塑性混凝土是不同于工程中常用普通混凝土的一种新型防渗材料。塑性混凝土在组成上比刚性混凝土增加了黏土或膨润土成分。由于塑性混凝土材料组成和配合比的改变，使得它具有极为优越的特性和经济性。首先，它具有很好的力学特性。其弹性模量低，适应变形的能力强，极限应变高，抗震、抗渗性能好；其次，它具有很好的和易性，有较长的终凝时间和较低强度，使之具备较易施工和操作的优点，还因为其配合比中掺入了适当的黏土或膨润土，减少了水泥用量，不仅增加了其抗渗性能，而且也节约了防渗墙投资的经济成本。因此，塑性混凝土防渗墙因其优越的性能而在国内外基础工程中广泛使用。
1 工程概况
巴加泰勒水坝项目位于毛里求斯中部的莫卡地区，工程主要内容为建设一座长2555m、水库蓄水量为1420 万立方米的拦水坝，目标是为首都路易港地区进行24 小时的持续供水，同时为下游PlainsWilhems 地区和环绕黑河区的部分地区提供水源以满足发展需求。为控制大坝基础渗流和加强坝基的防渗性能，在大坝CH.0+150m至CH.2+555 的粘土心墙区域下方修建厚度为800mm，总长为2400m，总面积约57000 ㎡的塑性混凝土防渗墙。根据地质条件的评估和大坝的组成结构，防渗墙由左岸、右岸和中间区域三个部分组成，由法国咨询工程师直接设计确定施工图纸中的防渗墙底高程线，左岸和右岸坝段采用塑性混凝土PC1，中间区域采用塑性混凝土PC2。
2 塑性混凝土设计
2.1 水泥
工程所在地只有CMI 水泥（普通硅酸盐水泥）和CEMIII 水泥（普通硅酸盐水泥和高炉矿渣的掺和物）两种水泥。设计方担忧硫酸盐含量高的骨料和水对塑性混凝土产生侵蚀，从而影响混凝土的性能和寿命，并在规范中规定采用抗硫酸盐侵蚀能力更强的CEMIII 水泥。
2.2 骨料
根据欧洲标准EN12620，混凝土骨料的硫化物含量必须小于1wt.%（磁黄铁矿的含量必须小于0.1wt.%），骨料可溶性硫酸盐的含量不能超过0.2wt.%.由于本工程在米德兰石料厂开采的岩石黄铁矿（pyrites）含量较高，因此技术规范要求采用巴加泰勒地区孤石来生产骨料或者通过商业来源购买防渗墙骨料，骨料级配为0‐5mm 和5‐10mm 两种。德国慕尼黑工业大学的对生产骨料的原材料孤石进行检测和分析，没有发现磁黄铁矿，硫化物的含量低于1wt.%，硫酸盐的含量低于0.1 wt.%，完成满足规范要求。因此，项目最终采用孤石来生产防渗墙骨料。
2.3 拌合用的膨润土浆液
用于塑性混凝土拌合的膨润土浆液是由膨润土、水以及外加剂（稳定剂）按照一定比例拌合膨化而成，密度为1.065‐1.075g/m3，PH 值9.5‐12，马氏漏斗（漏斗体积946ml）粘度值约为80s‐100s。
2.4 外加剂
塑性混凝土采用了两种外加剂，分别为稳定剂和缓凝剂。稳定剂的主要作用是阻止膨润土浆液与其它物质发生化学反应，维持浆液化学性能的稳定性，稳定剂在生产浆液时，直接加入到浆液中。缓凝剂主要起缓凝减水的作用，增加混凝土的流动性，降低混凝土塌落度的损失速率，在拌合过程中作为外加剂加入。
3.塑性混凝土生产质量的影响因素
3.1骨料含水率的影响
骨料含水率直接影响骨料和浆液的实际用量，骨料含水过高，需减少浆液用量，从而导致混凝土强度偏高、弹性模量增大等变化。此外，如果骨料含水率不够稳定，波动范围过大，则生产过程中难于控制混凝土的塌落度和混凝土的质量。
3.2 骨料级配、骨料含泥量等的影响
骨料的级配和含泥量虽然没有具体的规定，但由于整个骨料生产跨度时间长，不同批次骨料的级配和含泥量可能产生变化，应经常性的进行骨料取样，检测级配和含泥量，以配合比设计阶段采用的骨料特性为基准，适当调整实际采用的配合比。
3.3 浆液的影响
用于混凝土拌制的浆液采用全自动控制的浆液搅拌设备进行配料和搅拌，各种组成成分几乎无波动，浆液的密度也基本稳定，因此浆液对混凝土影响最主要的方面是浆液的膨化时间。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一般要求浆液膨化的时间不少于6h，与浆液膨化时间密切相关的可检测参数为马氏漏斗粘度值（标准漏斗体积为946ml），经过充分膨化的浆液马氏漏斗粘度值为80s‐100s，马氏漏斗粘度值的变化会直接影响到混凝土的塌落度，马氏漏斗粘度值变小，则混凝土的塌落度会增大。通常情况下，塑性混凝土生产前，应严格检测马氏漏斗粘度值，未经充分膨化的膨润土浆液不得用于混凝土拌合。
4 槽段开挖设备
本工程开挖主要采用宝峨双轮铣、抓斗并辅于重锤设备进行开挖。抓斗有液压抓斗和机械抓斗两种类型，液压抓斗靠液压动力控制，操作灵活，适合进行沙土、松散土的抓挖；机械抓斗靠机械缆绳控制，斗齿稍长，操作过程中会产生一定的冲击动力，在完全风化岩和致密土层抓挖方面更具优势。结合左岸全风化岩含量高、孤石更多的特点，左岸更多使用机械抓斗进行施工；中间坝段土层全部是填筑的心墙料，右岸孤石和全风化岩含量少，因此右岸和中间坝段使用液压抓斗进行施工。
双轮铣使用的铣轮有多种类型，主要分为标准圆形无偏心距的铣轮和有偏心距的非标准圆铣轮。无偏心距铣轮，运转稳定，不易偏斜、容易控制方向，适用于中等风化岩和强度不高的微风化岩；有偏心距铣轮，开挖过程中，振幅较大，起到一定的冲击破碎的作用，但是容易偏斜，对铣的钢桁架损害大，适用于连续完整的微风化岩层。
双轮铣铣齿的使用也有不同的选择，根据不同的地质条件，采用不同类型的铣齿。强度低、纹理细密均匀的岩土层采用尖利的侵略性铣齿，破碎孤石和强度高的新鲜岩石则采用冲击性铣齿。
孤石处理方面，由于孤石含量高、体积大、强度高，经过开挖过程中的对比分析，重锤破碎后再用铣清理碎渣修正槽孔的效率低于双轮铣直接开挖的效率；对于一般的中等风化岩和微风化岩石也存在同样的情况，即双轮铣直接开挖的效率更高；因此，左右岸岩石的开挖很少采用重锤作业。而中间区域，右岸和中间区域过渡段，岩层厚度大，新鲜岩石含量高（岩石无侧限抗压强度多在80‐140Mpa，甚至更高），此种情况下，重锤配合双轮铣施工的效率高于双轮铣直接开挖的效率，重锤配合使用频率较高。
5 混凝土浇筑
槽段开挖结束并完成碎渣清理后，混凝土浇筑前进行换浆。对于二序槽，为了槽段连接的完整性，需要用钢丝刷清理两侧附着在一期混凝土上的泥皮，直至清理干净（刷头基本不带泥屑，孔底淤积不再增加）。换浆采用双轮铣自上而下离心泵抽出工作浆液，同时供浆系统向槽段不断补给新鲜浆液的方法，直至槽孔浆液达到合格。合格的标准为：
（1）浆液密度小于1.10t/m?，本工程混凝土浇筑前的合格浆液浓度通常为1.02‐1.05t/m?；
（2）含砂率小于2%，本工程混凝土浇筑前浆液含沙率通常为0.5%‐1%；（3）马氏漏斗（946ml）粘度值小于45s，本工程混凝土浇筑前浆液马氏漏斗粘度值通常为32s‐35s
（4）PH 值为7‐12，本工程用于混凝土浇筑的浆液PH 值通常为9‐11.
（5）失水量小于50ml/30min，根据欧洲标准EN1538，7.5min 的检测值约为30min 的检测值的一半（25ml/7.5min）。本工程用于混凝土浇筑的浆液失水量为17‐21ml/7.5min。技术规范要求清孔换浆4h 之内，混凝土必须开始浇筑。由于本工程清孔换浆的质量高、效果好，特殊原因不能在4h 之内进行浇筑的情况下，采用柴油泵进行浆液循环，在6h 之内再次进行浆液检测时，各项指标仍能满足规范要求，因此特殊情况下采用槽段浆液循环的方法可以延长间隔允许时间。
6 结语
总之，在防渗墙施工过程遇见特殊情况时，必须分析清楚原因，迅速采取有针对性的补救措施。本工程塑性混凝土防渗墙施工采用了抓斗配合双轮铣的开挖方式，利用了铣BC40、MC128/96、KODEN 等先进的、简单有效的设备，按期保质保量的完成了防渗墙的施工，为水库的蓄水打下了坚实的基础。
参考文献：
[1]王清友等，塑性混凝土防渗墙，中国水利水电出版社，2008.
[2]水电水利工程混凝土防渗墙施工规范，中华人民共和国电力行业标准 DL/T 5199‐‐‐2004.
[3]Execution of special geotechnical work ‐‐‐ Diaphragm walls，Englishtranslation of DIN EN 1538：2010‐12.
论文作者:曹雪锋
论文发表刊物:《北方建筑》2016年11月第31期
论文发表时间:2016/11/24
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