w塑性混凝土防滲墻施工工法

1、塑性混凝土防滲墻施工工法上海市第一市政工程有限公司季嶸張道玲徐磊周明潘名先1.前言上海老港生活垃圾填埋場四期（USW1.2標(biāo)）工程之一、二、三期防滲墻是沿老港一、二、三期填埋場四周的低滲透性防滲墻，采用漿體造墻工藝。老港生活垃圾填埋場工程技術(shù)規(guī)范明確要求建造塑性混凝土防滲墻采用水泥膨潤土砂和水的混合材料以及挖掘成槽的施工方法。雖然塑性混凝土墻在長江防洪工程中已得到很好地運用，但是在上海地區(qū)還是空白，同時由于被用于對傳統(tǒng)垃圾填埋場污染的治理，對施工質(zhì)量的要求尤為嚴(yán)格。我公司根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，將設(shè)計規(guī)定的挖掘成槽施工工藝改為振動沉模施工工藝。結(jié)合施工工藝的變更和漿體材料的特殊性，為確保施工質(zhì)量可

2、靠，達到設(shè)計要求，必須對塑性混凝土防滲墻的整個施工過程進行全面的研究。為此，我們成立了技術(shù)攻關(guān)科研小組，將塑性混凝土防滲墻施工工法作為科研項目垃圾填埋場防滲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究的子項目進行技術(shù)攻關(guān)?？蒲行〗M針對施工中的技術(shù)難題，探索解決方法，成功完成了科研任務(wù)，形成了本工法。垃圾填埋場防滲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究科研項目于2007年1月18日通過上海城建（集團）公司組織的專家鑒定，成果總體水平為國內(nèi)領(lǐng)先。塑性混凝土防滲墻施工工法應(yīng)用于上海老港生活垃圾填埋場工程之一、二、三期填埋場四周的低滲透性防滲墻施工獲得了圓滿成功。2.工法特點2.1通過采用雙模振動成槽施工工藝，克服了單模振動成槽施工工藝在縱向

3、連續(xù)性方面的缺陷，確保墻體在施工軸線方向上墻體厚度不因墻體施工垂直度偏差而在搭接處墻體厚度達不到設(shè)計要求。2.2由于采用的是振動成槽的施工工藝，可根據(jù)墻體厚度設(shè)計模板來滿足設(shè)計要求，還可根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況，對模板某些部位進行特殊處理，以消除地質(zhì)情況對墻體厚度的影響。2.3成墻漿液較攪拌樁、高壓擺噴等工藝所采用的漿液由純粹的水泥漿或水泥粉煤灰漿液改為水泥膨潤土砂混合漿液。2.4可根據(jù)不同的地質(zhì)情況，設(shè)計經(jīng)濟合理的漿液配合比。3.適用范圍3.1適用于建立在軟土地基上的生活垃圾填埋場四周的塑性混凝土防滲墻施工。3.2適用于防滲性能達到10E8數(shù)量級、變形協(xié)調(diào)能力要求高的垂直隔水幕墻工程。 4.工藝原理

4、4.1運用大功率、高頻率振動錘將依據(jù)設(shè)計墻體厚度和考慮地質(zhì)情況等原因而特制的薄型矩形模板振動沉入土體至設(shè)計深度，在起拔模板的同時連續(xù)灌注防滲墻體漿液，邊提邊灌，形成單元防滲板體。4.2為保證單元板體之間連接可靠，模板一側(cè)設(shè)有導(dǎo)向槽，防止單位板體間垂直分叉，施工時采用雙模板（A模和B模）交叉連續(xù)施工法（見圖4.2），保證防滲墻體的連續(xù)性和可靠性。（墻體搭接措施見圖6.2.1 AB模板結(jié)構(gòu)圖）圖4.2 雙模振動沉模施工示意圖5.施工工藝流程和操作要點5.1施工工藝流程（見圖5.2）模板就位沉A模沉B模再沉A模再沉B模連續(xù)沉拔灌漿成墻灌拔B模制漿灌拔A模制漿圖5.1 雙模振動沉模施工工藝流程圖5.2

5、操作要點5.2.1場地要求平整、密實，作業(yè)面高程及承載力應(yīng)滿足施工工藝要求，機架水平誤差不超過2°。5.2.1按工藝要求在沉模前校平機架垂直度；樁機立柱中心與施工軸線偏差不超過±5cm；防滲墻的垂直度偏差不超過整個防滲墻深度的5；5.2.3模板就位：第一塊導(dǎo)向板傾斜度不超過2，就位與施工軸線偏差不超過±2.0cm；5.3.4塑性混凝土防滲墻沉模施工中模板軸線與定位軸線偏差3.0cm；深度與設(shè)計深度偏差±10cm；5.3.5為減小沉模過程中側(cè)壁摩阻力，提高槽孔壁的平整度，在沉模的同時壓注潤滑水；5.3.6沉模前護板應(yīng)在充滿槽孔中沿前一模板沉下；5.3.7嚴(yán)

6、格控制每盤砂漿材料用量，攪拌漿液時，對各種材料按設(shè)計配比準(zhǔn)確加量，保證做到迅速、均勻、有效的攪拌；現(xiàn)場對材料要妥善保存；5.3.8灌注漿料前，儲漿桶中須備足一塊單元板體的漿料，泵送時要連續(xù)；模板的提升速度與漿料泵送量相吻合；灌注時如模板中有水，待漿料將水全部排出孔口后方可提拔模板；5.3.9注漿應(yīng)自下而上進行，盡可能避免中斷。一旦需中斷卸管或其它原因中斷，應(yīng)盡快恢復(fù)注灌，并要重新灌注，使搭接長度不小于10cm，以保證墻體的整體性，超過12h后需重新施工，并對搭接處采取高壓擺噴進行加固處理；5.3.10提升模板和注漿時，振動提升和注漿應(yīng)同步進行，提升速度應(yīng)控制在12m/min ,并應(yīng)嚴(yán)格掌握與注

7、漿量相適應(yīng)，做到鄰近槽孔漿液既不冒出地面，也不下降；5.3.11冬季施工時，需對已成墻的槽段進行保溫。6.材料與設(shè)備6.1材料6.1.1塑性混凝土組成材料要求塑性混凝土組成材料要求見表6.1.1。表6.1.1 塑性混凝土組成材料要求水泥砂膨潤土水礦渣水泥細(xì)砂國標(biāo)二級電導(dǎo)率Ec1000s,so42-150mg/L的清水6.1.2塑性混凝土配合比塑性混凝土配合比見表6.1.2。表6.1.2 施工建議配合比 水 固 比固體中各成分比例（重量比%）鈉基膨潤土水泥砂1.437.52537.51.44525306.2設(shè)備主要設(shè)備由動力系統(tǒng)、沉模系統(tǒng)、灌注系統(tǒng)三部分組成，見表6.2。表6.2 主要施工設(shè)備表

8、分類名稱規(guī)格型號單位數(shù)量沉模系統(tǒng)履帶式樁機DH408-95M臺1振 錘DZ90臺1液壓夾頭90t臺1水 泵40QW15-30臺1AB模板長15m,寬0.7m套2灌注系統(tǒng)攪拌機JZC350臺1混凝土泵HBT30-04-41臺1攪拌儲漿桶自制個1動力系統(tǒng)發(fā)電機250kW臺16.2.1沉模系統(tǒng)1）AB空腹模板，是灌注漿液的主要設(shè)備，具有儲漿隔層的作用。振動模板沉入土層后，注滿漿體；當(dāng)振動模板提拔時，同時漿體從模板下端注入槽孔內(nèi) ，空腹模板起到了護壁作用，由于造槽是在不釋放地基應(yīng)力的情況下實現(xiàn)的，因此不會出現(xiàn)縮壁和塌壁現(xiàn)象?？崭鼓０逑露瞬捎没铋T結(jié)構(gòu)，沉模時閉合，拔模灌漿時依靠自重自動打開，板側(cè)設(shè)有4m

9、長的導(dǎo)槽裝置，兩塊模板聯(lián)合施工，先沉入地層的模板作為后沉入模板的導(dǎo)向，保證了各相鄰單板體在一個平面內(nèi)緊密結(jié)合成墻，見圖6.2.1AB模板結(jié)構(gòu)圖。 圖6.2.1 AB模板結(jié)構(gòu)圖2）履帶式打樁機，采用日制DH408-95M型樁機，改制龍門架頂部吊架，龍門可作傾角調(diào)整，樁機可靈活前后移動、橫移，上機可作360°轉(zhuǎn)動，可保證模板就位精度、確保板間連接緊密。3）振錘采用DZ90型，功率90kW，以滿足模板的振拔要求。4）液壓夾頭，連接振錘與模板，采用90t級，以滿足夾持AB模板的夾持能力。6.2.2灌注系統(tǒng)1）漿液泵送泵，采用混凝土泵HBT30-04-41型，砼出口壓力4MPa，排量30m3/

10、h，輸送管徑150mm或125mm，料斗容積400L。2）攪拌機，用來制備向空腹AB模板內(nèi)輸送的水泥混合漿體，選用JZC350型攪拌機。3）攪拌儲漿桶，用來攪拌儲存經(jīng)攪拌機攪拌的砼，達到所需砼量后供應(yīng)給混凝土泵。4）沉模灌注系統(tǒng)工藝參數(shù)見表6.2.2表6.2.2 沉模灌注系統(tǒng)工藝參數(shù)振 錘模 板激振力振頻寬度厚度提速666 kN1100 r/min0.70 m2530 cm12 m/min混凝土泵攪拌機制漿量壓力流量流量4MPa150 L/min150 L/min6.2.3動力系統(tǒng)1） 柴油發(fā)電機，提供整個施工現(xiàn)場的動力電、照明電。2） 配電箱，承擔(dān)振錘、混凝土泵、攪拌機、儲漿桶、泥漿泵、水泵

11、的動力電配送。6.2.4 勞動力組織（見表6.2.4）表6.2.4 勞動力組織情況表崗 位人數(shù)主 要 職 責(zé)班 長1負(fù)責(zé)現(xiàn)場全面工作值班工程師1負(fù)責(zé)本班的施工技術(shù)及質(zhì)量管理樁機機長1負(fù)責(zé)指揮沉模及灌漿施工樁長記錄1負(fù)責(zé)沉模施工記錄樁 機 工2負(fù)責(zé)沉模、灌漿施工開 槽 工1負(fù)責(zé)沿施工軸線開挖施工槽攪拌站站長1負(fù)責(zé)制漿，輸漿及料物收放砼 泵 工1負(fù)責(zé)泵送漿液，可兼職輸漿系統(tǒng)記錄攪拌機工1負(fù)責(zé)攪拌機的各種操作上 料 工8負(fù)責(zé)配料、供料焊 工1負(fù)責(zé)電氣焊加工電 工1負(fù)責(zé)電器安裝與檢修輔 助 工6配合現(xiàn)場工作合 計26備注：以上人員配備為現(xiàn)場一個班施工人員。7.質(zhì)量控制7.1質(zhì)量要求塑性混凝土防滲墻設(shè)計

12、施工質(zhì)量要求項目為：（所列數(shù)值為上海老港生活垃圾填埋場的要求）墻體厚度：不小于25cm；墻體深度：平均墻體深度為15m；抗?jié)B系數(shù)：不大于K×10-7cm/s；抗壓強度：SW1SW4段 ：1.0MPa2.0MPa SW5SW6段 ：0.2MPa0.6MPa注：為28d抗壓強度彈性模量：小于1000MPa。7.2檢測項目、頻率與方法7.2.1音波測試以測試墻的深度和墻的質(zhì)量（檢查是否有裂縫和小洞）檢查頻率是每10m一個，在墻頂。7.2.1鉆孔及樣本檢測以測試墻的質(zhì)量及進行試驗室測試（無側(cè)限強度測試、彈性模數(shù)及滲透率測試），測試頻率每100m一個。鉆孔至墻底12m。7.2.3現(xiàn)場滲透率測試

13、：利用在鉆孔底特定深度進行降水頭測試，測試頻率每100m一個。7.2.4追蹤測試使用同位素或色素進行滲透率測試，每500m一個，在墻附近底泥土鉆孔2個。7.2.5檢查開挖至淺層深度做檢查。8安全措施8.1加強對現(xiàn)場施工人員的安全、文明施工的宣傳教育，提高其安全施工及自身保護意識，特別是對防止高空墜物、用電安全的意識；8.2加強工地現(xiàn)場管理，確保施工人員充足的睡眠，嚴(yán)禁施工人員疲勞工作；8.3現(xiàn)場臨時用電設(shè)施的布置必須符合JGJ46-2005施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范要求；8.4注意安全用電，工地內(nèi)電纜應(yīng)理順，不能亂拉亂掛。加強安全用電，統(tǒng)一使用標(biāo)準(zhǔn)安全電箱，教育職工遵守安全用電制度和持證上崗

14、制度，杜絕出現(xiàn)用電安全事故；8.5嚴(yán)格按照安全生產(chǎn)的有關(guān)條例進行施工作業(yè)，正確操作機械設(shè)備；8.6灌漿人員在灌漿時要帶好防護用品，特別是戴好防護眼鏡和口罩，以防漿體噴射傷人以及吸入細(xì)小顆粒。9環(huán)保措施9.1 施工現(xiàn)場設(shè)置儲漿池。施工棄漿用排污槽排至儲漿池，絕不放任自流避免造成污染。9.2施工現(xiàn)場安排專人負(fù)責(zé)清掃及施工材料的堆放與覆蓋，避免大風(fēng)吹走砂、水泥和膨潤土等細(xì)小顆粒的材料9.3進行漿液配比時，根據(jù)風(fēng)向變化情況，及時調(diào)整遮風(fēng)屏障的方位，杜絕材料在傾到過程中飛入空中；9.4對施工現(xiàn)場有形廢物及時處理，保護施工區(qū)環(huán)境。9.5根據(jù)塑性混凝土漿液凝固較慢的特點，在施工軸線臨近設(shè)置盛放多余漿液的池子

15、，用泥漿泵將溝槽中的多余漿液定向排放至附近固定地點，防止無組織排放；待漿液凝固后，以土方的形式進行處理。10.效益分析采用本工法施工的塑性混凝土防滲墻（25cm厚）費用為130元/m2，而如采用原設(shè)計指定挖掘成槽施工工藝施工同等厚度的塑性混凝土墻的費用為250元/m2，施工費用約為本工藝的2倍。在過路口等處采用高壓擺噴的費用為230元/ m2，而且防滲性能、塑性等均稍遜于采用本工法施工的塑性混凝土防滲墻。上海老港生活垃圾填埋場四期（USW1.2標(biāo)）工程之一、二、三期防滲墻約10km，平均施工深度為15m。單就本工程采用塑性混凝土墻較挖掘成槽施工工藝和高壓擺噴節(jié)省的費用約1500萬元。11.應(yīng)用

16、實例11.1工程概況老港生活垃圾填埋場四期（USW1.2標(biāo)）工程塑性混凝土防滲墻在上海地區(qū)還是第一次運用，還沒有十分成熟的經(jīng)驗可以參考。根據(jù)招標(biāo)文件要求，我公司與同濟大學(xué)合作，完成了以膨潤土、水泥和沙為原材料的塑性混凝土漿液的配合比設(shè)計。并采用雙模振動成槽法圓滿完成了老港生活垃圾填埋場四期（USW1.2標(biāo)）工程一、二、三期塑性混凝土墻SW1SW4段抗?jié)B系數(shù)小于1×10-7cm/s，抗壓強度介于1.0MPa到2.0MPa的塑性混凝土防滲墻；以及SW5SW6段抗?jié)B系數(shù)小于1×10-7cm/s，抗壓強度介于0.2MPa到0.6MPa的塑性混凝土防滲墻?？偣餐瓿伤苄曰炷翂s10k

17、m，平均墻體深度達到15m。塑性混凝土軸線布置圖如圖11.1所示(SW1SW6)。圖11-1塑性混凝土軸線布置圖11.2施工情況上海老港生活垃圾填埋場四期（USW1.2標(biāo)）工程之一、二、三期防滲墻工程于2004年10月著手進行塑性墻施工配合比試驗，于2005年1月份開始施工SW6段，配合1A階段庫區(qū)建設(shè)，隔斷1A階段庫區(qū)以西地下水，并于2005年4月結(jié)束，該段全長約1.2km,歷時近4個月，平均施工速度僅為10m/d； SW1SW2段于2005年4月開始施工，2006年4月結(jié)束；SW4SW3段于2005年5月開始施工，2006年5月結(jié)束；SW6段于2005年10月開始施工，2006年6月結(jié)束。

18、整個塑性混凝土防滲墻從設(shè)計施工配合比到施工完畢并通過檢測，共歷時1年10個月。11.3實施效果通過對達到檢測齡期墻體進行的音波測試、鉆孔及樣本檢測、現(xiàn)場滲透率測試、追蹤測試、及開挖樣坑對淺層墻體的檢查結(jié)果表明，采用該工法施工的塑性混凝土墻在墻體厚度、抗?jié)B性能、墻體深度以及墻體協(xié)調(diào)變形方面均達到設(shè)計要求。音波測試波形曲線完整，底部大部分波形反射明顯，說明墻體完整性、連續(xù)性較好，達到雙模施工的預(yù)期效果，滿足設(shè)計要求對墻體縱橫方向連續(xù)性的要求?，F(xiàn)場滲透率測試與鉆芯取樣室內(nèi)測試結(jié)果滲透系數(shù)均達到10E-8數(shù)量級，滿足設(shè)計不大于K×10E-7cm/s 的要求，但試驗數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)場滲透率測試結(jié)果

19、較室內(nèi)測試結(jié)果更小?，F(xiàn)場開挖樣坑對墻體（2m深）的觀測表明，墻體厚度不小于25cm,墻體連續(xù)性較好，未發(fā)現(xiàn)有夾渣、縮頸等現(xiàn)象。室內(nèi)無側(cè)限抗壓強度試驗值滿足設(shè)計對不同部位墻體抗壓強度的要求。整個施工過程雖然歷時較長，但一直處于安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的受控狀態(tài)。塑性混凝土防滲墻體的實測指標(biāo)均達到設(shè)計要求，大大減緩了一、二、三期傳統(tǒng)填埋垃圾場所產(chǎn)生的滲瀝液繼續(xù)對周邊地下水的污染。 靖江垃圾填埋場庫區(qū)（一期）垂直防滲工程防滲墻長度：1450米 防滲墻深度：16米 防滲墻厚度：0.3米工程量：23200平方米=6960立方米水固比1.4 （1）水1.4 膨潤土0.45 水泥0.25 砂0.30 （2）水1.4

20、 膨潤土0.375 水泥0.3 砂0.375膨潤土密度=2.4-2.7g/cm³(取2.5） 水泥密度=3.1g/cm³ 中砂密度=2.65g/cm³ 則1噸塑性混凝土各種材料重量 按水固比（1）計算水 1000÷2.4×1.4=583（公斤） 化成體積 0.583噸=0.583m³膨潤土 1000÷2.4×0.45=188（公斤） 0.188÷2.5=0.0752m³水泥 1000÷2.4×0.25=104（公斤） 0.104÷3.1=0.0335m³砂

21、 1000÷2.4×0.3=125（公斤） 0.125÷2.65=0.0472m³體積合計 0.583+ 0.0752 +0.0335 +0.0472=0.7389m³1000/0.7389=X/1 密度為1.354噸/立方米一立方塑性混凝土所含各種材料 總需各材料量 材料單價（元/噸） 總價（萬元）膨潤土 1.354÷2.4×0.45=254公斤 1761噸 500 88.05水泥 1.354÷2.4×0.25=141公斤 982噸 380 37.32中砂 1.354÷2.4×0.3=169公斤 1176噸 60 7.06 水 1.354÷2.4×1.4=790公斤 5497.24噸 6.5 3.57 合計：136每平方塑性混凝土材料單價：膨潤土 880500/23200=37.95 元水泥 373200/23200=16.08 元中砂 70600/23200= 3.04 元水 35700/23200= 1.54 元 小計：58.61元主要施工設(shè)備1、 履帶式樁機 DH408 1臺 5萬/月*3.3個月=16.5萬 2、 振動錘 DZ90 1臺 2萬/月*3.3個月=6.6萬3、 A、B模板 自制 1套