低弹模混凝土防渗墙施工质量控制

房利挺,陈文亮,黄建超

(1.宁波杭州湾新区海洋水利管理中心,浙江 宁波 315336;2.浙江省水利河口研究院,浙江 杭州 310020)

1 问题的提出

低弹模混凝土防渗墙是相对普通混凝土防渗墙而言具有较低弹性模量(弹性模量小于10000MPa)的混凝土防渗墙,因此在坝体中适应不均匀受力及相应的变形能力更强,能使防渗墙墙体自身的应力状态得到较大的改善。在浙江省近几年实施的一些土石坝除险加固中低弹模混凝土防渗墙得到了广泛应用,并已成为病险土石坝坝体防渗处理的主要措施之一。

防渗墙工程是重要的隐蔽工程,需要通过严谨的施工和有效的质量控制确保施工质量。低弹模混凝土防渗墙施工质量控制与普通混凝土防渗墙施工质量控制相似,但也有其特殊性。本文在分析总结混凝土防渗墙施工质量控制方法的基础上,针对浙江省土石坝病险水库除险加固工程中大量采用的低弹模混凝土防渗墙,探讨了其施工质量控制技术,为低弹模混凝土防渗墙施工提供参考。

2 防渗墙成墙质量控制

混凝土防渗墙施工质量主要与施工用泥浆、原材料及混凝土拌和物、混凝土与泥浆的密度差、造孔工艺、孔斜、导管间距及埋深、导管底高差、混凝土浇筑速度、孔底淤积厚度等因素有关,每个因素若不满足要求或检测不准确,都会影响防渗墙的施工质量[3]。

造孔泥浆密度、黏度、稳定性、含砂量等要求,孔斜,清孔泥浆比重、黏度和含砂量,孔底淤积厚度,混凝土原材料计量、拌和时间、坍落度、扩散度,混凝土运输过程质量,泥浆下混凝土浇筑的导管配置、导管布设、导管埋深、混凝土浇筑速度要求等,SL 174—96《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》和DL/T 5199—2004《水电水利工程混凝土防渗墙施工规范》已明确了此部分的质量要求、检测方法和标准。低弹模防渗墙混凝土造孔、清孔、混凝土浇筑的质量要求与普通混凝土防渗墙并无差别,低弹模混凝土防渗墙成墙质量控制应按上述规范要求执行,而防渗墙的中心线及高程、槽段划分、嵌岩深度、混凝土物理力学性能等则应满足设计要求。

3 防渗墙混凝土浇筑质量控制

3.1 混凝土原材料及拌和物质量要求

低弹模混凝土防渗墙除满足设计提出的抗压强度、弹性模量、抗渗性能等指标要求外,拌和物还应具有良好的工作性以满足施工要求。低弹模混凝土防渗墙所用原材料及混凝土拌和物应满足以下要求:

(1)水泥选用普通硅酸盐水泥,标号不低于32.5,选用的水泥必须符合现行的国家标准。

(2)砂子选用天然纯净的河砂,以中、粗砂为宜。石子应优先选用天然的卵石和碎石,级配良好,最大骨料粒径一般不大于20 cm。

(3)混凝土拌和物必须具有良好的和易性和流动性,坍落度为18～22 cm,扩散度为34～40 cm。

混凝土浇筑质量对防渗墙墙体质量起着至关重要的作用,施工前,必须进行混凝土配合比设计,通过试验优选配合比,以确保工程质量。不具备试验条件的施工单位应委托具备条件的试验单位进行配合比试验。配合比设计时,根据初定的配合比,通过对不同的水胶比、砂率和不同的膨润土、外加剂掺量下的防渗墙混凝土进行性能试验,在满足设计要求的前提下,综合考虑结构安全性、耐久性、方便施工和降低造价等因素,从中选出最适宜的防渗墙混凝土配合比,供工程选用[4]。配合比设计时应确定以下基本参数:

(1)水胶比。水胶比对低弹模混凝土防渗墙许多性能都有影响,是决定混凝土强度、抗渗性及耐久性等最重要的参数,在满足施工要求的前提下,选择合理的水胶比,不宜大于0.65。

(2)用水量和水泥用量。用水量主要根据混凝土拌合物的坍落度、粗骨料最大粒径、外加剂等,水泥用量主要根据水胶比及用水量。

(3)砂率。砂率主要根据砂的细度模数、骨料品种、品质、水胶比等确定,低弹模混凝土一般砂率较大。

(4)膨润土掺量。低弹模混凝土中一般掺入颗粒较细、膨胀指数较高的钠基膨润土,从而降低混凝土弹性模量,并提高混凝土的抗渗性能。

(5)外加剂掺量。低弹模混凝土掺入适量的外加剂主要是为了减少胶凝材料用量节约成本,并改善混凝土的和易性,一般选用缓凝型高效减水剂。

3.2 混凝土原材料及中间产品质量控制

通过质量检测控制混凝土原材料及中间产品的质量,分3个层次进行。施工企业试验室按国家、行业规范的内容、数量自行检测;监理工程师按施工企业试验室检测内容平行抽检试验数量的10%～20%;检测单位按施工企业试验室检测数量的2%左右检测工程原材料及产品质量。

3.2.1 原材料质量检测

3.2.1.1 水 泥

工程所用水泥应有出厂合格证和试验报告。施工单位、监理单位和业主必须按批次对其复检,主要检测指标有:体积安定性、凝结时间、细度、标准稠度用水量、强度等,检测指标应符合有关标准的要求。

施工单位自检频次:每批次中200～400 t为一取样单位,如不足200 t也作为一取样单位。

3.2.1.2 骨 料

细骨料检测指标主要有:细度模数、黏土、淤泥及细屑含量、有机质含量等;粗骨料检测指标主要有:含泥量、压碎值、针片状颗粒含量以及超径和逊径等。骨料的检测指标应满足设计和有关施工规范的要求。

施工单位自检频次:每400 m3或600 t为1次,不足400 m3或600 t也为1次;且每季度至少1次。

3.2.1.3 外加剂

外加剂检测指标主要有:含固量、细度、砂浆减水率、净浆流动度等指标。

施工单位自检频次:掺量大于或等于1%的外加剂以100 t为1批,掺量小于1%的外加剂以50 t为1批,掺量小于0.01%的外加剂以1～2 t为1批,一批进场的外加剂不足1个批号数量的,应视为1批进行检验。

3.2.1.4 膨润土

膨润土检测指标主要有:膨胀指数、过筛率、含水率等。

3.2.2 混凝土中间产品物理力学性能检测

3.2.2.1 检测项目

SL 174—96《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》规定:墙体材料应满足设计提出的抗压强度、抗渗性能及弹性模量等指标要求;DL/T 5119—2004《水电水利工程混凝土防渗墙施工规范》规定:墙体材料的性能主要检查28 d龄期的抗压强度和抗渗性,有要求时,也可以对28 d龄期的弹性模量进行检查。

相对普通混凝土防渗墙,低弹模混凝土防渗墙更需注重混凝土弹性模量,因为弹性模量的大小直接影响防渗墙与周围土体之间协调变形能力,但是低弹模混凝土防渗墙的强度与弹性模量在实际配合比设计时合理的匹配关系较难确定。因此设计单位在确定强度与弹性模量指标时一定要经过坝体的应力应变分析。

低弹模混凝土防渗墙混凝土物理力学性能检测一般是对设计提出的抗压强度、弹性模量、渗透系数、水力坡降、抗拉强度等指标进行检测[5]。除在机口取样检测混凝土物理力学性能外,还应在防渗墙成墙后通过钻芯取样法检测混凝土物理力学性能。

3.2.2.2 施工自检数量

抗压强度试件每100m3成型1组,每个墙段至少成型1组;抗渗性能试件每3个墙段成型1组;弹性模量试件每10个墙段成型1组;抗拉强度试件每5个槽孔分别成型1组[5]。

3.2.2.3 取样及检测方法

混凝土成型试件宜在槽口取样,也可在机口取样。

混凝土物理力学性能检测按SL 352—2006《水工混凝土试验规程》进行。

3.2.2.4 质量评价标准

因目前水利工程尚无专门的低弹模混凝土防渗墙质量评定标准[6],质量评定参照普通混凝土防渗墙质量评定标准执行。试块抗压强度满足SL 176—2007《水利水电工程施工质量检验与评定规程》合格标准,弹性模量、抗拉强度、渗透系数、水力坡降等指标应满足设计要求。

3.3 防渗墙混凝土成墙质量检测

混凝土防渗墙成墙后应进行墙身质量检测,主要检测内容有墙体的均匀性、完整性、可能存在的缺陷和墙段接缝等,一般采用钻孔取芯法和超声波法相结合的方法,在成墙1个月后进行。

防渗墙成墙质量检测时尤其要重视墙底沉渣的检测,如果沉渣厚度不能满足要求,则水库依然存在渗漏隐患。可采用超声波法进行检测,如果沉渣厚度不能满足要求则可通过灌浆手段对墙底进行防渗处理。

4 结 语

(1)SL 174—96《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》和DL/T 5199—2004《水电水利工程混凝土防渗墙施工规范》对混凝土防渗墙施工质量控制有明确的规定,低弹模混凝土防渗墙施工质量控制应参照规范执行。

(2)影响混凝土防渗墙施工质量的因素众多,施工过程中需对每个因素进行严格的质量控制,确保施工质量。

(3)施工质量检测分3个层次进行,施工单位自检、监理平行抽检、第三方检测。

(4)弹性模量是低弹模混凝土防渗墙的重要力学参数,在混凝土物理力学性能中尤其要注意弹性模量和强度的匹配。

[1]中国水利水电基础工程局.SL 174—96水利水电工程混凝防渗墙施工技术规范 [S].北京:中国水利水电出版社,1996.

[2]中国水利水电基础工程局.DL/T 5199—2004水电水利工程混凝防渗墙施工规范[S].北京:中国电力出版社,2005.

[3]薛云峰.混凝土防渗墙质量控制及检测技术研究 [R].长沙:中南大学,2007.

[4]黄荣卫.低弹模混凝土防渗墙在土石坝工程中的应用[J].大坝与安全,2006(3):50-55.

[5]范国平,陈文亮.城头水库除险加固工程低弹模混凝土防渗墙施工质量控制与检测[J].浙江水利科技,2011(3):56-58.

[6]华伟南.坝体低弹模混凝土防渗墙质量安全控制研究[J].浙江水利科技,2010(1):54-58.