水利水電塑性混凝土防滲墻施工工藝

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了水利水電塑性混凝土防滲墻施工工藝范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

摘要:塑性混凝土防滲墻作為一種新型的防滲技術(shù)，在國內(nèi)外水利水電工程中得到了廣泛應(yīng)用。文章以該技術(shù)為研究對象，首先闡述其基本組成及性能特點，并對其具體施工流程及工藝要點展開探討，隨后總結(jié)其在水利水電工程中的應(yīng)用效果，如圍堰工程、壩基施工、水庫加固除險等，最后提出施工過程質(zhì)量控制措施，旨在提升該技術(shù)的應(yīng)用水平。

關(guān)鍵詞:水利水電工程;塑性混凝土;防滲墻;施工工藝;應(yīng)用

塑性混凝土防滲墻廣泛應(yīng)用于我國的水利水電工程，如大壩加固、水庫除險、圍堰施工等。與普通混凝土防滲墻相比，塑性混凝土防滲墻彈性模量和強度較低，抗變形能力較強，減少了周邊沉降對墻體的破壞，且具有較強的防滲能力，還能減少水泥用量，降低工程造價，施工過程更為簡易。

1材料組成及性能

1.1材料組成

膠凝材料的選擇是塑性混凝土與普通混凝土的主要區(qū)別［1］。在塑性混凝土生產(chǎn)中加入膨潤土、黏土、粉煤灰和外加劑，可改善性能。塑性混凝土的水泥主要采用復合硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥等。細骨料選用石英含量較高的光滑圓河砂或細度模數(shù)為2.4～2.8的人工砂。粗骨料最大粒徑不大于40mm，一級骨料最大粒徑為20～31.5mm?？筛鶕?jù)實際情況適當選擇粉煤灰，一般采用二級以上粉煤灰。如果水泥或混凝土的強度比大，也可以使用重粉煤灰。一般選用2級以上的膨潤土，黏土的黏粒含量大于50%。

1.2性能

(1)工作性能。為了提高塑性混凝土的可塑性，在其生產(chǎn)過程中適當減少水泥用量，加入黏土、膨潤土等膠凝材料，提高其和易性和流動性。塑性混凝土可在泵送過程中自找平、自密實，以保證硬化塑性混凝土的質(zhì)量和性能符合設(shè)計和規(guī)范要求，避免混凝土出現(xiàn)分層、離析、蜂窩、麻面和不密實現(xiàn)象，從而影響水利水電工程的建設(shè)和質(zhì)量。(2)彈性模量。塑性混凝土防滲墻在實際工程中受到各種力的作用，彈性模量代表混凝土受力時的變形能力。在塑性混凝土中摻入黏土和膨潤土會大大降低其彈性模量，在各種力的作用下具有很強的變形能力，避免了防滲墻內(nèi)部應(yīng)力過大而引起的墻體過度變形，影響工程質(zhì)量。因此，塑性混凝土比普通混凝土更被廣泛地應(yīng)用于水利水電工程防滲墻的施工中。(3)抗壓強度。通常，塑性混凝土抗壓強度為1～4MPa。在水利水電工程防滲墻施工中，摻加粉煤灰或外加劑可提升抗壓強度［2］。水泥、膨潤土、黏土、水膠比等材料的質(zhì)量和配比可影響塑性混凝土的抗壓強度。根據(jù)設(shè)計和規(guī)范要求選擇骨料級配和粒徑，控制含泥量和水灰比，確保建筑材料質(zhì)量符合規(guī)范要求。(4)抗?jié)B性。在塑性混凝土中加入黏土和膨潤土，以減少水泥用量，同時保持良好的凝聚力，使塑性混凝土墻具有較強的抗?jié)B性［3-4］。與剛性混凝土相比，塑性混凝土滲透系數(shù)更高，通常為10－7～10－9cm/s，符合多種規(guī)模水利水電工程的要求，且混凝土中的水泥和膨潤土隨著時間的推移不斷發(fā)生水化反應(yīng)，促進了混凝土密度和強度的不斷增加，是水利水電工程中塑性混凝土防滲墻密實度和抗?jié)B性的重要保障。

2施工工藝

圖1為水利水電工程塑性混凝土防滲墻施工流程圖。其主要施工程序為:施工準備、導墻施工、泥漿配置、造孔成槽、泥漿護壁、清孔清槽、混凝土澆筑。

2.1施工平臺

在水利水電工程防滲墻施工中，要保證施工平臺平整穩(wěn)定，施工所用的機械設(shè)備能平穩(wěn)地放置在平臺上。保持現(xiàn)場運輸?shù)缆窌惩?，寬度設(shè)計符合車輛運行等相關(guān)標準。施工平臺高度滿足規(guī)范，超過地下水位1.5m，施工廢水、渣土順利排放，根據(jù)現(xiàn)場實際情況適當減少施工平臺的挖填量。

2.2導墻施工

在深溝開挖前，應(yīng)修建導墻。導墻的結(jié)構(gòu)和尺寸是根據(jù)水利水電工程防滲墻確定的。一般采用矩形、直角梯形等，并參照防滲墻軸線開挖導槽。導墻的厚度和深度應(yīng)符合設(shè)計和規(guī)范要求。導墻的材料和施工機械應(yīng)根據(jù)施工荷載確定。工程中常用的混凝土導墻，其高度為0.5～2m，底部與原土層緊密相連，頂部比場地高0.1m，避免地表水的滲入。為避免導墻位移，導墻外側(cè)可夯實處理，導墻內(nèi)側(cè)用黏性土夯實，防止泥漿滲入導墻，并設(shè)置木支撐。為保證防滲墻的垂直度符合要求，導墻中心線和垂線分別與防滲墻平行、垂直，偏差范圍在10mm以內(nèi)［5］。

2.3造孔成槽

造孔成槽是水利水電工程中塑性混凝土防滲墻施工質(zhì)量和工期的重要工序。槽孔施工需分段進行。在保證造孔、墻體施工安全和質(zhì)量的前提下，根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)、水文條件、單槽孔制作時間、墻體結(jié)構(gòu)、施工機械及混凝土供應(yīng)、攪拌及運輸能力等綜合因素，將槽孔進行分段建造。槽長一般為6～8m，在分段過程中，需減少墻段的接縫，盡量增加槽的長度，以加快施工速度，保證施工安全。溝槽段的施工方法有抓取法、鉆孔抓斗法等，其中抓取法因其工作效率高而成為常用的成槽方法。制孔過程中常用的施工機械為沖擊鉆，型號分為CZ-20、CZ-22等，在槽孔施工時，中心線一般與防滲墻軸線重合，槽壁保持平直，避免偏斜。開孔成槽時，避免廢渣、雜物落入槽孔內(nèi)影響泥漿性能。槽內(nèi)泥漿面低于槽頂0.3～0.5m，避免發(fā)生泥漿的離析、沉淀等現(xiàn)象。

2.4泥漿護壁

泥漿護壁能保護孔壁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免施工過程中槽孔坍塌，保證導槽施工質(zhì)量和安全。在普通泥漿護壁的制作過程中，經(jīng)常加入膨潤土、黏性土等材料，以提高其性能，保證泥漿的密度、流動性和穩(wěn)定性［6］。在現(xiàn)場施工前，必須檢查泥漿的質(zhì)量和性能。制漿工藝符合規(guī)范要求，按標準設(shè)定配合比，根據(jù)試驗確定制漿時間和方法。攪拌過程中應(yīng)隨時測量并記錄漿液比例。根據(jù)施工需要，就近設(shè)置造漿場，一般位于渠道內(nèi)，滿足2～3個槽孔的施工要求。泥漿池容積為100m3/座，設(shè)制泥漿池、沉淀池、存儲池。泥漿池采用自動制漿系統(tǒng)，用1.0m3高速攪拌機攪拌10min以上，在沉淀池中沉淀24h后，用泥漿泵送至施工現(xiàn)場。

2.5清孔清

成孔成槽完成后，必須對槽孔進行清理，防止成孔、成槽產(chǎn)生的泥沙影響塑性混凝土防滲墻的承載力和抗?jié)B性［7］。在孔槽施工完成后，施工單位應(yīng)先自檢，監(jiān)理進行驗收，驗收合格后進入清槽工作。用定位法固定抓斗的位置，用抓斗抓取槽底沉渣和沉淀物，用擦洗錘將溝槽接縫處，直至泥漿清理干凈。采用泵洗法將沉淀物吸入泵管內(nèi)，然后排出噴嘴，將優(yōu)質(zhì)泥漿泵送入槽內(nèi)。施工過程應(yīng)規(guī)范合理，避免坍塌，循環(huán)作業(yè)直至清槽工作完成。清孔1h后檢查孔內(nèi)泥漿和沉渣，保證泥漿比重＜1.15g/cm3，含砂量≤6%，沉渣厚度＜0.1m。

2.6混凝土澆筑

混凝土澆筑對水利水電工程塑性混凝土防滲墻的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用［8-10］。澆注必須連續(xù)進行，澆注速度必須保持穩(wěn)定。如果出現(xiàn)停電或其他意外情況導致澆筑中斷，現(xiàn)場人員必須及時采取措施進行處理。攪拌車運送混凝土至施工現(xiàn)場，泵送澆筑，澆注管與槽軸線一致。當使用雙管時，應(yīng)控制管道之間的距離。管底安裝位置距孔底15～25cm。如果超出此范圍，則需要將管道中心放置在最低點?；炷翝仓砂匆韵马樞蜻M行:將導注塞下放至管底→排出管內(nèi)泥漿→提升導管→取出導注塞，管底不出混凝土面(1m≤管埋混凝土深度≤6m)→連續(xù)澆筑混凝土。澆筑混凝土時從最深的導管開始澆筑，再澆較淺的導管。在澆筑過程中，兩個導管輪流使用，以保證澆筑速度的穩(wěn)定，使混凝土表面平穩(wěn)上升?；炷帘砻娴臐仓叨葢?yīng)超過設(shè)計高度0.5m，在混凝土澆筑過程中，應(yīng)定期測量槽內(nèi)和管道內(nèi)混凝土表面的高度和速度，并記錄測量數(shù)據(jù)。在澆注開始和結(jié)束時，可以增加測量次數(shù)，避免澆注過程中出現(xiàn)堵塞、埋管和漏漿現(xiàn)象的發(fā)生。槽孔澆筑完成后，應(yīng)按設(shè)計規(guī)范進行保濕養(yǎng)護，達到設(shè)計強度后，按規(guī)范和標準進行試驗，確保防滲墻的承載力和結(jié)構(gòu)性能符合要求。槽縫的嚴密性對防滲墻的整體性和抗?jié)B性有很大影響，必須采用先進技術(shù)對防滲墻施工縫進行正確處理。接頭管法是一種常用的接頭處理方法，接頭孔型標準、質(zhì)量好、孔壁光滑等優(yōu)點保證了接縫的嚴密性。根據(jù)混凝土的上升速度和初凝時間拔出接頭管，當出現(xiàn)偏位時及時糾正，接頭孔拔出后進行檢測并保護。槽段接縫連接后，將接頭處的凝膠或碎屑清理干凈，較硬的附件可用鏟刀清除。

3應(yīng)用

3.1圍堰工程

在水利水電工程施工中，可采用施工導流和圍堰施工技術(shù)，人工引導水流至臨時排水設(shè)施再排放到下游河道，為工程施工創(chuàng)造干燥的施工環(huán)境?；炷羾呤┕ぜ夹g(shù)復雜煩瑣，工期長，工程成本高，后期拆除困難，故不常作為臨時圍堰使用。目前，國內(nèi)常用的臨時養(yǎng)護結(jié)構(gòu)主要是土石圍堰，但其滲透性較大，基礎(chǔ)滲漏程度難以控制。因此，經(jīng)常采用塑性混凝土材料來修建防滲墻，以保證圍堰基礎(chǔ)的防滲性能滿足現(xiàn)場需要。近年來，塑性混凝土防滲墻在水利水電工程圍堰施工中得到了廣泛應(yīng)用，并取得了巨大成功，如湖北三峽二期圍堰、福建水口水電站上下游圍堰、云南里底水電站圍堰、向家壩水電站圍堰等。

3.2壩基

普通混凝土防滲墻能承受較小的變形。當發(fā)生超載時，墻體變形，不能與地基協(xié)調(diào)，應(yīng)力集中，容易導致防滲墻結(jié)構(gòu)破壞。壩體越高，防滲墻越深，越容易損壞防滲墻，這對水利水電工程的順利施工極為不利。塑性混凝土防滲墻可以彌補普通混凝土防滲墻的不足。其抗變形能力強，彈性模量低，能承受較大范圍的墻體變形，降低應(yīng)力，避免墻體損壞。特別是在地震等自然災害高發(fā)地區(qū)，塑性混凝土防滲墻可作為水利水電工程的永久性防滲結(jié)構(gòu)。例如，遭受6.1級地震的冊田水庫大壩在地震中受損嚴重，后來采用塑性混凝土防滲墻進行施工加固，從而防止下游成為潮濕地區(qū)。塑性混凝土防滲墻在小浪底工程中也得到成功應(yīng)用。其壩基主要沉積物為砂、卵石、堆石等物質(zhì)。河床覆蓋層厚40～70m，滲透性強。塑性混凝土防滲墻的使用不僅提高了強度，降低了彈性模量，而且縮短了施工周期，增強了防滲性能。塑性混凝土防滲墻已成功地被應(yīng)用于廣西風亭和水庫大壩壩基、湖北兩河口水庫壩基、山西張峰水庫壩基等項目。

3.3水庫加固除險

我國許多土石壩建設(shè)已久，一些水庫大壩出現(xiàn)險情。因此，必須采取適當措施，確保大壩質(zhì)量符合要求，避免對周圍居民的生命財產(chǎn)造成威脅。對于破損的大壩，常用劈裂灌漿、帷幕灌漿、高壓噴射灌漿等方法進行維護加固。塑性混凝土是大壩維修加固的有利材料，能滿足大壩的強度、剛度和抗?jié)B要求，鋼筋水泥使用量降低，工程施工周期縮短，工程成本降低，因此，在水庫大壩加固中得到了廣泛應(yīng)用。浙江長潭水庫、江西竹坑水庫、遼寧大河水庫、山東日照水庫等水庫均采用塑性混凝土防滲墻對大壩進行加固，并取得了很大的成功。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，塑性混凝土防滲墻已不再局限于上述水利水電工程的建設(shè)，在海港、地下交通以及建筑基礎(chǔ)等工程建設(shè)中也實現(xiàn)了成功應(yīng)用。

4質(zhì)量控制

4.1施工前的質(zhì)量控制

施工前，工作人員必須嚴格把控施工材料、機械設(shè)備和技術(shù)條件等滿足標準要求，制訂詳細的施工組織計劃［11-12］。施工中使用的機械設(shè)備必須事先檢測，施工人員上崗前要進行培訓。塑性混凝土材料的配合比必須符合設(shè)計規(guī)范，建筑材料使用前必須進行現(xiàn)場檢驗。

4.2施工中的質(zhì)量控制

施工單位在取得監(jiān)理單位的批準后，依據(jù)施工組織設(shè)計和施工方案進行水利水電工程塑性混凝土防滲墻的施工。施工過程由監(jiān)理人監(jiān)督，隱蔽工程施工須監(jiān)理旁站。

4.3施工后質(zhì)量檢查

塑性混凝土防滲墻施工完成后須進行質(zhì)量檢查。塑性混凝土強度較低，混凝土質(zhì)量檢驗一般采用現(xiàn)場取樣制作試件來檢驗防滲墻的實際性能［13］，不宜采用鉆孔取芯。

5結(jié)論

塑性混凝土具有彈性模量低、適應(yīng)力好、抗?jié)B性強、強度低、耐久性好、工作性能好、成本低、施工方便等優(yōu)點，不僅具有較高的成墻質(zhì)量，適應(yīng)地基變形的要求，還有利于機械化施工，縮短工期，降低工程總造價。此外，由于塑性混凝土防滲墻適用范圍廣，已被應(yīng)用于壩基、施工圍堰、堤防、人工水域等的防滲，也可用于危險土石壩加固，具有很強的推廣價值，未來這種新型防滲墻的施工技術(shù)可應(yīng)用于地下交通工程、建筑地基等更廣泛的領(lǐng)域，文章僅簡要概述該技術(shù)施工工藝，相關(guān)人員應(yīng)結(jié)合施工實際，明確概述在不同項目中的技術(shù)要點，保證工程建設(shè)質(zhì)量，為項目創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻

［1］鮑曉煜．塑性混凝土防滲墻原材料及其力學性能研究［D］．武漢理工大學，2019．

［2］陳鐳．水利工程防滲用塑性混凝土拉壓強度試驗研究［J］．水利技術(shù)監(jiān)督，2018(1):26-27，55．

［3］周衛(wèi)國．塑性混凝土防滲墻的抗?jié)B性能研究［J］．水利技術(shù)監(jiān)督，2018(3):102-104．

［4］吳俊姿．塑性混凝土抗?jié)B性能研究［J］．水利規(guī)劃與設(shè)計，2018(7):107-111．

［5］焦蓓．淺談剛塑性混凝土組合式防滲墻在窄口水庫除險加固工程中的應(yīng)用［J］．水利建設(shè)與管理，2015(11):17-19，12，16．

［6］王記，王梓任，褚峰．塑性混凝土防滲墻在平原水庫工程中的應(yīng)用［J］．中國水利，2020(8):43-45，33．

［7］常倩倩，黃松，高峰，等．平原水庫塑性混凝土防滲墻應(yīng)力與變形分析［J］．水利規(guī)劃與設(shè)計，2020(1):140-146．

［8］劉通杰．御道川水庫大壩塑性混凝土防滲墻設(shè)計及施工要點［J］．廣東水利水電，2018(6):16-18．

［9］黎青松．水利水電工程中混凝土防滲墻施工技術(shù)的運用［J］．四川建材，2018(1):147-148．

［10］張懿喆．試析塑性混凝土防滲墻施工技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用［J］．科技經(jīng)濟市場，2017(9):41-42．

［11］張潛．塑性混凝土防滲墻施工技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用［J］．中國標準化，2017(16):204-205．

［12］張家柱，代世軍．塑性混凝土墻在某水庫大壩防滲加固中的應(yīng)用［J］．安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學院學報，2017，17(1):4-8．

［13］徐慶祝．混凝土防滲墻技術(shù)在水庫工程除險加固中的應(yīng)用探討［J］．科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017(5):202．

作者：高峰 單位：中國水電基礎(chǔ)局有限公司