塑性防渗墙生产性试验方案解读

1、南水北调东线一期工程山东省博兴县续建配套工程施工标段四塑性混凝土防渗墙生产性试验方案山东省水利工程局博兴县南水北调续建配套工程项目经理部二一五年七月南水北调东线一期工程山东省博兴县续建配套工程施工标段四塑性混凝土防渗墙生产性试验方案1工程概况1.1 工程简介博兴水库库址位于博兴县城以东的打渔张引黄灌区内，引黄济青干渠以东，蒲洼沟以西，支脉河以南， 龙河支渠以北的区域， 水库平面布置大致呈五边形分布。长江水自南水北调东线第一期工程济南引黄济青明渠段输水工程设计桩号122+331 处博兴分水闸分水入引水暗渠，经引水暗渠输水至入库泵站前池。博兴水库为中型平原水库，水库设计最高蓄水水位14.98m，相

2、应最大库容3503.05 万 m3，调蓄库容 3241.52 万 m3，设计死水位 4.80m，死库容 261.53 万m3。水库年入库水量4132.79 万 m3，年供水量 3591.57 万 m3，全部为长江水。库区平均地面高程6.10m，库区占地面积6312.83 亩。本标段围坝起止桩号为 6+0507+093、0+0000+700，坝基截渗采用塑性砼防渗墙工艺，防渗墙长度为 1.743km，成墙面积 7.46 万 m2。本试验段桩号 6+0506+120。1.2 工程地质本标段位于黄河南岸，地貌单元上属全新世黄河泛滥冲积平原 , 总体上西南高东北低，地形平坦开阔， 地层以砂为主， 实际

3、施工的地层为上部 0-27.0m 为砂层，主要以细砂、粉细砂为主， 27.0-34.0m 之间为砂壤土，主要以壤土为主，34.0-36.2之间为砂层，主要以中砂和细砂为主，浅黄色、密实，36.2m 以下全部为重粉质壤土，黄褐色、硬塑、含钙质结核较多，密实透水系数小。1.3 施工依据（1）南水北调东线一期工程山东省博兴县续建配套工程施工图纸（2）水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范(sl176-2014) ；（3）水工混凝土施工规范(sl174-2004) ；（4）水利水电建设工程验收规程(sl176-2008) ；- 1 -（5）国家及行业颁布的其他有关现行规范、规程、标准等；1.4 塑性混凝

4、土防渗墙设计试验段设计防渗墙顶部高程为5.8m，防渗墙深度大约40m，厚度 40cm，防渗墙底部插入坝基相对不透水层层壤土1.5m，防渗墙顶部采用粘土与均质坝体相连。墙体材料为塑性混凝土防渗墙，抗压强度3.0 5.0mpa，渗透系数 k 5 10-7 cms，坍落度 1822cm，扩散度 34 40cm。造孔孔斜率要求不大于 3，墙段之间以接头管方法连接。2塑性混凝土防渗墙施工2.1 试验内容及目的 液压抓斗成槽设备、工艺及成槽工效试验； 泥浆性能及清孔效果试验； 接头施工方法、浇筑施工工艺试验；2.2 试验时间及部位试验段拟于 2015 年 8 月 15 日开工，施工桩号 6+050 6+0

5、71，施工轴线长为 21m，共划分 3 个槽段，每个槽段长 7m。2.2 施工临建及施工现场布置导墙临建及施工现场布置见图1。3.3 施工设备施工设备采用 sg40a液压抓斗，抓斗最大张开宽度为2.8m，斗体厚度 40cm的设备进行施工。固壁泥浆配合比和拌制工艺试验在现场制浆池进行，配置2 台专用的旋流制浆泵制浆。3.4 试验资料的收集、整理防渗墙生产性试验安排专职资料员收集试验资料，资料整理按试验的内容与目的和资料整理的规范化格式进行。- 2 -2.4 防渗墙施工2.4.1槽段划分及成槽方法根据斗体张开长度约 2.8m，期槽段长度划分为 7m，期槽段长度为 7m，、期槽段由抓斗三抓直接成槽，

6、墙段连接采用接头管法进行连接， 即清孔合格后下设接头管，在混凝土未初凝时（ 6 8 小时）开始微动接头管，待混凝土初凝后开始起拔接头管形成接头孔。其防渗墙槽段划分见下图。防渗墙“纯抓法”槽段划分图2.4.2 槽段深度防渗墙底部插入坝基相对不透水层层壤土1.5m，深约 40m。2.4.3 固壁泥浆（ 1）泥浆配合比新制泥浆配合比（ 1.0m3）材料用量（ kg）水膨润土碱10001003.0（ 2）泥浆质量控制标准新制泥浆、重复使用泥浆及清孔换浆后泥浆质量控制标准阶段性能指标新制泥浆重复使用泥浆清孔后泥浆比重（ g cm）1.03-1.08 1.151.15粘度（ s）35-5532-7032-

7、50含砂量（ %）0.5-1.5156其他外加剂适量试验方法泥浆测试仪泥浆测试仪泥浆测试仪- 3 -（ 3）泥浆输送及回收泥浆输送采用泥浆泵4 寸管输送到各个工作槽段， 对于浇筑时的泥浆采用泥浆泵直接抽回至回浆池，通过沉淀后进入泥浆池循环使用。2.4.4清孔换浆清孔采用“抓斗捞取法”，即直接用抓斗捞取槽孔内的淤积和大量沉渣，直3至满足设计要求10cm，泥浆三项指标：比重： 1.15g cm，粘度： 18-25s ，含砂量： 6%。接头孔刷洗标准：接头刷子上基本不带泥屑，孔底淤积不再增加。2.4.5墙体材料（1）混凝土配合水泥：淄博鲁中ps a32.5 矿渣水泥；膨润土： 采用山东潍坊膨润土，

8、粘粒含量不小于 55% ，塑性指数不小于60；砂：寿光中砂 , 细度模数 2.68 3.0 ，含泥量不大于1%；石子：青州 525mm, 粒径 525mm ，含泥量不大于1% ；外加剂：滨州美亚建材 my-1高效减水剂混凝土配合比3单位 kgm材料名称水水泥膨润土砂子小石 525mm外加剂用量1451951507708662.60（2）混凝土拌制及运输混凝土为自拌混凝土，由混凝土罐车直接运送至槽口。2.4.6槽孔混凝土浇筑（1）采用泥浆下直升导管法浇筑，导管开浇顺序为自低处至高处，逐管开浇。导管距孔底1525cm，采用压球满管法开浇。（2）浇筑导管距槽孔端头不大于1.5m，混凝土导管间距不大于

9、5.0m。当槽底高差大于 25cm时，导管应布置在其控制范围的最低处。（3）浇筑时严格控制槽内混凝土面高差和导管埋深，以防混浆和夹泥。各导管保持均匀进料，槽孔内混凝土面高差不大于0.5m, 导管埋深宜为1 6m，当- 4 -混凝土面上升较快时导管埋深不宜超过8.0m。（4）浇筑过程中每间隔30min 测一次槽内混凝土面，测点设置在两导管间及槽孔两端头。在开浇和终浇阶段增加测量混凝土上升面次数。（5）槽内混凝土面平均上升速度不小于2m/h.2.4.7成槽质量检查（1）槽孔检查：主要检查孔深、孔宽、孔斜率。孔深：测绳测量法；孔宽：直接测量成槽斗体的厚度；孔斜率：利用抓斗斗体作为重锤直接在孔口量测，

10、然后计算。（2）清孔验收：主要包括孔底淤积、泥浆三项指标。孔底淤积：两次测量法；泥浆三项指标：泥浆检测仪检测。4. 施工布置4.1 塑性混凝土拌合站塑性混凝土拌合站采用 3 120 拌合楼，按照实验室签发并经监理同意的配合比通知单进行 。4.2 泥浆系统泥浆系统由制浆槽、新浆池、回浆池组成，充分考虑泥浆的输送及泥浆的循环，泥浆站储浆能力按最大成槽体积23 倍考虑。泥浆站配置 23 台泥浆泵同时向各供浆点供浆，每槽段配置一台砂浆泵回收。泥浆回收后进入回浆池， 将回浆中的砂土分离、减轻泥浆比重，再汇入泥浆池。回浆池内的沉渣集中回收至废浆池后，再采用罐车外运。供浆主管采用 4 寸管，每 100m左右

11、设一个分流口， 采用 2 寸管接入槽内。 4.3 施工道路施工道路沿导向槽两侧平行布置，一侧为液压抓斗行走平台，由推土机整平并碾压致密后直接作为路面，路面宽约 7m；另一侧布置混凝土运输及汽车吊专用道路，采用建筑砖渣结构，厚度控制在 30cm50cm，路面宽约 8m。4.4 导向槽导向槽在抓斗成槽过程中起着导向的重要作用，又是防止液压抓斗等设备在- 5 -运行过程中产生侧向压力造成槽孔孔口坍塌的重要保护措施。墙体结构还需满足拔管机底座对基础的承载力要求。导墙结构采用“ l”形，按设计及施工经验，导墙高度 1.2m，导墙宽度 0.2m，导墙净空间距0.44m。导向槽采用 c15钢筋混凝土结构，见

12、附图。图 1 导向槽剖面图5 液压抓斗成槽施工方法5.1 施工工艺流程液压抓斗成槽开挖工艺流程见图25.2 槽段划分本试验段采用“抓取法”成槽工艺，均划分为、序槽段，、序槽段开挖长度按 7m控制。5.3 槽孔测量放样根据设计所提供的控制点，采用gps及水准仪现场布置控制网并复核。用坐标法沿防渗墙轴线方向每10m左右定出轴线点，并打入标桩，防渗墙轴线转折处加密布点，放样误差控制在5mm范围内。在距轴线中心约2.0m的安全地带设置“十”字形控制桩，便于校核，桩上标明桩号。 防渗墙轴线测量放样时， 填写“施工测量放样记录表” ；导向槽立模完成后，要对桩位进行复测和验收，满足要求后，浇筑导向槽混凝土，

13、导向槽浇筑完成后，测定导向槽顶部高程，填写“施工测量复测记录表”和“施工测量放样报验单” ，报送监理工程师验收、签字。- 6 -混凝土拌和站修筑施工平台制浆站浇筑导向槽浇筑导向槽安装制输浆设备原材料准备槽段划分放样制备泥浆材料质量检验安装施工设备泥浆储存、输送防渗墙造孔施工泥浆处理混凝土拌制终孔验收弃废浆泥浆净化清孔验收弃废浆泥浆回收混凝土运输混凝土浇筑排渣拔接头管墙体质量检查弃渣外运图 2 液压抓斗成槽开挖工艺流程5.4 导向槽施工导向槽采用“l”形钢筋混凝土浇筑而成， 其轴线宽度比设计防渗墙宽度大4cm。为防止导向槽在施工中变形，在回填槽段会抓斗成槽施工时，相邻两侧的槽段采用木桩下入导向槽

14、内进行限位，防止导向槽在两侧土体压力的作用下导向槽墙体倾斜。导向槽顶部高出施工水位或地下水位不小于 2.0m，且高出地面不小于 5cm；导向槽坐落在较坚硬密实的土层中， 导向槽墙体高度控制在 1.2m左右。导向槽采取立模现浇浇筑钢筋混凝土， 两侧导墙浇筑完成后净空尺寸按大于防渗墙厚度4 5cm控制。导向槽轴线中心与设计防渗墙轴线中心允许偏差为+15mm。5.5 液压抓斗就位液压抓斗行走至施工槽段部位后， 调整机身、提起抓斗使之保持垂直，并将抓斗顺槽中心线对准导向槽轴线。对位后，启动液压抓斗，将抓斗上下活动，检查机身是否平稳。抓斗顺槽中心线与设计槽位轴线偏差不得大于2cm。5.8 泥浆管理- 7

15、 -在挖槽过程中，泥浆与土、地下水接触，会混入一些土渣和电解质离子等，使泥浆受到污染而性质恶化。为确保泥浆的护壁效果和成槽质量，对每批制作的新浆和槽段中被置换后的泥浆进行测试，并按泥浆性能指标进行控制。严重被水泥浸泡污染的泥浆（ph 10）即作废浆处理。成槽开挖后清孔、 灌注混凝土过程中置换的部分泥浆， 通过泥浆泵回收并净化后循环使用。对浇筑混凝土时近混凝土面污染后溢出的废弃泥浆通过排浆沟集中引排至废浆池，防止废弃泥浆溢流，并用罐车运至指定地点倾泄。5.9 挖槽施工挖槽采用液压抓斗成槽机械，槽段长度控制为7.0m 左右，采用“ 3 抓法”施工，先抓槽段两侧主孔，两侧主孔挖至距设计槽底深度约50

16、cm后，再挖中间副孔，主孔内预留的50cm与副孔一起进行清底开挖。成槽开挖过程中，根据仪表显示精度随时进行纠偏，始终保持显示精度在良好范围内。整幅槽段挖到底后进行扫孔， 挖除铲平抓接部位的壁面并铲除槽底沉渣以消除槽底沉渣对将来墙体的沉降。即有次序地由一端向另一端铲挖，每次移动50cm，并使抓深控制在同一设计标高。槽孔开挖过程中，槽孔泥浆面始终保持在导墙面以下 30-50cm。成槽作业施工时，填写防渗墙工程抓斗挖槽机造孔班报，详细记录成孔抓挖工作。钻孔将达到设计深度时， 密切注意成槽过程中的土样， 对照设计勘探资料对所遇到的地层土样比较，并填写地层的分层深度、取样时间等标签， 标签填写好后装袋保

17、留。表 4成槽检查项目及质量标准序 号检 验 项 目检 验 方 法质 量 标 准1槽 口 中 心 差现 场 测 量3cm2终 孔 深 度测 绳不 小 于 设 计 深 度 ， 至 壤 土 层 内 不 小 于 1m3孔 斜 率重 锤 法不 大 于 0.4%4槽 口 宽 度抓 斗 斗 体满 足 设 计 要 求 （ 含 接 头 厚 度 ）宽 度保 证 一 、二 期 槽 孔 接 头 孔 的 两 个 孔 位 中 心5套 接 厚 度 在 任 一 深 度 的 偏 差 值 不 得 大 于 设 计 墙 厚的 的 1/3- 8 -5.10 清孔（1）槽段成槽开挖至设计深度并经监理工程师确认后，将抓斗放入槽底，捞去槽

18、底浮土，然后下入 200mm钢导管，采用正循环法清孔。泥浆泵管直接与钢导管头连接， 向槽孔内补充新制泥浆， 利用压力将槽底泥浆及沉渣置换， 当达到表 5 的质量标准后结束清孔。 清孔时孔内泥浆面应不低于槽口下 1.0m，且高出地下水位 2.0m 以上。表 5清孔检查项目及质量标准项次检查项目质量标准检查方法1沉淀厚度 (mm)100标准锤量孔内排除或抽出的泥浆手摸无2 3mm手摸观察颗粒膨润土泥浆密度 (g/cm3)不大于 1.15比重称2清孔后泥浆指标32-50马氏漏斗粘度 (s)含砂率 ( )不大于 6含砂率计（2）对二期槽，在清孔换浆前或清孔过程中用钢丝刷子钻头清除槽段两侧接头混凝土壁上

19、的泥皮，至刷子钻头不带泥屑、孔底淤积不再增加为止。（3）清孔内 4 小时内未能开始浇筑混凝土时，再次对孔内淤积情况进行复测，在淤积符合规范及设计要求时可以进行混凝土的浇筑；如孔底淤积超标，进行二次清孔，直至孔内淤积符合设计及规范要求。6. 塑性混凝土浇筑方法6.1 浇筑前准备工作（1）完成清孔验收工作。（2）配管。根据孔深编排各根导管的管节组合，并记录好导管下设顺序、每根导管根数、各管节的长度、导管实际下设情况、开浇情况等。（3）备足各种专用器具、零配件，并留有备用。（4）对混凝土拌合设备、运输车辆以及与各种浇筑机具（包括起重机、隔水球、漏斗等）进行仔细地检查和保养。- 9 -（5）维修现场道

20、路，清除障碍，保证全天候畅通。（6）组织准备。对混凝土搅拌、运输、槽口灌注等各岗位进行分工，并明确各岗位任务和职责。6.2 混凝土试验混凝土配合比委托山东省水利工程建设质量与安全监测中心站经试验确定。混凝土主要物理性能指标：入槽坍落度18 22cm，墙体材料抗压强度2.5mpa；渗透系数小于 510-7 cm/s，允许渗透比降大于60，混凝土初凝时间不小于6h，终凝时间不大于24h。6.3 导管结构及下设6.3.1导管结构水下混凝土灌注选用插扣接头的钢导管。钢导管内径与防渗墙墙厚及混凝土浇筑速度相适用，不宜小于最大骨料粒径的6 倍，本试验段采用200mm导管，管壁厚度一般为35mm，其内壁应光

21、滑、圆顺，内径一致，接口严密。导管尾管长度宜为 3.0 4.0m，中间每节长度宜1.5m 或 3.0m，上部配 1 2 节长 0.5m、1.0m、1.5m 的短管，根据孔深进行调整。6.3.3导管配置配置导管时根据各槽孔的孔深、导槽顶至管架的距离来计算单根导管的长度，其中，导管下端管口距孔底的距离一般30 40cm。短导管配置在上部。6.3.4导管下设下设导管时要防止碰撞槽孔壁， 导管对正槽孔中心慢慢下设， 各管节间连接要安放“ o”形密封圈，并检查每管节间连接紧扣。导管支撑架用型钢制作，支撑架支垫在导槽两侧的方木上，方木放置平稳。导管全部下入孔内后，放到孔底后核对导管长度及孔深，然后提起 3

22、040cm，开始浇注水下混凝土。导管的顶端配有混凝土漏斗， 其高度要便于混凝土的卸料。 漏斗的容积要足以保证卸料时混凝土不会溢出。6.4 混凝土拌制及运输6.4.1拌制前的准备工作（1）由试验人员根据监理工程师批准的室内混凝土配合比、骨料含水量及- 10 -搅拌机的容量， 计算出搅拌一盘混凝土所需砂、石、粘土、膨润土粉、水、水泥、外加剂的重量，填写施工配料单。（2）检查混凝土搅拌机和上料设备，校准配料计量装置。（3）准备足够的砂、石、水泥、粘土、膨润土、外加剂等材料和装载、取样、测试工具。6.4.2混凝土拌制（1）投料：投料应按照经监理工程师审批的“混凝土开仓报验单”进行。（2）搅拌：搅拌时间

23、一般为2min。（3）计量：采用电子称自动计量。液体外加剂采用流量计计量。（4）检查和调整：在混凝土拌制过程中，根据混凝土坍落度、扩散度和砂石骨料含水量的检测结果、环境条件、工作性能要求等及时调整施工配合比。每槽段混凝土拌和过程中，由搅拌操作人员填写混凝土搅拌生产记录表。6.4.3混凝土运输混凝土运输采用混凝土拌和车运输， 混凝土拌合车从拌和站开出后在较短时间内达到灌注现场，保证单槽在首盘混凝土初凝前灌注完毕。混凝土在运输过程中不得漏浆和离析。 混凝土运至灌注地点时， 检查其均匀性和坍落度， 如不符合要求进行第二次拌和， 二次拌和后仍不符合要求时作为废料处理。制作混凝土搅拌车专用上料平台， 使

24、搅拌车出料口与导管漏斗对接， 便于混凝土来料后直接流入导管内浇筑。 为防止同一槽段导管浇筑时因下料不均造成槽内混凝土上升面存在较大高差， 两根导管采用同一集料斗分料， 制各导管均匀下料，控制槽内混凝土面高差小于 0.5m，6.5 混凝土灌注6.5.1混凝土开浇阶段施工措施开浇采用压球法进行混凝土灌注。 导管下设后在导管内放置略小于导管内径的隔离胶球作为隔离体，隔离泥浆与混凝土，然后在导管上口设置一个储料斗，在储料斗内出口上放置一个盖板。开浇前，将混凝土储料斗灌满 ( 储料斗容积满足导管内容积及封埋导管不小于 1.0m 深的方量 ) ，使导管底部一次埋入混凝土面以下 1.0m 以上。- 11 -

25、接泥h头浆管h混凝土导3管2h1h(l-2d)/2初浇混凝土示意图当储料斗内的混凝土量已满足初灌要求时，拔出储料斗内出口上的盖板， 同时打开储料斗上的放料闸门，使混凝土连续进入导管， 迅速地把隔水栓及管内泥浆压出导管，同时将槽孔旁边的混凝土搅拌车内剩余的混凝土不断灌入储料斗内而使混凝土连续地灌入桩孔内。6.5.2混凝土灌注阶段施工措施（1）灌注混凝土一旦开浇后，保证连续进行，不得中断，并始终使导管埋入混凝土中足够深度，保证导管拆卸后导管埋入混凝土的深度不小于1m，以防止将导管拔出混凝土面；同时导管埋入混凝土中的深度不大于6m，以免出现堵管或铸管事故。混凝土灌注期间使用16t 或 25t 汽车起重机吊放、拆卸导管。（2）灌注过程中，密切注意孔口情况，若发现孔口不返浆，应立即查明原因，采取相应的措施处理。（3）提升导管时应保持轴线竖直、位置居中。如果导管卡挂槽壁，可转动导管，使其脱开，然后再提升。（ 4）每隔30min测量一次槽孔内混凝土面深度( 灌注后期缩短间隔时间至15min) ，并及时填写导管拆卸记录混凝土浇筑记录表，指导导管的拆卸工作。（5）混凝土连续灌注，混凝土面上升速度控制在2m/h以上，遇特殊情况须间歇时，间歇时间应根据具体情况确定，但不宜大于30m