140 kg／m3，变化膨润土用量；系列②：固定膨润土用量为120 kg／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28 d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10 kg／m3，用水量约需增加 5 kg／m3；砂率增减1％，用水量增减l kg／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30 MPa，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1．5 m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15．35 nlm。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