分析塑性混凝土防渗墙在水利水电工程中的应用

发表时间:2020/11/20   来源:《基层建设》2020年第20期   作者:张彪
[导读] 摘要:针对塑性混凝土防渗墙来说,其属于一种先进的防渗技术。
        中国水利水电第九工程局有限公司
        摘要:针对塑性混凝土防渗墙来说,其属于一种先进的防渗技术。基于我国工程建设水平不断提高的背景下,针对塑性混凝土防渗墙的分析也在与日俱增,尤其是在我国水利水电工程当中得到了广泛的使用,比如老坝的施工、一些围堰的施工等,对提高防渗质量、促进水利水电行业的健康发展有着积极的意义。鉴于此,结合塑性混凝土防渗墙概念,对塑性混凝土防渗墙在水利水电工程中的应用进行探讨,并提出相关质量控制措施。
        关键词:塑性混凝土;防渗墙;水利水电工程
        引言
        水利水电工程属于我国社会发展当中的关键工程,对加快城市化发展脚步、提高人们生活水平等方面均发挥出了不容小觑的作用。不管是针对水利水电工程施工来说,还是就今后应用而言,均会面临渗漏情况。倘若发生该问题,那么必然会对水利水电工程的顺利运作带来不利影响。要想令此类情况得到有效解决,就要采取有效措施强化对塑性混凝土防渗墙的应用,只有这样才能从源头上降低渗漏问题发生的概率。
        1塑性混凝土防渗墙概述
        1.1塑性混凝土防渗墙的产生
        对塑性混凝土防渗墙里面的原材料进行分析后可知,其属于塑性混凝土,该材料与常规的材料存在着天壤之别,最为突出的差异在于塑性混凝土的胶凝材料的组成不同,这是因为该胶凝材料里面不单单包含水泥,还包含粘土以及膨润土,和一般的混凝土材料相比其结构性能更加显著一些。因为材料的不同,塑性混凝土存在的性能也有所区别。针对塑性混凝土的弹性模量来说,其应当通过对原材料的比例进行配合来完善。具体的配合比需要在全面了解实际状况的基础上加以明确,以便可以从中选择出最为适宜的配合比,旨在降低墙体裂缝情况发生的概率,以此来强化防渗墙的可靠性与稳定性。因为墙体材料中使用的新型材料不涵盖较大的水泥量,所以有益于对成本加以管控。
        1.2塑性混凝土防渗墙的特点
        结合相关资料可知,塑性混凝土防渗墙的主要成分材料一般涵盖以下几种:一种是膨润土;另一种是黏土,自身存在着柔韧性特征,能够将混凝土材料加以代替。然而从客观的角度出发来讲,常规混凝土并不能完全代替塑性混凝土。通常情况下,塑性混凝土存在着较多的优点,像抗渗效果明显、柔韧性强等,这些优势是常规混凝土不能媲美的。不只是这样,经济效果显著,换言之就是在为单位节约资金的基础上,还能节省大量的水泥材料。基于塑性混凝土诸多优越性的基础是哪个,在水利水电工程项目中得到了普遍的认可与推崇。基于科学技术日益完善的背景下,塑性混凝土也得到了前所未有的进步,其在具体实践与应用中可以明确,所形成的极限值是一般混凝土的2倍,显然这样塑性混凝土防渗墙会存在着较大的弹性,所以安全效果显著。
        2塑性混凝土防渗墙在水利水电工程中的应用
        在水利水电工程中对于塑性混凝土防渗墙的应用,需要明确应用要点,才能够达到良好的应用效果,提升水利水电工程建设质量。首先,需要关注导槽与平台的状态,提升其稳定性。在塑性混凝土防渗墙实际施工过程中,需要对槽顶部的密度进行仔细检查,确保其符合相关规定,不可超出一定范围,检查导槽是否与防渗墙保持在同一平行线上。施工过程中必须要处理好细节,以免给整个水利水电工程埋下质量隐患。塑性混凝土防渗墙施工过程中,需要保证施工平台的稳定性,切不可出现超负荷的情况,针对使用中的裂纹问题也必须要采取有效的处理措施。一旦发现裂纹或者超负荷的问题,必须要停止平台运行,并通过有效措施进行维修处理,以满足施工需求。在施工过程中要彻底清理机械操控,做好后期维护工作。一般情况下,通过出抽出渣的方式能够达到良好的清理效果,但必须要及时补充岩浆,对主槽孔与副槽孔加以确定,为施工的顺利进行创造有利条件。
        2.1在施工流程中的应用
        首先,对导向槽与施工平台进行规范建设。在水利水电工程中对于塑性混凝土防渗墙的应用,需要把握塑性混凝土的特性,其属于柔性建筑材料,水柱冲击力较大或者其他钻机强力刺激后,会对塑性混凝土产生一定影响,影响施工进度,降低水利水电工程整体质量。通过导向槽的修建,能够有效防范此类问题的出现,以钢筋混凝土材料为支持,发挥导向作用,保证钻具应用的正确性,对槽口实施保护,并且能够承受一定重量。通过修建施工平台,能够满足施工人员、车辆、设备等的运输需求,应当注意的是,必须要保证基层平台修建的稳固性,平台表面必须要平坦,不可存在阻碍,平台尺寸必须达标,这直接关系着平台使用功能的发挥。
        其次,造孔成槽。为提升塑性混凝土防渗墙的施工质量,需要对造孔施工进行严格把控,对主孔与副孔加以准确区分。在副孔方面,施工活动的开展都围绕主孔进行,以主孔为参考。在整个技术操作中,造孔成槽处于关键地位,因此在施工之前必须要精准测量,做好充分的施工准备,为施工进行创造条件,减少不必要的人力、物力和财力资源消耗。以预设过程为依据开展造孔施工,结合水利水电工程实际来对造孔工具进行慎重选择,保证工具型号适宜,以便加强造孔质量控制。槽段划分阶段,需要就水利水电工程周边地质情况进行具体分析,就孔壁稳定性等因素进行考量,必要情况下加以适度调整,以确保槽段划分的科学性与合理性,为施工质量控制奠定基础。
        再次,泥浆护壁。通过泥浆护壁操作能够对槽孔实施保护,防范槽孔坍塌的问题出现,孔壁稳定性也得到明显提升。结合水利水电工程实际出发,在塑性混凝土防渗墙应用过程中,需要明确工程对于泥浆的要求,从材料、颗粒、密度系数、粘稠度、形成后流动性、稳定性等因素进行综合分析,保证泥浆选择的合理性。待泥浆选定后,由专门人员来对泥浆质量进行考核,确保所选择的泥浆能够满足施工要求,保证整体施工质量。只有把控好每一个细节,才能够促进塑形混凝土防渗墙实际应用价值在水利水电工程中的最大化发挥。
        最后,浇筑混凝土。混凝土浇筑是施工中的关键环节,必须要加以高度重视。泵送混凝土水下导管浇筑法的应用较为常见,相对来说更加便捷,能够保证施工效率。在应用此种方法开展施工时,需要保证操作的连续化,切不可间断,这是提升混凝土浇筑质量的关键。混凝土浇筑过程中要把控好浇筑速率,依照施工要求出发,保持相对稳定的浇筑,前后所出现的速度偏差也应当处于合理范围内。在混凝土浇筑中,该项工艺的应用主要包含三个阶段,其一是开始浇筑阶段,以先深后浅为基本原则,循序渐进的进行浇筑;其二是正常浇筑阶段,观察导管状态,保证导管的严密性,其所处位置必须合理,阶段性的监控浇筑速度,把控好工程整体进度;其三是结尾阶段,结合混凝土浇筑实际需求来对测量次数进行调整,确保混凝土强度达标,保证混凝土浇筑施工质量。
        2.2在结构设计中的应用
        2.2.1墙体结构设计
        就水利水电工程中塑性混凝土防渗墙的应用来看,必须要重视结构的优化设计,从墙体厚度、墙体与土石防渗体之间连接方式等入手,在综合分析的基础上确定防渗墙墙体的强度与抗渗性。
        在设计墙体强度的过程中,需要把握塑性混凝土防渗墙的特性,明确其力学特征与具体强度,一般通过力学实验来实现,把握具体工作条件,确保计算的科学性与准确性。通过墙体强度计算可以发现,塑性混凝土防渗墙的工作条件是影响其安全性的重要因素,彼此之间联系密切,此外与材料模强比、极限应变值等也都存在一定关联。因此在计算塑性混凝土防渗墙强度的过程中,为改善墙体防渗效果,满足墙体防渗要求,需要合理调节墙体厚度值。施工条件以及机械设备具体情况也会在一定程度上影响塑性混凝土防渗墙的厚度。
        在设计墙体抗渗性的过程中,要就防渗墙墙体水力梯度与防渗墙渗透破坏之间的联系进行综合分析,明确这种联系的紧密性,据此来设计墙体厚度,控制好防渗墙墙体的最大水力梯度比,确保低于墙体所能承受的水力梯度。就国内外整体情况来看,塑性混凝土防渗墙厚度范围在50-60之间,水力梯度J表示,防渗墙厚度以B表示,可明确彼此之间关系,以B≥Hmax(50~60)来进行表示,塑性混凝土防渗墙所承受的最大压力水头即为Hmax。
        2.2.2配合比设计
        在水利水电工程中对于塑性混凝土防渗墙的应用,需要重视配合比的优化设计,这也是结构设计中的一个重要方面。

塑性混凝土防渗墙的质量极易受到塑性混凝土配合比的影响,由于其配合比设计相对复杂,为保证设计的合理性与有效性,必须要把握好以下几点:
        其一,把握塑性混凝土防渗墙的实际情况,依据土层应力-应变关系出发,确定塑性混凝土的初始模量与非线性指数值,优化结构设计,为塑性防渗墙混凝土质量控制提供支持。塑性混凝土防渗墙应用过程中,在墙体最优应力状态下,通过计算可确定相关指标,包括初始模量值、极限应变值以及非线性指数。以这些数据为支持,能够优化配合比设计,促进塑形混凝土的科学配置。
        其二,基于混凝土设计依据出发来开展初步设计,把握影响塑性混凝土力学特性的相关因素,在配合比设计过程中对此类因素加以科学控制,就其中规律来开展实验,确保配合比设计的科学性与有效性。待实验结束后,可具体分析实验结构,基于原定要素值来选出相近的值,对应力-应变关系曲线进行规范绘制。
        其三,从结构安全度、抗渗性等指标出发,综合分析塑性混凝土防渗墙的状态,对配合比进行最终确定。由于室内试验条件往往与施工现场条件存在差异,因此不可局限于室内实验,而是应当将其现场实验相结合,基于多项实验结果来确定最终配合比,保证塑性混凝土配合比的合理性,真正为水利水电工程施工而服务。
        3塑性混凝土防渗墙施工质量控制措施
        3.1准备阶段的质量控制
        第一,相关单位应当在充分结合施工环境以及技术要求的基础上,做好以下几项工作中:一是做好施工组织设计的编制工作;二是做好审查工作(和常规混凝土防渗墙进行对比可知,塑性混凝土防渗墙更侧重于混凝土的配合比试验等相关内容)。
        第二,对使用的施工设备是否迎合施工要求进行全面、细致的检查,特别是对膨润土掺加设备以及混凝土运输设备引起必要的重视。通常情况下,混凝土运输设备需要和运输距离处于相同的状态,并且出机口到浇筑现场的运输时间要控制在一定的范围内,这样做的目的是为了降低坍落度扩大等情况出现的概率。
        第三,应当在充分结合以下几个方面的基础上做好槽孔划分工作:一是施工顺序;二是造孔方法;三是施工组织等。
        第四,结合设计供应的技术标准以及实际配合比情况开展负荷试验工作以及检测试验。结合相关实践调查可知,塑性混凝土需要对黏土以及膨润土的塑性指标以及实际含量进行详细检测,直到全部达标方可投入到施工当中。
        第五,尽可能将典型性强的部分当作主要论述开展生产性试验,旨在对造孔、墙体浇筑等方面的参数加以明确。
        3.2施工阶段的质量控制
        第一,相关单位在浇筑塑性混凝土的前期阶段,需要对砂石骨料的粒径进行全面、细致的检查,这样做的目的是为了充分保障砂石骨料的粒径和最终明确的配合比所要求的粒径处于相同状态。
        第二,针对膨润土来说,其如果借助于湿掺方式,那么就要对液体浓度加大控制力度,充分保障具体掺入量和相关配合比处于相同的状态。假如借助于干掺方式,那么此时相关人员应当将目光放在结块现象的上面,具体掺入量要比配合比量高出一些,实际掺入量应当依据结块实际状况加以明确。不只是这样,还应当对水泥以及膨润土的保存质量进行全面、细致的检查。
        第三,在浇筑防渗墙墙体的前期阶段,应当在全面了解相关技术规范的基础上制定出切实可行的浇筑方案。如果运输时间以及浇筑时间之间间隔太长时间的话,那么很容易增加坍落度等情况发生的概率,所以在实际制定期间一定要对以下几个方面予以高度重视:一是运输方式;二是入仓方式。
        第四,无论是针对哪个槽段来说,在浇筑混凝土的前期阶段,相关监理人员需要在全面了解骨料具体状况的基础上做好相应的试拌工作,并对混凝土的扩散度以及坍落度进行详细检查。如果距离不大的话,那么在对混凝土进行搅拌期间应当对坍落度的损失情况以及扩散度的损失情况进行充分考虑,在适当的情况下还应当将出机口的坍落度以及扩散度加以提升,旨在促使它们不小于设计值,继而迎合相关标准。
        第五,在具体浇筑期间,难免会由于一些外界因素致使混凝土扩散度出现严重的情况而无法迎合既定标准。如果出现以上情况,那么此时不允许直接将清水浇灌在混凝土上。
        第六,尽管塑性混凝土存在着较大的扩散度,然而相关人员在实际浇筑期间还要采取针对性的手段保障混凝土处于持续增加的状态,所以应当定期或者是不定期对混凝土面高程进行全面、细致的检查,并在第一时间绘制与之相匹配的指示图。
        第七,我们都知道塑性混凝土的坍落度损失快,为降低堵管情况发生的次数,相关人员要时不时地将导管提起,混凝土的搅拌、运输需要确保浇筑期间始终处于不间断的状态。如果在特殊的情况下必须要中断时,那么此时相关人员需要在全面了解实际状况的基础上采取切实可行的手段加以解决。
        第八,在对已经浇筑结束后的塑性混凝土防渗墙开展帷幕灌浆期间,需要对灌浆压力予以高度重视,以此来降低防渗墙损坏情况发生的概率。
        3.3施工质量的检查验收
        3.3.1混凝土质量检查
        通常情况下,塑性混凝土的强度R28是0.5~2MPa。相关人员借助于常规混凝土渗透仪开展试验期间,因为试样是一个截头圆锥体,该圆锥体总是在较小的渗水压力不断作用之下,顺着金属筒以及混凝土试样之间 接触面逐渐出现损坏的情况。除此之外,因为该混凝土并不具备较强的黏结力,所以试验密封材料和试验黏结不充分而容易形成间隙,久而久之下去就会演变成相应的渗水通道。相关人员在进行抗渗标号试验的过程中,可借助于塑性混凝土渗透试验仪器开展相应的试验工作,亦或是借助于切实可行的保护手段,继而降低对试验结果产生的不利影响。
        3.3.2墙体质量的检查
        相关人员在对墙体质量展开检查期间,会使用到的方法有很多,具体涵盖以下几种:一是钻孔取芯法;二是超声波法;三是地震透射层析成像(CT)法。结合相关实践调查可知,针对塑性混凝土尽量使用无损检测法,换言之就是将超声波以及地震透射层析成像(CT)法当作主要方法,以此来实现对防渗墙连续性以及接头孔连接水平的科学检测。某工程项目就使用了超声波检测。对检查结果进行分析后可知,防渗墙墙体处于比较均衡的状态,且存在着较强的致密性,但局部就不存在较强的致密性,同时对应测点的波速减少至2000m/s,与之相匹配的混凝土强度是1.3MPa左右。
        结语
        和刚性混凝土防渗结构进行详细对比可知,塑性混凝土存在着显著的优势,比如经济效果显著、防渗性能强等,所以得到了相关人士的热烈追捧。为进一步确保水利水电工程质量,降低渗透情况发生的概率,一定要对塑性混凝土防渗墙进行充分利用。在整个环节中,相关人员应当熟练掌握塑性混凝土防渗墙的优点,保障应用的规范性与合理性,只有这样才能快速实现水利水电工程项目的健康发展。
        参考文献:
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