使用永久性胎模的现浇塑性混凝土防渗心墙施工

摘要： 通过对武定己衣水库塑性混凝土防渗墙施工的描述，阐述使用永久性浆砌石模板的塑性混凝土防渗墙的新技术，这种塑性混凝土防渗墙施工方式，减少了碾压对混凝土的扰动破坏，降低了混凝土浇筑的难度. 既加快了进度，还节省了成本，而且解决了场内施工道路的问题，带来良好的经济效益。

Abstract： Through the description to Wuding Jiyi Reservoir on plastic concrete impervious wall construction， expounds on the use of the new technology of permanent masonry template of the plastic concrete anti-seepage wall. The construction of plastic concrete anti-seepage wall， reduces the concrete disturbance destroy of roller compaction， and the difficulty of concrete pouring. Not only speeds up the progress， but also saves the cost， solves the problem of road construction， and brings better economic benefit.

关键词： 永久性胎模；塑性混凝土防渗墙；施工；效益

Key words： permanent mould；plastic concrete impervious wall；construction；benefit

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）08-0128-04

1 概述

塑性混凝土是一种以膨润土、粘土等掺合料取代普通混凝土中大部分水泥而形成的柔性防渗墙体材料，由于用粘土和膨润土取代了普通混凝土中的大部分水泥，使得混凝土防渗墙具有了适应墙体周围土体的变形模量，也能较好地适应地基的变形，大大地减小墙体内应力，避免了墙体开裂，节约水泥用量，也大大提高了防渗心墙的安全性，近年来得到推广和应用。

从目前的工程实践来看，大多数心墙均为先成槽，后浇筑塑性混凝土，坝壳料同时填筑，而同时浇灌混凝土的案例很少，因此，如何解决填料与浇筑的矛盾是保证质量的关键。

2 工程概况

己衣水库位于云南省楚雄州武定县金沙江南岸一级支流己衣河的法保峡谷，峡谷深300m的中，两岸为绝壁和倒崖，场内施工道路只能从上游跨越防渗墙。水库枢纽工程由大坝、已建输水隧洞和新建泄洪洞等组成。水库总库容1260.2×104m3，为中型Ⅲ等工程。现浇塑性混凝土防渗高40m、厚80cm在云南省的水利建设中尚属首例。

3 适用范围

永久性浆砌石模板塑性混凝土防渗墙的施工方法适用于土石坝填筑心墙为塑性混凝土的工程；特别适用于土石坝填筑过程中，只能从上游或下游运输坝壳料的情况。

4 工程特点及设计要求

己衣水库混凝土防渗墙的特点是，模板为浆砌石，由于模板自身有足够的刚度和强度，因此，塑性混凝土浇灌完毕，可组织上一层浆砌石模板的施工及大坝填筑，既保证了现场施工的连续性，又提高了工效。对坝壳料填筑时需要跨越心墙的工程，其填筑区道路布置困难的问题就容易解决。

大坝防渗墙结构为塑性混凝土防渗墙，设计墙厚0.8m，28天抗压强度值为10MPa，弹性模量E=12000～19000MPa，抗渗等级为W8（S8），渗透系数K≤1×10-7cm/s，扩散度为34～40，入仓坍落度为20～24cm，坍落度保持在15cm以上的时间不小于1小时，初凝时间不小于8小时，终凝时间不大于48小时。

5 工艺原理

以浆砌石为模板，土工膜及塑性混凝土为防水层，通过分层分段循环往复施工，直至坝顶，使填筑区道路布置方便灵活，工序搭接科学合理，极大地提高工作效率。主要内容如下：首先砌浆砌石，一边砌筑一边填筑碾压好背后的坝料；其次抹面、清仓、铺土工膜、安装水平垂直止水和端头模板；最后混凝土浇筑。

6 施工工艺流程

施工准备浆砌石模板砂浆抹面土工膜铺设止水铜片安装仓面清理塑性混凝土浇筑混凝土养护进入下一循环。

7 塑性混凝土防渗墙施工

7.1 场地规划 进行防渗墙施工前，先根据施工场地的地形及混凝土浇筑的要求，对场地进行合理的布置。己衣水库防渗墙工程是这样布置的：混凝土拌和站布置在浇筑仓面外已填筑好的大坝施工平台上。施工用电由现场配电柜接入。混凝土浇筑原材料从砂石料加工场运至拌和站旁进行储备。施工用水采用？准40mm的胶管从大坝施工供水管引接，顺混凝土防渗墙布置。

7.2 施工准备 施工前准备主要有：永久性浆砌石模板施工、混凝土搅拌机的安装、原材料的备料、施工平台平整、砂浆抹面、土工膜的设置与拼接、堵头模板的安装、供水供电以及人员就位等准备工作。

7.3 分层分段 根据设计的技术交底，进行测量放线确定防渗墙的具置。根据设计要求，每层浇筑高度为2.7～3.0m，每段浇筑长度为12～20m。

7.4 仓面形成与处理

7.4.1 永久性浆砌石胎模 永久性浆砌石胎模厚50cm，按设计要求采用M7.5砂浆砌筑，砂浆要饱满，平面轴线与防渗墙轴线平行，浆砌石模板内墙竖直，顶面平整，中心线与防渗墙轴线重合，浆砌石模板内侧间距设计为80cm，为了保证混凝土宽度，砌筑时浆砌石模板内侧间距需进行适当的调整，放宽4～10cm；浆砌石模板外侧填筑砂石混合过渡料，宽2m，60cm厚填筑一层，采用振动压实。

7.4.2 堵头模板安装 堵头模板采用木模，外侧用？准40mm的钢管进行支撑和固定。模板内侧应光滑、平整，并涂刷脱模剂。

7.4.3 仓面处理 在进行混凝土浇筑前，要进行浇筑仓面的处理。首先要对上游内侧砌石面进行抹面，抹面砂浆标号为M7.5，抹面后要表面光滑、平整，并按设计要求进行复合土工膜的设置，土工膜采用热熔焊法和胶黏法综合拼接。下游内侧铺设油毡。水平面处理时要对前次浇筑的混凝土表面进行凿毛，去除表层乳皮，直到微露粗砂，用空压机风管吹风清理干净。然后安装止水条，并用小铁钉固定。浇筑混凝土前需洒水浸润。仓面的处理经监理验收合格并签发开仓证后，方可进行防渗墙的混凝土浇筑。

7.4.4 特殊位置处理 在塑性混凝土防渗墙与两岸坡接触时，要深入基岩内1m。基岩有强风化时，要把强风化清除并深入新鲜岩石内1m。若与岸坡基岩接触部位有溶洞、裂隙时，则要清理干净溶洞或裂隙内的充填物，经设计及监理同意，用C15埋石混凝土进行填充。岸坡基岩部位也进行冲洗，直至通过监理验收。

7.5 塑性混凝土浇筑

7.5.1 塑性混凝土拌制及运输 己衣水库防渗墙工程的塑性混凝土是由施工方在施工现场自行加工生产。根据塑性混凝土施工配合比和最佳施工参数，在搅拌站用台称将水泥、砂子、碎石、膨润土称量后加入搅拌机，进行搅拌。塑性混凝土中掺加的膨润土及时检测塑性指标并不得低于30%。拌和采用滚筒式搅拌机拌制，由于搅拌站离浇筑面很近，运输采用三辆手推车进行水平运输，溜槽入仓，要确保塑性混凝土的坍落度和扩散度损失较小。

7.5.2 塑性混凝土浇筑 堵头模板安装完成、仓面清理结束并经过验收合格后，即开始进行混凝土浇筑。混凝土水平运输采用手推车，垂直运输采用溜槽入仓，混凝土面要水平上升。浇筑高度每50cm进行一次振捣，振捣采用插入式振捣器，并深入下层混凝土5cm以上，边角振捣要密实，防止出现蜂窝或麻面。浇筑过程中，要每隔30min左右测量一次混凝土面高度，发现混凝土面高差大于20cm时要及时采取措施进行调整，以防浇筑仓中混凝土产生横向流动，并及时核对浇筑方量是否有偏差，发现问题及时解决。浇筑过程中不定时抽查混凝土的塌落度、扩散度及和易性，不合格的混凝土严禁浇入防渗墙中。终浇时混凝土面要与永久性浆砌石胎模顶面相平，入仓溜槽要随时移动，以利于控制浇筑过程中混凝土面不至高差过大。

7.6 接缝处理 在塑性混凝土防渗墙分层分段的接缝处要进行处理。水平接缝采用安装BWⅡ型止水条，止水条安装前，利用十字镐对上层混凝土表面进行凿毛处理，去除表层乳皮，要微露粗砂，并设置一道安装BWⅡ型止水条的槽。止水条安装利用小铁钉固定，接头搭接长度不少于10cm。

垂直缝采用安装止水铜片与沥青油毡处理，止水铜片搭接采用双面焊接，搭接长度为2cm，焊接接头经检查表面光滑、无砂眼或裂纹，不渗水。沥青油毡为二毡三油，预先采用加热融化的沥青进行处理，再固定在夹缝处。

7.7 检查验收 塑性混凝土浇筑过程中检测坍落度，拌合料利用台秤进行称量。完工后，根据设计规范要求将塑性混凝土的试块进行抗压、抗渗、弹性模量实验。

7.8 场地清理 防渗墙混凝土浇筑完一仓后要进行拌和站搬迁，搬除的过程中防止破坏防渗墙，水、电线路的拆除和管线保护。将全部混凝土浇筑使用工具清理出场，做到人走场地清。

8 施工要点

8.1 施工准备

①施工材料的运输和储备。浆砌石集中至砌筑位置附近，砂石骨料则从加工场运输至搅拌站旁。

②防渗墙混凝土浇筑仓面的清理要通过相关部门的验收。浇筑开始前要在现场安装好搅拌站，水路畅通、电路安全正常。堵头模板要牢固，位置正确，不倾斜，缝隙堵塞要严密。在现场安置台秤，以便进行原材料称量。施工人员数量需满足施工强度与进度。

③由于大坝心墙比较长，坝体高度均在30m以上，施工前，对心墙水平方向要进行分层，垂直方向要进行分段。心墙分层的高度与大坝分层回填的厚度相匹配，一般分层的厚度为回填厚度的3～5倍；分层分段的划分需经设计方认可。

8.2 浆砌石模板

①所用石料应坚硬，无裂纹，石料外表无泥土等污染物。

②毛石砌体的灰缝厚度宜为20～30mm，砂浆应饱满，石块间较大的空隙应先填塞砂浆后用石块嵌实，不得采用先摆石后塞砂浆或干填石块的方法。

③砌筑第一批毛石时，应先座浆，并应选用有较大平面的石块，先铺砂浆，再砌毛石，毛石的大面朝下。

④砂浆初凝后，如移动已砌筑的石块，应将砂浆清理干净，重新铺浆砌筑。

⑤浆砌体与塑性混凝土结合面要平整，表面用水泥砂浆抹平，抹面砂浆采用M7.5，砌石时，要考虑粉刷层的厚度，以防止塑性混凝土尺寸不足。

⑥浆砌石胎膜砌筑时平面轴线必须与防渗墙轴线平行，内墙竖直平整，顶面平整，中心线与防渗墙轴线重合。

⑦一边砌石一边将墙背的填料填筑碾压，可有效地减小浆砌石的侧压力，使坝面各工序能有序地开展。

8.3 土工膜铺设 为了达到更好的防渗效果，紧贴防渗墙上游侧布置复合土工膜（800g/m2），复合土工膜要求无针眼、疵点，厚度均匀，工织物无裂口、孔洞、裂纹和退化变质等材料。土工膜铺设时由于长度过长，不能一次性完全铺设，只能在每次混凝土浇筑前进行铺设，且只能把即将要浇筑的部分铺设好。铺设和拼接由专业人员进行，拼接时采用热熔焊法和胶黏法综合拼接，拼接部位质量检测采用“充气法”，设计充气压强为0.05～0.2MPa。为防止浆砌石胎膜的边角刺破土工膜，在铺设土工膜前按要求采用M7.5砂浆进行抹面，使其表面平整。

8.4 止水铜片安装、仓面清理 在混凝土的水平接缝面安装橡胶止水条，止水条接头处搭接长度为10cm。纵向接缝安装止水铜片要求平整，表面的浮皮、锈污、油渍均应清除干净，搭接采用双面焊接，搭接长度为2cm，焊接接头表面光滑、无砂眼或裂纹，不渗水。

仓面清理时要把下层混凝土表面凿毛，去除表层乳皮，微露粗砂。采用十字镐人工凿毛去除表层乳皮，人工清理凿毛垃圾后，再进行清扫，最后用空压机吹干净。在凿毛时不得破坏土工膜。

8.5 塑性混凝土浇筑

①为了使混凝土的弹性模量达到设计要求，在配料时须用台秤称量所加材料，特别是膨润土的掺入量。

②严格控制搅拌时间，每次拌制时间为2～3分钟。

③由于防渗墙的长度最长为140m，最短为80m，高度为40m，为了便于浇筑，必须按12～20m分一段、2.7～3.0m分一层进行浇筑。

④混凝土浇筑时必须均匀上升，浇筑时不得间断。

⑤混凝土振捣时每50cm高度分一层振捣一次，不得一次性浇筑满后再振捣。振捣时必须深入下层混凝土5cm以上，不得超振、漏振。

⑥为了保护心墙，须在防渗心墙上、下游填筑砂石混合过渡料。过渡料必须按60cm厚一层分层碾压，不得一次性碾压，每次碾压后取样检测碾压质量。

9 质量控制

9.1 质量控制标准 防渗墙工程是重要的隐蔽工程，尤其是塑性混凝土防渗墙的强度和弹性模量等力学指标一般不宜通过打孔取芯检测，为确保施工质量，需要进行严格的施工和有效的质量监控。

①浆砌石胎膜施工质量执行《砌体工程施工及验收规范》。浆砌石内墙宽度允许偏差为+2cm。

②塑性混凝土施工质量及其材料执行《水工混凝土试验规程》，《水工混凝土施工规范》，《水工混凝土砂石骨料试验规程》，《通用硅酸盐水泥》，《水工混凝土外加剂技术规程》，《混凝土结构工程施工质量验收规范》。

③防渗墙施工质量执行《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》，《水利水电建设工程验收规程》，《水利水电工程施工质量评定规程》。

9.2 过程质量控制

①现场拌制混凝土时，严格按照设计的配合比拌制，用台秤控制材料用量，采用现场检测其坍落度的方法进行现场混凝土质量控制；

②每层接缝面按设计要求进行凿毛处理，去除表层乳皮，微露粗砂，清理干净后洒水湿润，在浇筑第一层混凝土前，均铺设一层水泥砂浆，以保证混凝土与基岩和老混凝土施工缝面的良好结合。

③混凝土入仓每50cm高振捣一次，上层振捣时均深入到下层混凝土5cm左右，振捣间距为30cm左右，每次振捣直到砼不再明显下降，不出现气泡，并开始泛浆为止。

④水平接缝面安装了BWⅡ型橡胶止水条（20×30mm），止水条接头搭接10cm，用水泥钉固定；纵向接缝安装止水铜片（厚1.2mm，宽60cm），铜止水片平整，表面的浮皮、锈污、油渍均被清除干净，焊接接头经检查表面光滑、无砂眼或裂纹，不渗水。

⑤每次在混凝土浇筑前均经监理人检查合格，并签发混凝土浇筑开仓证以后方可浇筑。混凝土浇筑时保证有质检人员在现场监控，直到混凝土浇筑完毕，确保混凝土浇筑的连续性。

⑥永久性浆砌石模板用砂浆要饱满，平面轴线与防渗墙轴线平行，内墙竖直，顶面平整（用水平仪进行控制），中心线与防渗墙轴线重合。

⑦复合土工膜应无针眼、疵点，厚度均匀，工织物无裂口、孔洞、裂纹和退化变质等。由专业人员进行铺设和拼接，拼接部位质量检测采用“充气法”，质量检测严格实行“三检制”。

9.3 质量保证措施

①建立工地实验室，配备专职质检人员进行现场工程施工质量控制与管理，且由第三方质量检测部门进行专门的质量检测。

②为保证塑性混凝土不变形弯曲，浆砌石胎膜砌筑前用全站仪控制其内侧边线，在砌筑时拉水平线和吊铅垂线进行控制，以保证墙体在一直线上并铅垂。

③为保证质量，抗压强度每浇筑一次取样一组，抗渗和弹模每两个浇注高度（5.4～6m）取样一组。用台秤严格控制材料用量。

④所有施工中的质量控制都严格实行“三检制”，施工方检测合格后再请监理方检查验收，经监理验收合格后，才进行下一工序的施工。

10 效益分析

本工程中把支撑混凝土的模板改为浆砌石永久性胎膜，不仅避免了材料的浪费，减少了现场石料的堆积和外运，为现场的施工提供了一个良好的平台，还节约了时间、缩短了工期，减少了碾压对混凝土的扰动破坏，解决了场内施工道路。浆砌石永久性胎膜的使用减少了混凝土的水平运输，又由于浇筑时分层、分段进行，降低了混凝土墙体的变形破坏，混凝土浇筑高度的降低使得安全与质量更有保障。路口段的混凝土在浇筑时均低于浆砌石顶部30cm，混凝土浇筑完成后用长4m、宽2m、厚2.5cm的锰板盖上，大型机械就可直接通行，这样机械设备人员均不会造成窝工，施工成本也就大幅度的得到降低，整个工程节约投资约500多万元。这些都为以后类似情况下的水利水电规划建设提供了可靠的依据和技术指标，新颖的工法技术将促进塑性混凝土防渗心墙工程施工的技术进步，具有明显的社会效益和环境效益。

本工程和其他同类的工程相比，由于浆砌石永久性胎膜的采用，而且是就地取材，不仅节省了大量成本，且缩短了工期，减少了材料的浪费和转运，在环境保护时也减少了剩料的处理过程，节省了环保的开支。浆砌石永久性胎膜的采用使得成本与施工难度同时降低。塑性混凝土防渗墙具有在低强度和低弹性模量下适应地基应力变化的特点，确保墙体不被外力破坏，而不需提高混凝土的等级或增加钢筋笼，故能大大节省工程投资，且塑性混凝土本身的水泥用量也较少，从各个方面来说都具有良好的经济效益。

11 结束语

由于在己衣水库中使用了永久性的浆砌石胎模这一新的塑性混凝土防渗墙施工方式，既节省了成本，也降低了混凝土浇筑的难度，不仅节约了时间、减少了碾压对混凝土的扰动破坏，而且还解决了场内施工道路的问题。由于这样的改进使得成本与施工难度同时降低。这样成功的应用实例，为以后类似工程的施工提供了很好的参考，值得大力推广。

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