5.4　超深防渗墙泥浆下混凝土浇筑技术

5.4.1　概述

混凝土浇筑是防渗墙施工的关键工序，所占的施工时间不长，但对成墙质量至关重要，我国众多100m以上超深防渗墙工程的建造也标志着混凝土浇筑技术在防渗墙施工过程中取得突破性发展[22]。针对100m以上超深防渗墙泥浆下防渗墙混凝土浇筑的特点，在旁多、黄金坪、狮子坪、泸定等超深防渗墙工程施工中，通过室内与现场试验研究，从混凝土配比、浇筑工艺与质量控制方面进行了专题研究，形成了混凝土原材料、配合比的基本要求，制定了严格有效的工艺措施，提出了开浇阶段宜使用一级配混凝土、控制浇筑埋管深度为2～5m、浇筑上升速度不低于3m/h等严于现行规范的新标准，解决了超深防渗墙泥浆下混凝土浇筑施工的难题，有效保证了防渗墙混凝土浇筑质量，并形成了成熟的100m以上超深防渗墙泥浆下混凝土浇筑的成套工艺，顺利实现了158m深防渗墙和201m深试验槽孔的混凝土浇筑。

5.4.2　浇筑工艺

防渗墙混凝土采用泥浆下直升导管法浇筑，自下而上置换孔内泥浆，在浆柱压力的作用下自行密实，不用振捣。单个槽孔的浇筑必须连续进行，并在较短的时间内完成。由于浇筑过程不能直观了解，质量问题不易及时发现，所以必须加强管理，充分做好各项准备工作，严格按照工艺要求操作[23]。防渗墙混凝土浇筑示意图如图5.17所示。

5.4.3　混凝土工作性能与级配要求

混凝土工作性能直接影响防渗墙混凝土的浇筑和墙体质量，应按照规范和流态混凝土的要求，严格控制黏聚性、保水性和流动性以及混凝土的初凝时间、终凝时间，并确保混凝土的综合性能稳定，保证水下浇筑混凝土的顺利进行。主要要求如下：

（1）入槽坍落度为18～22cm。

（2）扩散度为34～40cm。

（3）坍落度保持15cm以上的时间应不小于1h。

（4）初凝时间不小于6h，终凝时间不大于24h。

旁多工程现场试验表明，开浇期间，在防渗墙底部10m范围内，采用一级配混凝土的要求，对于防止开浇阶段混凝土离析、混浆等效果良好，可在100m以上超深混凝土防渗墙浇筑中应用。

5.4.4　浇筑前的准备工作

防渗墙混凝土浇筑前应周密组织、精心安排，做好以下准备工作：

（1）制订浇筑计划。其主要内容有：浇筑方法、计划浇筑方量、供应强度、浇筑高程、浇筑导管及钢筋笼等埋设件的布置、开浇顺序、混凝土配合比、原材料的品种及用量、应急措施等。

（2）进行混凝土配合比试验和现场试拌，确定施工配合比。

（3）绘制混凝土浇筑指示图。其主要内容有：槽孔纵剖面图、埋设件位置、导管布置、每根导管的分节长度及分节位置、计划浇筑方量、不同时间的混凝土面深度和实浇方量、时间-浇筑方量过程曲线等。在混凝土浇筑指示图中，各节导管的上下位置应倒过来画，以便在浇筑过程中直观了解管底已提升到了什么位置。

（4）备足水泥、砂、石等原材料和各种专用器具、零配件，并留有备用。

（5）对混凝土拌和设备、运输车辆以及各种浇筑机具进行仔细检查和保养。

（6）维修现场道路，清除障碍，保证全天候畅通。

（7）配管。根据孔深和导管布置编排各根导管的管节组合，并填写配管记录表。

（8）完成钢筋笼、灌浆管等预埋件的下设准备工作和接头管下设、起拔等准备工作。

（9）组织准备。召开槽孔浇筑准备会议，进行交底和分工，并明确各岗位任务和职责。与协作单位进行沟通，商定配合事宜。

5.4.5　混凝土的拌制和运输

（1）一般要求。保持一定的浇筑速度对于保证防渗墙的浇筑质量十分重要，为了避免各种故障对浇筑速度的不利影响，混凝土的拌和及运输能力应不小于最大计划浇筑强度的1.5倍。混凝土的拌和、运输应保证浇筑施工能连续进行。若因故中断，中断时间不得超过30min，否则将会给混凝土的浇筑造成很大困难，甚至发生浇筑无法继续进行的重大事故。

（2）混凝土的拌制。防渗墙混凝土的拌和可采用各种类型的混凝土搅拌机。有条件时应利用工地现有的大型自动化拌和系统和骨料生产系统，以提高拌和速度和拌和质量。施工单位自行拌制混凝土时，可使用小型自动化搅拌站或临时搭建的简易搅拌站，应尽量避免采用人工上料的拌和方法。

混凝土拌和配料，必须按照实验室发出的配比单准确计量，误差不得超过规定的标准。第一盘（车）混凝土应取样检测其坍落度和扩散度，不合规定要求时，应及时调整配合比；以后每隔3～4h检测一次。当采用非自动化搅拌机拌制混凝土时，每次的纯拌时间应不少于2min，以保证拌和均匀。塑性混凝土宜采用强制式搅拌机拌和，并适当延长搅拌时间。

（3）混凝土的运输。在选择混凝土的运输方式时，应保证运至孔口的混凝土具有良好的和易性。混凝土的运输包括水平运输和垂直提升，运至施工现场的混凝土需要先放进具有一定高度的分料斗中，而不能与单根导管对口浇筑。

水平运输一般应采用混凝土搅拌运输车，必要时可与混凝土泵相配合。用其他车辆运输混凝土会发生离析，容易引发浇筑事故，不能保证浇筑质量。人工运输难以满足浇筑强度的要求，现在很少采用。

5.4.6　混凝土浇筑过程的控制标准与要点

（1）开浇阶段的控制。采用“压球法”浇筑，在开始浇筑混凝土前，须在导管内放入一个直径比导管内径略小的、能被泥浆浮起的胶球作为导管塞，以便将最初进入导管的混凝土和管内的泥浆隔离开来。其他形式的导管塞容易造成开浇事故，不能保证开浇质量，不宜采用。为确保开浇后首批混凝土能将导管下口埋住一定深度（至少30cm），应计算和备足一次连续浇入的混凝土方量，其中包括导管内的混凝土量。为了润湿导管和防止混凝土中骨料卡球，浇筑混凝土前宜先向每根导管内注入少量的砂浆，砂浆的水灰比一般为0.6∶1。

当槽孔为平底时，各根导管应同时开浇；当槽孔底部有坡度或台阶时，开浇的顺序为先深后浅。开浇可采用满管法，也可采用直接跑球法。满管法是指管底至孔底的距离较小，塞球不能直接逸出管底，待混凝土满管后稍提导管才能逸出的开浇方法。直接跑球法是指管底至孔底的距离较大，塞球能直接逸出管底的开浇方法。采用满管法时，导管不能提起过高，管内混凝土面开始下降后立即将导管放回原位。

首批混凝土浇筑完毕后，要立即查看导管内的混凝土面位置，以判断开浇是否正常。若混凝土面在导管中部，说明开浇正常；过高则可能管底被堵塞；过低则可能发生导管破裂或导管脱出混凝土面事故。开浇成功后应迅速加大导管的埋深，至埋深不小于2.0m时，及时拆卸顶部的短管，尽早使管底通畅。

（2）中间阶段的控制。最上面的一节短管拆除后，混凝土浇筑进入中间阶段。此阶段的特点是导管内外的压力差较大，下料顺畅，混凝土面上升速度快。中间阶段主要有以下控制点：

1）导管埋深。经研究发现，100m以上超深防渗墙混凝土下落能量大，导管埋深小容易混浆，也易误将导管提出混凝土面，过大容易造成铸管、堵管，应提高规范标准，导管埋入混凝土的深度不得小于2m，不宜大于5m。

控制导管埋深的主要方法如下：

a.浇筑过程中经常测量混凝土面的深度并做记录，根据混凝土面深度、导管埋深要求和管节长度确定拆管长度和拆管时间。

b.及时提升、拆卸导管并做记录，各根导管拆下的管节要分开堆放，以便与记录核对；每次拆管后均应核对所拆管节的长度和位置是否与配管记录一致。

c.在浇筑指示图上标明不同时间的混凝土面位置和管底位置，直观了解导管埋深。

d.及时记录实浇方量，并与同一混凝土面深度的计算方量相比较，分析判断浇筑是否正常。若按所测混凝土面计算出的方量大大超过实浇方量，则说明混凝土内混入了大量泥浆或没有测到真正的混凝土面，导管的实际埋深可能不够或已脱出混凝土面，必须查明原因，采取相应的补救措施。

e.经常观察导管内混凝土面的位置是否正常，若管内混凝土面过低，则应查明原因，并加大导管埋深。

2）混凝土面上升速度。规范规定的混凝土面上升速度应不小于2m/h，现场研究表明，100m以上超深防渗墙混凝土面上升速度应不小于3m/h。原则上，浇筑速度越快对浇筑质量越有利，浇筑速度过低有多种不利的影响，并可能引发重大质量事故。

保证浇筑速度的主要措施有以下几个方面：

a.采用自动化和机械化程度较高的混凝土搅拌、运输方法。

b.严格控制混凝土质量，防止发生浇筑事故。

c.加强施工机械的维护保养，避免浇筑中断。

d.尽量减少混凝土的中间倒运环节。

e.轮流拆卸各根导管。

f.加强各协作单位之间的联系和配合，始终保持步调一致。

3）混凝土质量。防渗墙的浇筑事故往往是由于混凝土的质量问题引起的，所以在浇筑施工过程中必须严格控制混凝土的质量，层层把关，处处设防。由于原材料、骨料含水量、配料、搅拌、运输以及施工组织等方面的原因，混凝土的和易性难免出现波动。入孔混凝土的坍落度要控制在18～22cm的范围内，且不得存在严重离析现象；和易性不好的混凝土绝对不能使用。控制入孔混凝土的质量可采取以下措施：

a.采用和易性较好、坍落度损失较小的配合比。

b.采用自动化程度较高、生产能力较强的搅拌系统和搅拌运输车供应混凝土。

c.及时对砂石骨料的含水量和超逊径进行检测，加强原材料的质量控制。

d.加快浇筑速度，避免浇筑中断，新拌混凝土要在1h以内入孔。

e.定时检查新拌混凝土的坍落度，开浇时一定要检查，不合格的混凝土不运往现场。

f.设专人检查运至现场的混凝土的和易性，不合格的混凝土不要放进分料斗。

g.槽孔口应设置盖板，放料不要过猛、过快，避免混凝土由管外撒落槽孔内。

4）混凝土面高差。槽孔浇筑过程中要注意保持混凝土面均匀上升，各处的高差应控制在0.5m以内。混凝土面高差过大会造成混凝土混浆、墙段接缝夹泥、导管偏斜等多种不利后果。防止混凝土面高差过大的主要措施有以下几个方面：

a.尽量同时浇筑各根导管。

b.注入各根导管的混凝土量要基本均匀。

c.导管的平面布置应合理，要考虑槽孔两端孔壁的摩擦阻力。

d.准确测量各点的混凝土面深度，根据混凝土面上升情况及时调整各导管的混凝土注入量。

e.尽量缩短提升、拆卸导管的时间。

f.各根导管的埋深应基本一致。

g.避免发生堵管、铸管等浇筑事故。

（3）终浇阶段的控制。当混凝土面上升至距孔口只剩5m左右时，槽孔浇筑进入终浇阶段。此阶段的特点是槽孔内的泥浆越来越稠，导管内外的压力差越来越小，导管内的混凝土面越来越高，经常满管，下料不畅，需要不断地上下活动导管。此时用测锤已很难测准混凝土面位置。终浇阶段的主要施工要求是全面浇到预定高程，避免产生墙顶欠浇、高差过大、混凝土混浆过多、墙段接缝夹泥过厚等缺陷。由于泥浆下浇筑的混凝土表面混有较多的泥浆和沉渣，因此一般都要求混凝土终浇高程高出设计墙顶高程至少0.5m，以后再把这部分质量较差的混凝土凿除。终浇阶段的控制措施主要有以下几个方面：

1）适当加大混凝土的坍落度，避免坍落度小于20cm的混凝土进入导管。

2）及时拆卸导管，勤拆少拆，适当减少导管埋深。

3）经常上下活动导管。

4）增加测量混凝土面深度的频次，及时调整各根导管的混凝土注入量。

5）采用带有取样盒的硬杆探测混凝土面。

6）槽内插入软管，用清水和分散剂稀释孔内泥浆。

超深槽孔混凝土浇筑前就要精心组织，混凝土原材料选用、配合比设计、拌和系统、运输、浇筑器具、导管布置、清孔等都会影响混凝土浇筑能否顺利、满足质量要求。

超深防渗墙混凝土浇筑施工如图5.18所示。