专利名称：组合式混凝土防渗墙的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的技术领域为水资源可持续利用与节水农业技术和水 利工程中的混凝土防渗墙。
背景技术：
在水资源和水利工程中，常采用混凝土防渗墙进行地下土层防渗，采 取在地面施工挖槽，泥浆固壁保持槽孔稳定，泥浆下导管浇灌混凝土形成 防渗墙。防渗墙采用的材料，并无统一规定， 一般采用刚性混凝土较多， 也有采用塑性混凝土或半塑性混凝土。总体上，均采用单一材料的防渗墙， 即不管土层性质如何及水头高低，要么采用刚性混凝土，要么采用塑性混 凝土或半塑性混凝土。但对于复合地层(下部为强透水砂或砂砾层，上部
为弱透水粘性土层)，采用单一材料的混凝土防渗墙具有明显的不合理性 塑性混凝土的抗渗性和强度较低，不适合应用于下部砂砾层中；刚性混凝 土过于刚硬，在上部粘性土层中容易折断或开裂。
刚性混凝土 一般指弹性模量E > 10000MPa,抗压强度R28》10MPa的混 凝土；塑性混凝土一般指弹性模量E《2000MPa,抗压强度R28 < 5MPa的混 凝土；半塑性混凝土弹性模量和抗压强度介于上述二者之间的混凝土。
发明内容
为了解决复合地层(下部为强透水砂或砂砾层，上部为弱透水粘性土 层)采用单一材料的混凝土防渗墙具有明显不合理性的问题，本实用新型
提供一种组合式混凝土防渗墙。 具体的技术解决方案如下
组合式混凝土防渗墙包括上部墙体、下部墙体和中间过渡段， 所述上部墙体为塑性混凝土，下部墙体为刚性混凝土，中间过渡段为 半塑性混凝土。
所述塑性混凝土上部墙体设计指标为抗压强度R28 = 3-5MPa，弹性模
3量E= 1000-2000MPa，渗透系数k = 1(T6_10—7 cm/s;
所述刚性混凝土下部墙体设计指标为抗压强度R2^10MPa，弹性模量 EMOOOOMPa,渗透系数k = 10_8-10_9ctn/s;
半塑性混凝土中间过渡段设计指标为抗压强度R28-5-15MPa,弹性模 量E = 2000-1 OOOOMPa,渗透系数k = 10—7-l(T8 cm/s;
所述下部墙体高度L1: L产嵌岩深度d+砂砾石层厚度+伸入上部土体中 长度s，
所述中间过渡段高度L2: L产4-7米，
所述上部墙体高度L3: L产墙体总高度L -刚性混凝土高度L -过渡段
高度"。
所述嵌岩深度d:新鲜岩石不小于O. 5m，或风化岩石不小于1. Om。 所述刚性混凝土伸入上部土体中长度s: —^殳s = H /6-8，其中H为 上下游水^f立差。
组合式混凝土防渗墙的有益技术效果体现在几个方面①根据墙体承 受的水头大小，采用相应的抗渗性材料，满足防渗安全要求，降低工程造 价。②上部采用塑性混凝土，增加其适应变形的能力，减小对下部刚性混 凝土墙体的约束，减小地层沉陷产生的墙体附加垂直应力，改善整个防渗 墙的应力状态。③塑性混凝土与粘性土层之间的粘结性能好，结合紧密。 用于大坝防渗，对坝体或大坝粘土心墙的劈裂破坏作用小，有利于保证坝 体的完整性和整体性。④下部墙体承受较高的水头和较大的应力。刚性混 凝土强度高，抗渗性能好；其与强透水砂砾层下部的基岩结合好，增强其 与基岩接触面抗冲刷能力。
图1为本实用新型结构示意图。
图中序号说明1—塑性混凝土， 2—刚性混凝土， 3—过渡段，4一粘 性土坝体，5—砂砾石透水层，6—坝基面，7—基岩面，8—基岩，9一水库 正常蓄水位，10—坝顶，11—坝下游水位。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地说明。 复合地层在水资源和水利工程中是常见的，因河床地层沉积的地质特 点，下部一般为粗颗粒强透水砂砾层，上部一般为细颗粒弱透水粘性土层， 在深厚覆盖层河床上修建挡水工程，常遇到这种地层。在老水库除险加固 或新建土坝工程中，大坝底部为砂砾石强透水层，其上为土质坝体或粘土 心墙的实例很多。对于复合地层，本实用新型专利是适用的。
实施例
参见图l，组合式混凝土防渗墙包括上部墙体1、下部墙体2和中间过 渡段3。上部墙体l为塑性混凝土，下部墙体2为刚性混凝土，中间过渡段 3为半塑性混凝土。
组合式混凝土防渗墙厚度T:与上下游水位差H有关， 一般T = H / (60-80 )。
嵌入岩石深度d:与上下游水位差H和岩石性质有关， 一般新鲜岩石不 小于O. 5m,风化岩石不小于1.0m。
刚性混凝土伸入上部土体中长度s:与上下游水位差H和上部土体的性 质有关， 一般s = H / (6-8)。
刚性混凝土高度L1: L产嵌岩深度d+砂砾石层厚度+伸入上部土体中长度s。
过渡段高度U:与施工方法和塑性混凝土高度有关， 一般"=4-:/m。 塑性混凝土高度L3: L产墙体总高度L -刚性混凝土高度L -过渡段高 度L。
工作原理
上部墙体l与弱透水粘性土层共同防渗，墙体承担的水头较低；上部 土层变形相对较大，尤其是大坝混凝土防渗墙，上部坝体变形量大；为增 强上部墙体的变形能力，上部采用塑性混凝土，胶凝材料按一定比例的水 泥、粘土、膨润土，由配合比试验确定，墙体设计指标为抗压强度1128 = 3-5MPa,弹性模量E= 1000-2000MPa,渗透系数k = 10—6-l(T7 cm/s。下部强 透水砂砾层中墙体几乎承担上下游的全部水位差，应^^是高墙体抗渗耐久性；在上部荷载作用下，土层产生沉陷，将使墙体产生附加垂直压力，下部墙
体2自重压力也较大，因而需提高下部墙体的抗压强度。下部采用刚性混
凝土，胶凝材料为水泥，掺入适量粉煤灰和外加剂，由配合比试验确定。
墙体设计指标为抗压强度R28》10MPa,弹性模量E > lOOOOMPa，渗透系数 k = 10—8-10—9cm/s。塑性混凝土与刚性混凝土之间为半塑性混凝土ii渡区， 一般抗压强度R28 = 5-15MPa,弹性模量E = 2000-10000MPa,渗透系数k二 10—'-10—8 cm/s。 施工方法
首先按墙体设计指标做好混凝土配合比试验，确定墙体材料配方；在 现场沿防渗墙设计轴线分段挖槽(一般每段槽长6-8m),泥浆固壁，下导管 至槽底；先按刚性混凝土的配合比拌制混凝土，通过导管浇灌混凝土至设 计高度以上2-5m(视防渗墙深度而定)；再改浇灌塑性混凝土至墙顶。其中， 由于导管的埋入深度和浇灌混凝土的下落惯性，在塑性混凝土与刚性混凝 土之间自然形成半塑性混凝土过渡区。
混凝土配合比
刚性混凝土配合比(每立方米材料用量kg ):水235-245、水泥330-370、 粉煤灰120-130、外加剂9-11、砂720-740、石920-940。
塑性混凝土配合比(每立方米材料用量kg ):水335-345、水泥240-280、 膨润土 70-80、粘土 130-140、外加剂9-11、砂590-610、石700-720。
过渡段混凝土配合比介于刚性混凝土与塑性混凝土之间。
权利要求1、组合式混凝土防渗墙，其特征在于包括上部墙体、下部墙体和中间过渡段，所述上部墙体为塑性混凝土，下部墙体为刚性混凝土，中间过渡段为半塑性混凝土。
2、 根据权利要求1所述的组合式混凝土防渗墙，其特征在于 所述下部墙体高度L1: L产嵌岩深度d+砂砾石层厚度+伸入上部土体中长度s，所述中间过渡段高度L2: L尸4-7米，所述上部墙体高度L3: L产墙体总高度L -刚性混凝土高度In -过渡段 高度U
3、 根据权利要求2所述的组合式混凝土防渗墙，其特征在于所述嵌 岩深度d:新鲜岩石不小于O. 5m，或风化岩石不小于1. 0m。
4、 根据权利要求2所述的组合式混凝土防渗墙，其特征在于所述刚 性混凝土伸入上部土体中长度s: —般s = H /6-8，其中H为上下游7JC位差。
专利摘要本实用新型涉及水资源可持续利用与节水农业技术和水利工程中的组合式混凝土防渗墙，解决了复合地层采用单一材料的混凝土防渗墙具有明显不合理性的问题。组合式混凝土防渗墙包括上部墙体、下部墙体和中间过渡段，所述上部墙体为塑性混凝土，下部墙体为刚性混凝土，中间过渡段为半塑性混凝土。有益技术效果是①根据墙体承受的水头大小，采用相应的抗渗性材料，满足防渗安全要求，降低工程造价。②上部采用塑性混凝土，改善整个防渗墙的应力状态。③塑性混凝土与粘性土层之间的粘结性能好，有利于保证坝体的完整性和整体性。④下部墙体采用刚性混凝土强度高，抗渗性能好；其与强透水砂砾层下部的基岩结合好，增强其与基岩接触面抗冲刷能力。
文档编号E02B3/10GK201284475SQ20082004178
公开日2009年8月5日 申请日期2008年9月3日 优先权日2008年9月3日
发明者冯立孝, 张启富, 王天星, 程观富, 陈景富 申请人:安徽省水利水电勘测设计院