第9章　塑性混凝土防渗墙技术

9.1　概述

塑性混凝土防渗墙技术是针对刚性混凝土防渗墙（以下简称“刚性墙”）存在的主要问题发展起来的。在透水的覆盖层地基上修建大坝时，国内外经常采用的防渗措施之一是修建刚性墙，墙体材料为常规混凝土。20世纪50年代以来，刚性墙在许多工程中得到应用。但是，工程实践表明，这种防渗墙存在着下述一些问题，这些问题在一定程度上影响了它的推广应用和发展：①墙体弹性模量高，容许变形小，应力集中于墙体，墙体易破坏；②墙顶与周围土体的沉陷差很大，墙顶与坝体底部的连接相当困难；③水泥、钢筋用量大，造价高。

由上述可以看出，刚性墙存在的根本问题在于水泥用量多而弹性模量过大，也就是刚性过大。塑性混凝土防渗墙技术即是针对这种问题发展起来的。塑性墙墙体材料的变形模量比刚性墙的弹性模量小很多，与周围土体的变形模量相近，它不仅克服了刚性墙存在的上述问题，而且防渗性能也很好。

塑性混凝土是在普通混凝土中掺入了更多黏土或膨润土，水泥用量较少，因而弹性模量和强度更低，是一种柔性墙体材料。塑性混凝土的弹性模量与周围土体的变形模量相近，因而能很好地适应地基的变形，大大地减小了墙体内的应力，避免了开裂。塑性混凝土还能更多地节约水泥。塑性混凝土及塑性混凝土防渗墙的主要特点有以下几个方面[1]：

（1）塑性混凝土可以通过控制其配合比较大幅度地改变变形模量。国内外的试验研究和工程实践表明，通过改变配合比可以使塑性混凝土的变形模量变化范围达50～1000MPa。当确定了与防渗墙最优应力状态相应的变形模量之后，即可通过配合比试验找到与最佳变形模量塑性混凝土相应的配合比。对于绝大多数土体来说，都可以设计出与其变形模量相近的塑性混凝土防渗墙。

（2）塑性混凝土的极限应变值比刚性混凝土大得多，因而抗裂性能好。

（3）在三向受力条件下，塑性混凝土强度提高幅度很大。这将使塑性墙在实际工作状态下安全系数大大提高[2]。

（4）塑性混凝土水泥用量少，造价低。

（5）塑性墙的防渗性能良好，而且随着时间的推移，其防渗效果越来越好。

（6）塑性渗墙施工方法与刚性墙基本相同，但塑性混凝土的和易性更好。

（7）塑性墙抗震性能好于刚性墙。

（8）塑性墙与大坝防渗体连接较简单。

（9）塑性混凝土强度不高，用于临时工程（如围堰等）便于拆除。

国外塑性混凝土防渗墙始于20世纪60年代。20世纪70年代以来，国外对塑性混凝土进行了许多试验研究工作，并修建了一批塑性混凝土防渗墙（参见表9.1），主要用于坝基和土石围堰防渗以及病险坝防渗加固处理。20世纪80年代以来，国际大坝工程界对塑性混凝土防渗墙技术予以很大关注。

我国塑性混凝土防渗墙技术引进于20世纪80年代，最早应用于临时围堰的建造。1990年，基础局在十三陵抽水蓄能电站尾水进口围堰与福建水口水电站主围堰施工中应用了塑性混凝土，揭开了我国塑性混凝土防渗墙的建设序幕。塑性混凝土首次应用于永久性水利工程是在1990年的山西册田水库南副坝除险加固工程中。此后，塑性混凝土防渗墙的建设快速发展，1998年三峡水利枢纽工程二期围堰塑性混凝土防渗墙工程的建成，代表了当时我国塑性混凝土防渗墙技术的最高水平[3]。

进入21世纪，随着水利水电工程建设的持续开展，塑性混凝土防渗墙应用更加广泛，在防渗墙材料性能、检测评价技术、施工配合比和施工工艺等方面形成了成套技术，西藏甲玛沟尾矿库塑性混凝土防渗墙深度达到119m。表9.1为基础局承建的国内部分具有代表性的塑性混凝土防渗墙工程。

表9.1　基础局承建的国内部分具有代表性的塑性混凝土防渗墙工程

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