塑性混凝土防渗墙施工应用案例

塑性混凝土防渗墙施工在官地水电站的应用

王词重赵喜云肖亮

摘要在水利水电工程的基础防渗施工中，塑性混凝土防渗墙是一种重要的基础防渗处理方

法，其中成槽技术、泥浆固壁和塑性混凝土的连续施工成为其中的关键技术。通过官地围堰工

程防渗墙的施工，使我们掌握了塑性混凝土防渗墙施工的基本工艺，为我公司今后进行深墙体

塑性混凝土防渗墙的施工总结了经验。

关键词围堰塑性砼防渗墙技术

目前国内外的防渗墙施工有：塑性混凝土防渗墙、高压旋喷混凝土防渗墙、素混凝土防渗墙等，相比而言，高压旋喷防渗墙施工较快，但可靠性不好，素混凝土防渗墙容易产生裂缝，不适合大面积防渗墙的施工，塑性混凝土防渗墙是国内外大面积防渗墙施工的一种有效方法。该项施工技术能够有效防止围堰发生渗漏，保证堰体稳定。塑性混凝土防渗墙施工技术在水电市场的应用会越来越广，有着广阔的应用前景。

1概述

1.1工程概况

下游围堰位于大坝下游约410m处，堰顶高程为1221.00m，最大堰高26.0m，顶宽10.00m，最大底宽约122.5m，长约197.5m。防渗墙施工平台高程1208.5ｍ，防渗墙厚度为0.8ｍ。最大处理深度约42.5ｍ，防渗面积3400m2，设计采用塑性混凝土防渗。

1.2工程地质

根据勘测资料显示，河床覆盖层最大厚度约30m，由于施工弃渣原因，河床覆盖层厚度有所改变，大体分三层，Ⅰ层为卵砾石夹砂层，厚3～5m，分布于河床底部；Ⅱ层为块碎石夹砂砾石层，厚6～8m，孤、块石较多，局部为含泥块碎石，分布于河床中下部；Ⅲ层为含泥漂卵砾石夹砂层，厚10～20m，块石及漂砾较多，局部夹细砂透镜体，厚0.3～0.4m，分布于河床上部。

堰基岩体为角砾熔岩、火山角砾集块岩和枕状玄武岩，结构较松散，渗透性强。弱风化上段下限高程1165m，厚4～20m，下部弱风化基岩透水率为1.2～11Lu；左堰肩弱风化下段透水率为5～17Lu；右堰肩弱风化下段及微新岩体透水率多大于10Lu，大者可达50～60Lu。2工程施工难点

由于左、右堰肩边坡风化、卸荷较发育，岩体透水性强，给围堰的防渗施工增加了难度，要求防渗施工必须可靠，切实起到防渗的作用，这是防渗墙施工的难点之一。

河床覆盖层较厚，存在架空现象和孤块石，容易造成防渗墙壁塌方。如何能够顺利穿

过孤石和漂石，保证防渗墙壁不坍塌，这是防渗墙施工的难点之二。

在混凝土施工时，如何保证混凝土在连续施工的情况下不堵管，保证防渗墙墙体整体性和致密性，也成为施工的又一难点。

3防渗墙施工程序及方法

围堰防渗墙轴线长约140m，墙体厚度0.8m，最大墙深42.5m，造孔工程量3400m2，砼浇筑约2720m3。

3.1施工程序

防渗墙施工程序框图见图1。

图1防渗墙施工程序框图

3.2施工准备

成槽施工前先进行导向槽和施工平台的施工，沿防渗墙轴线用混凝土浇筑一个0.9m×1.5m（宽×深）的导向槽。

3.3成槽施工

3.3.1槽段划分

槽孔划分为两序施工，Ⅰ、Ⅱ序槽孔间隔布置，先施工Ⅰ序槽孔，再施工Ⅱ序槽孔。

根据防渗墙造孔深度及施工特点，防渗墙的槽段定为6.8m，即4个0.8m的主孔和3个1.2m的副孔。以轴线140m计算，防渗墙可划分为23个槽段，分12个一期槽孔，11个二期槽孔。钻劈法典型槽段划分示意图见图2。

3.3.2成槽方法

按照测量放线将CZ-5型冲击钻机摆放到位，利用“钻头”冲击地层形成“槽孔”，采用“钻劈法”进行防渗墙成孔施工，每个槽段先劈打主孔至设计深度，再劈打副孔成槽，

待Ⅰ序孔混凝土浇筑后再进行II序槽施工。

采用传统的抽筒排渣。

图2钻劈法施工典型槽段划分示意图

3.3.3护壁泥浆

为了保证在施工过程中孔壁的稳定，采用泥浆固壁的方法，同时泥浆也起到了悬浮钻渣以及冷却钻具的作用，成墙后还可增加墙体的抗渗性能。泥浆采用膨润土拌制，泥浆配合比为水1000kg、膨润土50kg、Na2CO31kg。新制泥浆经过24h膨化后，利用供浆管输送至槽孔内使用，成槽及槽段浇筑过程中回收的泥浆，经净化后重复使用。槽孔孔口泥浆面在成槽过程中保持在导向槽顶面以下30～50cm范围内。固壁膨润土泥浆性能指标见表1。

表1新制膨润土泥浆性能指标

项目单位性能指标试验仪器备注

浓度%>4.5100g水所用膨润土重量密度g/cm3<1.1泥浆比重秤

漏斗黏度s30～90946/1500ml马氏漏斗

塑性黏度cp<20旋转黏度计

10min静切力N/m2 1.4～10静切力计

PH值9.5～12PH试纸或电子PH计

3.4混凝土施工

3.4.1混凝土配合比

防渗墙混凝土配合比为：水胶比0.764，砂率55%，胶材用量550kg/m3，掺合料中粉煤灰的掺量为30%，膨润土的掺量为20%。其中水泥为P.O42.5普硅水泥，粉煤灰为Ⅱ级灰，膨润土为高液限黏土，粘料含量为66%。

3.4.2清孔换浆及Ⅰ、Ⅱ期接头清洗

槽段终孔验收合格后进行清孔，清孔采用抓斗抓取淤泥，利用下设潜水排污泵抽浆，

（1）孔底淤积厚度不大于10cm；并及时用新鲜泥浆补充。清孔换浆结束1h后，达到下列标准：

（2）泥浆参数为：槽内泥浆比重不大于1.1g/cm3，粘度不大于35s，含砂量不大于3%。清孔换浆工作可以结束。

槽段清孔换浆结束前将钢丝刷子安装在抓斗斗体上，紧贴Ⅰ、Ⅱ期混凝土结合面，分

段上下反复提动，达到刷子上不带泥屑，孔底淤积不再增加，即接头面清洗合格。

3.4.3槽段混凝土浇筑

（1）清孔换浆结束后，下设混凝土灌注导管，导管内径为250mm。槽段长度为6.8m，下设两套导管，两侧导管距槽端1～1.5m；Ⅱ期槽段由于套抓接头，槽段长度为8.2m，下设三套导管，两侧导管距孔端1.0m；同时，槽段内导管间距3.0m。导管底部距槽孔底板不大于25cm，当槽底高差大于25cm时将导管置于控制范围的最低处。

（2）灌注前导管内置入可浮起的隔离塞球，灌注时先注入水泥砂浆，随即注入足够的混凝土，挤出塞球并埋住导管底端，避免混凝土与泥浆混合。

（3）灌注过程中每30min测量一次混凝土面，每2h测量一次导管内混凝土面，根据混凝土面上升情况，决定导管的提升长度。导管在混凝土内的最小埋深不得小于1.0m，最大不得大于6.0m，在保证埋深的前提下，随着混凝土面的上升，用吊车提升导管，并将顶部的部分导管拆除。

（4）槽孔内混凝土面上升至槽口时，采用泥浆泵抽出浓浆，并提升导管，减小埋深，增加混凝土的冲击力，直至混凝土顶面超出设计墙顶标高0.5m，即可停止浇筑，拔出导管。

（5）混凝土必须连续浇筑，槽孔内混凝土上升速度大于2m/h，并连续上升至墙顶有效高程。

3.5特殊情况处理

3.5.1漏浆、塌孔处理

（1）造孔过程中，如遇少量漏浆，则采用加大泥浆比重，投堵漏剂等处理，如遇大量漏浆，单孔采用回填粘土钻进处理，增加渗径，槽孔采用投锯末、水泥、粘土球、稻草或高水速凝材料等进行堵漏处理，确保孔壁、槽壁安全。

（2）塌孔处理：如果覆盖层颗粒级配不均，造孔中可能出现塌孔。发现有塌孔迹象，首先起出施工机具，根据塌孔程度采取回填粘土、柔性材料或低标号混凝土等处理；如孔口塌孔，采取布置插筋、拉筋和架设钢樑等措施，保证槽口的稳定。

（3）如槽内塌孔严重，必要时可浇筑固化灰浆后重新造孔。

（4）储备一定数量的由粘土掺加碎石制成的粘土球，用于槽孔堵漏。

3.5.2漂石、孤石及孔斜处理

在钻孔过程中遇到漂石、孤石难以钻进时，主要采用回填碎块石至漂石、孤石顶部，然后继续钻进，若还难以通过漂石孤石时，则采用地质钻机下套管钻孔进行爆破处理。

在钻进过程中发生孔斜时，除改变钻头规格、形状外，还可以回填石料至偏斜段顶部，重新进行该段造孔，并加大造孔过程中的测斜密度，严加控制修孔质量。

3.5.3混凝土浇筑堵管的处理

一旦发生堵管，可利用吊车上下反复提升导管进行抖动，疏通导管，如果无效，可在导管埋深允许的高度下提升导管，利用混凝土的压力差，降低混凝土的流出阻力，达到疏