水利水电工程中塑性混凝土防渗墙施工工艺及应用 包小枫

发表时间:2021/6/29   来源:《基层建设》2021年第5期   作者:包小枫
[导读] 摘要:塑性混凝土防渗墙作为一种新型的防渗技术,在国内外水利水电工程中得到了广泛应用。
        海绵金水(北京)工程设计院有限公司  北京  100071
        摘要:塑性混凝土防渗墙作为一种新型的防渗技术,在国内外水利水电工程中得到了广泛应用。文章对其具体施工流程及工艺要点展开探讨,随后总结其在水利水电工程中的应用效果,旨在提升该技术的应用水平。
        关键词:水利水电工程;塑性混凝土;防渗墙;施工工艺;应用
        引言
        1塑性混凝土配合比设计及优化
        1.1 配合比设计
        依据《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》要求,通过初步配合比设计,原材料比选设计、配合比综合性能比选优化设计等步骤,确认了本工程地连墙塑性混凝土配合比。通过塑性混凝土初步实验室测试结果分析可知,制备的塑性混凝土抗压强度及密度虽基本满足塑性混凝土性能指标要求,但工作性能较差,主要表现在混凝土流动度超过设计标准要求,黏度较大,无法满足现场灌注施工工艺要求。必须引入部分改善材料,以提高和改进混凝土的工作性能。
        1.2 塑性混凝土综合性能比选优化
        通过前期对采用不同配合比的塑性混凝土实验室测试结果,塑性混凝土的水泥用量及砂土比例的关系,对塑性混凝土的强度、流动度、渗透系数等性能有很大的影响。为了改善塑性混凝土的强度和工作性能,提高混凝土抗渗能力,塑性混凝土砂占砂土的比例宜控制在 20%~70%,并掺适量的专用外加剂和粉煤灰调整其工作性能,满足现场施工需要。
        2 施工工艺
        2.1 造孔成槽
        造孔成槽是水利水电工程中塑性混凝土防渗墙施工质量和工期的重要工序。槽孔施工需分段进行。在保证造孔、墙体施工安全和质量的前提下,根据现场地质、水文条件、单槽孔制作时间、墙体结构、施工机械及混凝土供应、搅拌及运输能力等综合因素,将槽孔进行分段建造。槽长一般为6~8m,在分段过程中,需减少墙段的接缝,尽量增加槽的长度,以加快施工速度,保证施工安全。沟槽段的施工方法有抓取法、钻孔抓斗法等,其中抓取法因其工作效率高而成为常用的成槽方法。制孔过程中常用的施工机械为冲击钻,型号分为 CZ-20、CZ-22 等,在槽孔施工时,中心线一般与防渗墙轴线重合,槽壁保持平直,避免偏斜。开孔成槽时,避免废渣、杂物落入槽孔内影响泥浆性能。槽内泥浆面低于槽顶0.3~0.5m,避免发生泥浆的离析、沉淀等现象。
        2.2泥浆护壁
        泥浆护壁能保护孔壁结构的稳定性,避免施工过程中槽孔坍塌,保证导槽施工质量和安全。在普通泥浆护壁的制作过程中,经常加入膨润土、黏性土等材料,以提高其性能,保证泥浆的密度、流动性和稳定性。在现场施工前,必须检查泥浆的质量和性能。制浆工艺符合规范要求,按标准设定配合比,根据试验确定制浆时间和方法。搅拌过程中应随时测量并记录浆液比例。根据施工需要,就近设置造浆场,一般位于渠道内,满足2~3个槽孔的施工要求。泥浆池容积为 100m3/座,设制泥浆池、沉淀池、存储池。泥浆池采用自动制浆系统,用1.0m3高速搅拌机搅拌10min以上,在沉淀池中沉淀24h后,用泥浆泵送至施工现场。
        2.3 浇筑混凝土全程控制要点
        (1)在运输阶段,应确保被送到孔口的混凝土和易性良好。运输混凝土的时候应当优先选用混凝土搅拌车或者输送泵输送到孔口的位置。(2)对混凝土进行浇筑时,需要以泥浆下直升导管法进行浇筑,同时采用25 cm内径的导管。在正式浇筑之前应对导管展开相应试验来确定导管质量。(3)两期槽孔孔端和导管间距不同,一期间距不超过1.5m,而二期间距则不超过1m,另外导管的间距应小于3.5m。若孔底的高超过了25cm,于导管控制区域最低位置设置导管的中心。

(4)对导管进行安装的时候,应确保孔底和导管底的出口间距不超过25 cm,应用1.5 m3容量的初浇储料斗。进行浇筑的时候,应该同步运用混凝土泵进行供料。(5)正式浇筑混凝土之前,应将一定水泥砂浆注入导管中,同时确保准备的混凝土有充足的数量,从而在挤出导管当中木球塞之后,可以把导管的底部埋进混凝土。(6)在连续浇筑混凝土的时候,应确保槽孔当中混凝土面具备超过2 m/h 的上升速度。(7)确保买入混凝土当中的导管拥有超过1~6m的深度。另外,保持槽孔当中混凝土面上升速度均匀,控制相应高差不超过0.5m。对混凝土面每隔30 min 进行一次测定,对导管当中混凝土面每隔2h进行一次测定。(8)正式开展混凝土浇筑作业的时候,把钢盖板设在孔口,以避免槽孔当中散落其余杂物以及混凝土。(9)浇筑混凝土的时候,落实观察以及测量的记录工作,各单元槽段制作一组混凝土抗压强度的试件,确保以五个槽段的混凝土为单元,各制作一组弹性模量与抗渗压力的试件。(10)及时挖除防渗墙顶部与设计标准要求不相符的混凝土。
        3 应用
        3.1 围堰工程
        在水利水电工程施工中,可采用施工导流和围堰施工技术,人工引导水流至临时排水设施再排放到下游河道,为工程施工创造干地条件。混凝土围堰施工技术复杂、工期长、工程成本高,后期拆除困难,故不常作为临时围堰使用。目前,国内常用的临时养护结构主要是土石围堰,但其渗透性较大,基础渗漏程度难以控制。因此,经常采用塑性混凝土材料来修建防渗墙,以保证围堰基础的防渗性能满足现场需要。近年来,塑性混凝土防渗墙在水利水电工程围堰施工中得到了广泛应用,并取得了巨大成功,如湖北三峡二期围堰、福建水口水电站上下游围堰、云南里底水电站围堰、向家坝水电站围堰等。
        3.2 坝基
        普通混凝土防渗墙能承受较小的变形。当发生超载时,墙体变形,不能与地基协调,应力集中,容易导致防渗墙结构破坏。坝体越高,防渗墙越深,越容易损坏防渗墙,这对水利水电工程的顺利施工极为不利。塑性混凝土防渗墙可以弥补普通混凝土防渗墙的不足。其抗变形能力强,弹性模量低,能承受较大范围的墙体变形,降低应力,避免墙体损坏。特别是在地震等自然灾害高发地区,塑性混凝土防渗墙可作为水利水电工程的永久性防渗结构。例如,遭受6.1级地震的册田水库大坝在地震中受损严重,后来采用塑性混凝土防渗墙进行施工加固,从而防止下游成为潮湿地区。塑性混凝土防渗墙在小浪底工程中也得到成功应用。其坝基主要沉积物为砂、卵石、堆石等物质。河床覆盖层厚40~70m,渗透性强。塑性混凝土防渗墙的使用不仅提高了强度,降低了弹性模量,而且缩短了施工周期,增强了防渗性能。塑性混凝土防渗墙已成功地被应用于广西风亭和水库大坝坝基、湖北两河口水库坝基、山西张峰水库坝基等项目。
        结束语
        塑性混凝土具有弹性模量低、适应力好、抗渗性强、强度低、耐久性好、工作性能好、成本低、施工方便等优点,不仅具有较高的成墙质量,适应地基变形的要求,还有利于机械化施工,缩短工期,降低工程总造价。此外,由于塑性混凝土防渗墙适用范围广,已被应用于坝基、施工围堰、堤防、人工水域等的防渗,也可用于危险土石坝加固,具有很强的推广价值,未来这种新型防渗墙的施工技术可应用于地下交通工程、建筑地基等更广泛的领域,文章仅简要概述该技术施工工艺,相关人员应结合施工实际,明确概述在不同项目中的技术要点,保证工程建设质量,为项目创造可观的经济效益和社会效益。
        参考文献:
        [1]温立峰,李炎隆,柴军瑞.坝基混凝土防渗墙力学性状的统计分析[J/OL].水利学报:1-14[2021-03-22].http://xwfw.qfnu.edu.cn:80/rwt/CNKI/https/MSYXTLUQPJUB/10.13243/j.cnki.slxb.20200315.
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        [3]穆清君,程书凯,刘书程,孙晓伟,田晓川.超深防渗墙塑性混凝土制备及应用技术研究[J].中国港湾建设,2020,40(11):52-55+78.
 
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