塑性混凝土防渗墙在某港口围堰工程中的应用

塑性混凝土防渗墙在某港口围堰工程中的应用

摘要：介绍塑性混凝土防渗墙在围堰防渗工程中的应用，为其他需要进行干地施工的类似工程的防渗、止水提供参考。

关键词：塑性混凝土；破坏比降；渗透系数

abstract: this paper introduced the plastic concrete diaphragm wall cofferdam works, and other needs of the dry land construction of similar projects impermeable sealing to provide a reference.key words: plastic concrete; damage than down; permeability coefficient

中图分类号：tu753.62 文献标识码：a文章编号：2095-2104（2012）

工程概述

某港口工程的拟建码头、港池等水工建筑物位于泻湖内，泻湖为内陆湖，湖面宽广，泻湖原地面高程为-1.0~0m，目前尚未与外海沟通，设计港池底高程为-16.0m。由于港池规划区域岩面较高（约-6.0m）,若采用水下疏浚的方法对港池进行开挖，炸礁量大，工程造价高且对环境保护不利，因此拟对港池范围内的土石方进行干地开挖。为确保干地施工，需沿规划港池周边修建临时围堰并施打防渗墙进行止水。

工程地质

地质条件

工程所在区域的岩石主要为花岗岩片麻岩，强风化时呈坚硬土状，风化强烈，裂隙发育。中风化时致密坚硬，强度高。覆盖层自上而下主要为素填土、淤泥、细砂、中砂、粗砂等，中密到密实，密实高。

水文条件

工程区地下水类型以孔隙水为主，其次为基岩风化裂隙水。孔隙水主要赋存于砂土层和粘性土层中，由泻湖湖水补给，水量丰富。基岩风化裂隙水主要分布在强风化岩带，由湖水和外海水补给。工程地质条件分析

覆盖层中的砂层渗系数大、透水性强。泻湖外即为外海，设计高水约为+2.5m，干地施工土方开挖时要求地下水位降低至开挖面以下至少0.5m，即港池内地下水位最深需降低至-16.5m，最大水头差达19m。

3 防渗墙设计方案

防渗墙的设计主要包括墙体材料的选择、防渗墙施打深度、墙体厚度，墙体材料配合比等。

3.1 墙体材料的选择

用于防渗墙的材料大致分为3类：刚性（混凝土防渗墙、钢筋混凝土防渗墙等）、半刚性（旋喷桩、水泥土搅拌桩等）、塑性（塑性混凝土防渗墙）和柔性材料等。刚性混凝土弹性模量大，塑性及抗裂性相对较差且造价高；我国从20世纪60年代末开始在水利工程

中采用塑性混凝土防渗墙作为坝体的防渗结构，在港口工程中的应用较少。塑性混凝土由于降低了混凝土中的水泥用量并掺入粘土、膨润土等材料，使得墙体材料的弹性模量大幅降低。对墙体内力分析的研究表明，当墙体材料的弹性模量降低到1000mpa以下时，已经和周围的介质（对于本工程为原状地基土和围堰填筑土）的弹性模量接近，此时墙体适应变形的能力大为提高，墙体内力大为降低，一般情况下墙体内不产生拉应力，因此墙体的抗裂性能大大提高。同时由于降低了水泥用量，工程造价降低。

本工程围堰顶标高+3.5m，防渗墙顶标高+3.5m，港池开挖底标高-16.0m，最大高差19.5m，防渗墙承受的土压力、水压力均较大，因此有必要选择一种抗裂性能强的防渗墙材料。本工程中即采用了塑性混凝土。

3.2 防渗墙施打深度

确定防渗墙深度时，主要需要考虑以下几方面的因素：防渗墙本身的支承条件；防渗墙底与基岩或相对不透水层之间接触带的渗透稳定；施工要求；干地开挖的要求等。防渗墙入岩太深会加大施工困难，形成接触渗透，影响防渗效果。根据工程经验和规范要求，防渗墙底部要求进入强风化岩1m或中风化岩0.5m。

3.3 墙体厚度

塑性混凝土防渗墙的渗透破坏主要取决于墙体的水力梯度j，在墙体厚度设计时必须使墙体承受的最大水力梯度小于墙体容许的

水力梯度，即jmax

b≧hmax/(50~60)

式中的hmax是防渗墙承受的最大压力水头。

防渗墙厚度的确定同时还需要考虑地质情况及施工设备等因素。本工程最大水头差19m，经计算墙体厚度约为38cm，结合防渗墙成槽施工设备情况，最终取防渗墙厚度40cm。

3.4 墙体材料配合比

塑性混凝土的配合比与常规混凝土的配合比间存在较大差异。常规混凝土具有成熟的经验配合比，而塑性混凝土的发展史短，缺乏经验配合比，已建工程中塑性混凝土的防渗墙的配合比也存在较大差异。墙体材料的配合比须由配合比试验确定。塑性混凝土的胶凝材料除水泥外还有膨润土、粘土等，配合比试验主要是通过不同配合比下塑性混凝土的坍落度、扩撒角、抗压强度、渗透系数和弹性模量等，提出最适宜的配合比。

本工程要求塑性混凝土防渗墙达到如下指标：（1）抗压强度≧1.0mpa；（2）渗透系数≦3×10-7cm/s；（3）弹性模量e≦800mpa。根据现场配合比试验，确定的塑性混凝土的配合比如下表：

4 防渗墙施工工艺

塑性混凝土防渗墙的施工工艺流程如图1~图2所示：

图1 防渗墙槽段划分图

图2 防渗墙施工工艺流程

5 塑性混凝土防渗墙质量检查

对塑性混凝土防渗墙成墙质量的检查，现行采用的方法有钻孔取芯法、超声波法和地震透射层析成像（ct）法。本工程采用钻孔取芯法并配合现场注水试验进行检查，要求钻孔时采用先进的钻探工艺确保墙体的取芯率。

6 结语

本工程采用塑性混凝土防渗墙对围堰工程进行防渗，解决了土石方干地开挖的问题，取得了良好的经济效果同时加快了现场施工进度，可以为有类似要求的工程提供很好的借鉴经验。

参考文献：

[1] 康君峰.塑性混凝土防渗墙施工.水运工程，2010年5月，第5期.

[2] 刘志红.混凝土防渗墙在水利水电工程中的应用.水利技术监督，第8卷，2003年第3期.

[3]dl/t 5199-2004 水电水利工程混凝土防渗墙施工规范[s].

[4] 丛霭森.地下连续墙的设计施工和应用[m].北京：中国水利水电出版社，2000: 35-72.

注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。