塑性砼防渗墙施工技术

1 塑性砼防渗墙施工技术
1.1 工艺流程
施工准备→造孔成槽→清孔换浆→水下砼浇筑。

1.2 施工准备
1.2.1 施工平台及导墙
防渗墙施工平台应坚固、平整、适合于重型设备和运输车辆行走，宽度应以满足施工要求为宜，一般不小于8ｍ。

防渗墙施工前应先修筑导墙，导墙的主要作用是为防渗墙施工机械导向和承受施工机械荷载、临时荷载。

导墙的结构形式、尺寸应根据防渗墙的厚度和深度、导墙下的土质情况及施工机械荷载综合确定。

导墙的中心线与防渗墙轴线重合，平面轴线与防渗墙轴线平行，允许偏差为±15㎜，导墙内墙面应竖直。

导墙墙顶应水平，高程允许偏差为±20㎜,以利施工机械在导墙上行走。

导墙结构采用钢筋砼导墙，具体尺寸1.0×0.4ｍ，导墙内侧间距为0.7ｍ。

在施工过程中，应加强对导墙的沉降、位移的观测。

1.2.2 制浆站
制浆站的主要作用就是拌制防渗墙施工所需要的符合质量要求的泥浆。

泥浆应具有良好的物理性能、流变性能、稳定性以及抗水泥污染的能力。

拌制泥浆的土料可选择膨润土、黏土或两者的混和料，应根据施工条件、成槽工艺、经济技术指标等因素进行选择。

泥浆的性能指标和配合比，应根据地层特性、成槽方法、泥浆用途，通过试验加以选定。

在实际施工中，采用纯黏土拌制泥浆。

制浆站的大小应根据泥浆的需要量来确定，制浆站占地面积约为400ｍ２，其中料仓占地约为80ｍ２，泥浆池占地面积约为300ｍ２。

修筑两个相同的容积为150 ｍ３的泥浆池，每个池中安装1台3ＰＮ立式泥浆泵。

搅拌站安装2台ＺＪ—400型高速制浆机。

1.2.3 废浆废碴排放
施工中倒出的泥浆沿倒浆平台外侧的排浆沟流向废浆池中，废碴由装载机铲运至指定地点。

为了减少废浆排放，在附近挖一容积为50ｍ３左右的储浆池，把经过沉淀的好泥浆加以回收利用。

1.2.4 供水、供电及供浆
供水直接从水库中抽取。

施工现场在钻机平台上游边沿铺设供水管，且在每个施工机组前20 ｍ左右预留一个出水口，以供冲浆加水之用。

供电用2条70 ｍｍ２的主电缆到各段施工平台的分闸箱，再由分闸箱分到各个施工机组。

供浆采用集中供浆，用两台３ＰＮ立式泥浆泵从制浆站泥浆池中进行供浆，浆液用供浆管直接送到各个机台，在施工现场同样采用每隔20 ｍ左右分设出浆管进行供浆。

1.2.5 材料堆放与储存
施工用黏土存放于制浆站的料仓中，应做好防雨、防潮、防晒措施。

造浆用黏土在每个施工平台上分设一个堆料场地，用装载机运至各个施工的槽孔中。

1.3 造孔成槽
1.3.1 槽段划分
确定槽孔长度，应综合考虑工程地质及水文地质条件、施工部位、成槽方法、机具性能、成槽历时、墙体材料供应强度、浇筑导管布置原则及墙体平面形状等因素。

根据现场的具体情况，结合施工机械、浇筑工艺、混凝土供应强度等因素，把槽孔长度分为7.0ｍ（可根据实际情况再进行调整），每个槽孔又分为11个孔（6个主孔、5个副孔），主孔长度为0.6ｍ，每个副孔长度为0.8ｍ。

1.3.2 造孔成槽
造孔采用冲击钻成槽，每两台钻机为一个施工机组，共同完成一个槽孔的建造。

造孔采用先施工主孔，主孔造孔完毕后再劈打副孔，最后把槽孔中的小墙全部劈打干净。

造孔时孔内泥浆液面始终保持在导墙顶以下40㎝左右，液面较低时要及时补浆，特别是在捞碴和清孔换浆过程中，以免泥浆液面过低造成导向槽底部坍塌而影响施工。

另在施工过程中倒浆平台上准备了一定数量的红黏土，一是作造浆材料填入孔中造浆；二是作堵漏材料填入孔中进行堵漏。

造孔过程中为防止孔斜超标，每进尺1ｍ左右要测量一次孔口偏差值，尤其在造主孔时，发现有孔斜倾向时及时采取措施或进行纠斜。

为了保证孔壁稳定和较快的造孔速度，孔内泥浆性能指标是一个比较关键的环节，一般孔内泥浆黏度不大于30 Pa·ｓ，比重不大于1.30ｇ/㎝３，含砂量不大于10％，如数据过大会影响造孔速度，数据过小不利于槽壁稳定。

造孔到基岩面时要及时鉴定，确定基岩面后再向下进尺1ｍ，每个主孔在基岩造孔过程中要取2个岩样以待备查，取样部位分别是基岩面、终孔前，所取岩样装入样袋并填写岩样标签。

槽孔建造质量应达到以下要求：
①槽壁应平整垂直，不应有梅花孔、小墙等;
②孔位允许偏差不大于±30㎜；
③孔斜率不得大于4‰，遇含孤石地层及基岩陡坡等特殊情况，应控制在6‰以内；
④槽孔深度（包括入岩深度）满足设计要求。

1.4 清孔换浆
清孔换浆采用捞砂筒捞碴法，具体做法：第一步先进行粗捞，造孔完毕后两台钻机从槽孔一端和中部共同开始捞取沉碴，把槽孔中的大颗粒岩屑、泥块及黏稠的泥浆捞出，每次钻机移动距离不超过50㎝，并且边捞取沉碴边向槽孔中补充优质膨润土泥浆；第二步仔细捞碴，并把倒浆平台用黏土袋封闭，使倒出的上部好的泥浆回流到槽孔中，捞浆时每次钻机移动距离不超过30㎝，直到孔底沉碴和孔内泥浆指标达到规范和设计要求为止。

清孔换浆结束1ｈ后，达到下列标准：
（1）孔底沉渣厚度不大于10㎝；
（2）泥浆参数为：槽内泥浆比重不大于1.30ｇ/㎝3，马氏漏斗黏度不大于30ｓ，泥浆含沙量＜10%。

清孔换浆合格后，方可进行下道工序。

清孔检验合格后，应于4h内开浇混凝土。

1.5 水下砼浇筑
1.5.1 塑性砼配合比的确定
混凝土配合比的确定应遵循下列规定：
①混凝土的配合比及配制方法应通过试验确定；
②混凝土配合比的确定应考虑泥浆下混凝土浇筑条件对实际强度的不利影响；
③混凝土的入孔坍落度应为180㎜-220㎜，坍落度保持150㎜以上的时间应不小于1h。

初凝时间不小于6h，终凝时间不宜大于24h。

混凝土的密度不宜小于2100kg/ｍ3；
④黏土混凝土的胶凝材料用量不宜低于350 kg/ｍ3，水胶比不宜大于0.65，黏土掺量不宜大于水泥和黏土总量的25%，砂率不宜小于36%；
⑤配制混凝土的骨料宜选用天然卵石、砾石和中粗砂。

通过试验，最后确定混凝土的配合比见表1：
表1：混凝土配合比
1.5.2 塑性砼拌制
根据塑性砼施工配合比和最佳施工参数，在搅拌站将黏土加入专用水池中，进行充分搅拌并配制成一定浓度，然后加入砂石骨料和水泥进行拌和，这样黏土不出现结块现象，并且分散均匀，保证了塑性砼的拌和质量。

塑性砼中掺加的黏土提前经过晾晒、研磨、过筛、罐装，并及时检测塑性指标。

砼拌和采用电子秤计量的JS-500砼搅拌机2台（为避免在砼浇筑过程中出现机械故障，另需一台备用），生产能力50m3/h。

上料用装载机，进料由电子秤控制，保证砼拌和质量及连续性。

砼运输采用砼输送泵输送，确保塑性砼的坍落度和扩散度损失较小。

1.5.3 塑性砼浇筑
槽孔清孔换浆结束并经过验收合格后，即开始进行砼浇筑。

砼浇筑前，必须拟定浇筑方案，其主要内容有：
①绘制槽孔纵剖面图；
②计划浇筑方量、供应强度、浇筑高程；
③导管等浇筑机具及预埋件的布置和组合；
④浇筑方法、开浇顺序、主要技术措施；
⑤混凝土配合比、原材料品种及用量。

混凝土浇筑采用水下直升导管法。

导管直径约200ｍｍ，并用丝扣连接，每个连接处用密封圈进行密封，以防漏浆。

每套导管有几个不同长度的短管，以利于调整导管底口到孔底的距离，使其保持在15㎝～25 ㎝之间。

两套导管的中心距不宜大于4.0m。

开浇前先往导管中放入隔离球塞，如槽孔底部较平，可同时开浇，如槽孔底部高差较大，要开浇孔深较深的一侧导管，待砼面上升至另一根导管底口高度时，再开浇另一根导管。

开浇时先往导管中注入一定量的砂浆，然后连续向导管中注入砼，注入量要保证埋住导管底口。

浇筑过程中，要每隔30 min左右测量一次砼面深度，发现砼面高差大于50 ㎝时要及时采取措施进行调整，以防槽孔中砼产生横向流动；要及时填写混凝土浇筑指示图，核对浇筑方量是否有偏差，发现问题及时解决并指导拆卸导管。

导管埋入混凝土中的深度不得小于1ｍ，不宜大于5ｍ。

孔口设置盖板，以防混凝土散落孔中。

浇筑过程中要不定时抽查混凝土的坍落度、扩散度及和易性，不合格的混凝土不要浇入槽孔中。

终浇时砼面要高于设计砼面0.5 ｍ，导管要多上下提动，以利于控制终浇砼面不至高差过大。

浇筑完成的防渗墙墙体应均匀完整，不得有混浆、夹泥、断墙、孔洞等。

1.6 槽段连接
槽段连接采用钻凿法。

即Ⅰ期槽孔浇筑完毕24h后，即可进行接头孔的施工，在进行Ⅱ期槽段造孔时，将Ⅰ期槽段砼套抓30㎝，以保证接头质量。

在终孔后清孔换浆时，接头孔要进行涮洗，涮洗质量要符合规范要求。

采用钻凿法施工接头孔是，应遵守下列规定：
①在已浇混凝土终凝后方可开始钻凿接头孔；
②尽量减少接头套接孔两次孔位中心的偏差值；
③二期槽孔混凝土浇筑前，接头孔端面得刷洗质量应达到要求。

1.7 施工过程严把“四关”
1.7.1 严把图纸关
首先，组织技术人员对图纸进行认真复核，让所有技术人员彻底了解设计意图；其次，严格按照图纸和规范要求组织实施，并层层组织技术交底。

1.7.2 严把测量关
对整个工程的设计控制点、断面量进行复核，对项目部工程技术部施工测量组织复核成果进行测量控制，负责施工测量放线。

1.7.3 严把材料检验关
对施工中需采购的材料与设备型号规格、卖方信誉及检测试验的资料等进行明确，并严格按质量标准订货、采购、包装运输，按照ISO9001《采购程序文件》中的有关规定进行检验和控制，选用合格的供方，把好材料关。

对工程上使用的所有材料按规范要求进行质量检查，由取得国内CMA认证的试验室提供混凝土的配合比，并按ISO9001质量保证体系进行管理，杜绝不合格的材料及半成品使用到工程中。

1.7.4 严把工序质量关
施工中严格把好造孔成槽、清孔换浆、水下混凝土浇筑等关键工序，实行施工全过程的自控检查，做到工前有技术交底，工中有检查指导，工后有总结，开展自检、互检、交接检，每道工序完工自检合格后报请监理工程师复检。

上道工序不合格不准下道工序施工，施工现场做到有人施工就有人管理、有人监督，使各项工程的施工质量始终处于受控状态。

任何一项工程的施工做到使监理工程师满意，业主满意。

2 特殊情况的处理
2.1 导墙严重变形或导墙底部坍塌的处理
导墙严重变形或导墙底部坍塌，影响成槽施工时，可采取以下方法处理：
①改善导墙地基条件或槽内固壁泥浆性能；
②在变形破坏部位补贴一段导墙或重新修筑导墙；
③回填槽孔，处理塌坑或采取其他安全技术修筑。

2.2 在防渗墙造孔成槽过程中，遇到孤石、大漂石的处理
在防渗墙造孔成槽过程中，遇到孤石、大漂石等，采用正常成槽手段难以成槽时，在考虑孔壁安全的前提下，首先采用重锤法处理，其次采用小钻孔爆破或定向聚能爆破的方法处理，并报监理单位批准后实施。

2.3 在成槽过程中，漏浆的处理
在成槽过程中, 对固壁泥浆漏失量作详细测试和记录, 以便及时发现问题, 作好堵漏和补浆准备, 并查明原因, 采取措施进行处理。

根据实际施工情况, 在固壁泥浆性能指标基本满足要求的前提下, 适当调整泥浆配比,并适当放缓挖槽速度, 待固壁泥浆漏失量正常后再恢复下沉抓槽。

2.4 在成槽过程中，塌孔的处理
当出现塌孔时, 应尽快补充大比重泥浆, 以稳定孔壁; 回填适量的渣土, 平衡孔壁土压力; 向孔内加入粘土、锯末、水泥等, 确保孔壁稳定和槽孔安全。

2.5 混凝土浇筑时，导管堵塞、拔脱或导管破裂漏浆的处理
在混凝土浇筑过程中，导管堵塞、拔脱或导管破裂漏浆，需要重新吊放导管时，应按下列程序处理：
①将事故导管全部拔出，重新吊放导管；
②核对混凝土面高程及导管长度，确认导管的安全插入深度；
③抽尽导管内泥浆，继续浇筑。

2.6 防渗墙墙体发生断墙或混凝土严重混浆的处理
防渗墙墙体发生断墙或混凝土严重混浆的处理时，可采取下列方法进行处理：
①凿除已浇筑的混凝土，重新进行浇筑；
②在需要处理的墙段迎水侧补贴一段新墙；
③在需要处理的墙段迎水面进行水泥灌浆或高压喷射灌浆处理；
④用地质钻机在墙体内钻孔，对夹泥层用高压水冲洗，洗净后采用水泥灌浆或高压喷射灌浆处理。

3 质量保证技术措施
3.1 建立技术管理系统
建立以项目部技术负责人为首的技术管理系统，执行ISO9001标准质量体系中的《过程控制程序文件》及相关的程序文件和作业文件。

结合本工程设计要求、地质情况及技术要求，编制实施施工组织设计，制定技术交底制、开竣工报告制及竣工文件编制办法。

3.2 制订操作规程、管理细则和岗位责任制
依据设计图纸、招标文件、施工规范和施工措施，制订出各分部分项工程程序控制图及质量控制点，编制施工作业指导书、操作规程、管理细则和岗位责任制等，对施工质量进行全过程的管理控制，确保整个施工过程持续、稳定地处于受控状态。

管理制度主要有以下十项：①岗位责任制度；②施工复测制度；③技术交底制度；④开、竣工报告制度；⑤材料检
验制度；⑥试验室抽样制度；⑦隐蔽工程检查制度；⑧工程负责人质量评定奖惩制度；⑨工程自检互检制度；⑩工程质量事故处理制度。

3.3 制定施工过程控制程序和操作细则
对关键和特殊工序制定详细的施工过程控制程序和操作细则，并落实到人。

对技术人员实行专业分工负责制，专业技术人员既是该工序技术负责人，又是工序施工负责人，有效防止因技术人员和施工人员责任不清而造成的质量缺陷。

3.4 做到“六不施工，三不接交”
施工过程中严格技术把关，做到“六不施工，三不接交”。

“六不施工”是：不进行技术交底不施工；图纸和技术要求不清楚不施工；测量和资料未校核不施工；材料无合格证或试验不合格不施工；隐蔽工程未经检查签证不施工，未经监理工程师认可或批准的工序不施工。

“三不接交”是：无自检记录不接交；未经监理工程师或值班技术员验收不接交；施工记录不全不接交。

4 砼防渗墙的质量控制
4.1 对各分项、分部工程进行检验与评价
施工过程的控制主要通过质量体系的正常运行，按照程序文件中的有关过程控制程序进行质量控制，根据设计及规范与招标文件《技术规范》要求、工艺标准和验收标准，对各分项、分部工程进行延续性检验与评价。

4.2 执行施工质量“三检制”和“联检制”
加强技术管理的基础工作，施工中对隐蔽工程和每道工序严格执行施工质量“三检制”和“联检制”，坚持施工班组自检、作业队质检员复检、项目部质检工程师终检制度，在三检合格的情况下由质检工程师将检验合格证呈交监理工程师，并在监理工程师指定的时间里，质检工程师、质检员与监理工程师一起，对申请验收的部位进行联检，在联检合格后，监理工程师在验收合格证上签字后方可进行下道工序的施工作业。

4.3 做到质量、成本、工期三位一体
为了达到过程的有效控制，必须做到质量、成本、工期三位一体，施工过程中，明确各职能部门的控制任务，进行密切协作，做好技术交底工作，作好施工设备和检测仪器的检查保养管理工作，建立关键工序的管理点、控制点，作好对设计变更、工艺更改和所有施工文件的控制和不合格的控制工作。

4.4 开展内部质量审核活动
施工过程中依据ISO9001标准《质量保证手册》和程序文件，每月定期开展内部质量审核活动，发现问题及时进行纠正，以确保质量体系的有效运行。

4.5 加强工程参建单位的沟通
加强施工单位与业主、监理、设计单位的沟通，在施工技术方面取得广泛的合作与支持，并及时解决施工中遇到的技术难题和问题。

5 砼防渗墙的质量检查
5.1 质量检查的内容
5.1.1 工序质量检查
工序质量检查包括终孔、清孔、砼拌制与浇筑等检查。

各工序检查合格后，再签发工序质量检查合格证。

上道工序未经检查合格，不得进行下道工序施工。

5.1.2 墙体质量检查
墙体质量检查应在成墙后28天进行，检查内容为墙体的物理力学性能指标、墙段接缝和可能存在的缺陷。

检查可采用钻孔取芯、注水试验或其他检测方法。

检查孔的数量为每20个槽孔一个，位置应具有代表性。

5.2 质量检查的方式
5.2.1 试验室检查
检测试验工作是质量检查不可缺少的重要手段，产品质量的优劣是通过试验检测确定，因此，必须完善检验机构，建立现场试验室，并配备满足工程需要的各项试验检测仪器设备和检测人员，用试验数据指导施工。

试验室检查通过现场取样，在砼浇筑现场对每个槽段的砼进行抽样做抗压、抗渗试件送试验室做实验，取样地点确定在砼输送泵出口。

5.2.2 现场开挖检查
现场开挖检查露出的墙体接缝是否密实，接缝有无夹泥、脱开现象，墙面是否平整光滑，墙厚是否满足要求，墙体整体性强度怎样。

6 砼防渗墙施工中应注意的问题
6.1 砼防渗墙与坝体涵洞结合部位的处理
施工前，应先进行涵洞轴线与防渗墙轴线交叉位置的现场定位，并做好标记。

在该槽段造孔时，槽底与洞顶之间应留有足够保护厚度的土层，以避免冲击钻对涵洞壁造成破坏。

为了不影响防渗效果，将对涵洞与防渗墙结合部位进行回填灌浆，以形成整体防渗屏障。

6.2 砼防渗墙与坝基帷幕灌浆的结合处理
技术设计时，大多数采用在砼防渗墙中预埋钢管和钢筋笼，便于在防渗墙施工完成之后进行帷幕灌浆。

而在实际施工过程中，无法保证预埋钢管的垂直度，因此必须采取另外的施工方法。

在同乐坪水库的施工中，通过设计变更，改变了原来的施工方案，取消了预埋钢管和钢筋笼，帷幕灌浆钻孔在混凝土防渗墙达到一定的强度后，在混凝土防渗墙中进行。

7 砼防渗墙施工效果分析
从目前现场开挖检查、试样送检结果分析，塑性砼防渗墙无论外观质量还是物理力学指标都满足设计要求；通过水库高水位运行监测，从大坝下游排水棱体导渗沟流出的渗水量看，基本上见不到明显的流水；所有的检查参数和现场情况证明塑性砼防渗墙施工达到了预期的防渗效果。

8 结束语
同乐坪水库采用先塑性砼防渗墙施工后帷幕灌浆施工，共完成防渗墙长217.1 ｍ，成槽32个，成墙面积6089.5 ｍ２，浇筑塑性砼3654 ｍ３。

塑性砼是在普通砼中加入黏土、膨润土等掺合材料，大幅度降低水泥掺量，达到了降低弹性模量的目的，使塑性砼与周围介质的弹性模量接近，使墙体适应变形能力大为提高，墙体内应力大为降低，能适应地基应力变化，同时也使施工成本大大较低，但还需要不断完善理论和经验，还需要科技工作者和水利建设者通过钻孔取芯、超声波和地震透射层析成像（ＣＴ）法检测资料分析、总结防渗体内的应变力变化，进一步发展和完善理论。

参考文献
[1] DL/T5199－2004.水利水电工程混凝土防渗墙施工规范[S].
[2] 王清友，孙万功，熊欢，等.塑性混凝土防渗墙[M].北京：中国水利水电出版社，2008.
[3] 同乐坪水库除险加固初步设计与技术设计报告[R].湖南省水利水电勘测设计研究总
院，2008.。