王厚星,楊生彬,劉立平

(1.河北建設(shè)勘察研究院有限公司,河北石家莊 050031;2.西北電力設(shè)計(jì)院,陜西西安 710075)

振動(dòng)沉模板墻在曹妃甸工業(yè)區(qū)防滲工程中的應(yīng)用

王厚星1,楊生彬2,劉立平1

(1.河北建設(shè)勘察研究院有限公司,河北石家莊 050031;2.西北電力設(shè)計(jì)院,陜西西安 710075)

通過曹妃甸工業(yè)區(qū)供水工程蓄水池利用振動(dòng)沉模板墻作為防滲帷幕的工程實(shí)例,詳細(xì)介紹了振動(dòng)沉模板墻的施工工藝及施工過程,并對(duì)墻體進(jìn)行了相應(yīng)的檢測,檢測結(jié)果表明,振動(dòng)沉模板墻起到了良好的防滲效果,為類似工程的設(shè)計(jì)與施工提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

振動(dòng)沉模板墻;滲透系數(shù);圍井試驗(yàn)

0 引言

振動(dòng)沉模板墻的基本原理是利用機(jī)械振動(dòng)力將空腔模板沉入到預(yù)訂位置,從而形成具有一定厚度和深度的槽體,然后在槽體內(nèi)注入按照要求制作的漿液,待漿液凝固達(dá)到一定強(qiáng)度后即形成具有防滲功能的連續(xù)性墻體。振動(dòng)沉模板墻防滲技術(shù)近年來在國際上已被廣泛采用,它主要用于江河、湖泊、水庫、堤壩的防滲工程,適用于砂性土、粘性土、淤泥質(zhì)土地層,處理深度可達(dá) 20 m,墻體厚度 10～20 cm,形成的墻體厚度均勻、完整性好,墻體抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B坡降、滲透系數(shù)等物理參數(shù)均能滿足設(shè)計(jì)要求,具有機(jī)理明確、工藝簡單、工程質(zhì)量好、工效高、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。

本文以曹妃甸工業(yè)區(qū)某供水工程蓄水池成功應(yīng)用振動(dòng)沉模板樁墻進(jìn)行防滲處理為例,介紹了該工藝的具體實(shí)施過程,墻體防滲效果檢驗(yàn)表明,防滲效果明顯,并大大節(jié)約了工程投資。

1 工程概況

曹妃甸工業(yè)區(qū)供水工程蓄水池是供水工程的重要配套設(shè)施,擔(dān)負(fù)著供水工程事故檢修時(shí)的臨時(shí)供水和正常運(yùn)行時(shí)的調(diào)節(jié)任務(wù),對(duì)于保障用戶水量和提高供水系統(tǒng)保證率有著重要作用。蓄水池占地19178萬 m2,總?cè)莘e 9416萬 m3,有效容積 90萬 m3,設(shè)計(jì)水深 715 m,池底高程 0100 m,設(shè)計(jì)蓄水位 7150 m。

蓄水池基礎(chǔ)設(shè)置在全新統(tǒng)海相層頂部的粉砂、砂壤土層中,該巖性滲透系數(shù) (419～714)×10-4cm/s,滲透性中等,為了防止蓄水滲漏或海水倒?jié)B污染供水水質(zhì),所以蓄水池必須采取防滲處理。經(jīng)過多種方案論證,決定采用振動(dòng)沉模板墻工藝對(duì)其進(jìn)行全斷面防滲處理。

2 巖土工程條件

蓄水池地處曹妃甸島的西北側(cè)、通島公路西側(cè)約 200 m處,屬唐?？h海域,地貌上位于灤河三角洲前緣與濱海淺灘的交接地帶。地下水為吹填未消散海水,水位埋深 015～019 m,水位高程 3141～4106 m。地面高程 4118～4176 m,工程區(qū)內(nèi)分布的地層巖性由老至新依次為:

粘土:淺灰色,硬塑,土質(zhì)不均,局部與粉砂互層,分布在高程 -44145 m以下,埋深 4817 m,揭露厚度 113 m。

壤土:灰色,硬塑,含貝殼碎屑及銹斑,切面光滑,韌性好,局部夾粉砂微薄層,分布在高程 -43179 m以下,埋深 4810～4814 m,揭露最大厚度 1116 m。

壤土:黃褐色或褐黃色,濕,硬塑,切面光滑,粘性中～強(qiáng),韌性較好,局部夾灰色條紋及銹斑,偶含貝殼碎屑,局部夾粉砂或粉土薄層,分布在高程 -23178～-41153 m范圍,層厚 113～1217 m,平均厚度6143 m。

砂壤土:褐黃色,飽和,中密,含貝殼碎屑,分布在高程 -23154～ -44145 m范圍,層厚 017～518 m,平均厚度 2125 m。

粉砂:褐黃色,飽和,密實(shí),含銹斑及云母片,上部砂質(zhì)不純凈,下部較純凈,局部夾粘性土,分布在高程 -31139～ -44116 m范圍,層厚 113～318 m,平均厚度 213 m。

淤泥質(zhì)壤土:褐灰色,飽和,流塑～軟塑,局部可塑,土質(zhì)不均,局部夾粉砂或粉土,含較多貝殼碎屑,主要分布于吹填砂以下即原海底表面和海相沉積粉砂層以下,分布高程 1116～-23195 m,層厚 019～1215 m,平均厚度 5145 m。

壤土:灰色,濕,軟塑,切面有光澤,土質(zhì)不均,夾薄層粉砂或粉土,局部呈薄層互層狀,含貝殼碎屑,分布在高程 0196～-30179 m范圍,層厚 015～1814 m,平均厚度 6127 m。

砂壤土:灰色,飽和,稍密,切面粗糙,含貝殼碎屑,偶見有機(jī)質(zhì),局部夾粉砂,分布在高程 0143～-28127 m范圍,層厚 116～610 m,平均厚度 314 m。

粉砂:淺灰色,飽和,中密～密實(shí),砂質(zhì)較純,成分以石英長石為主,含云母及貝殼碎屑,局部夾粉土或壤土,分布在高程 1123～-25159 m范圍,層厚019～717 m,平均厚度 415 m。

人工吹填土:為砂壤土和粉砂的混合土,土質(zhì)不均,以砂壤土為主,夾雜粉砂,局部夾薄層淤泥質(zhì)土。淺灰色,濕～飽和,松散,含少量貝殼碎屑及云母,分布高程范圍 4176～0105 m,層厚 313～412 m,平均厚度 3173 m。

各土層物理力學(xué)指標(biāo)見表 1。

3 墻體參數(shù)設(shè)計(jì)

(1)墻體厚度:≥120 mm;

(2)墻體深度:1315 m(要求沉模板墻進(jìn)入第四系全新統(tǒng)海相沉積層淤泥質(zhì)壤土或壤土 115 m);

表 1 各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

4 施工工藝

4.1 施工設(shè)備配置

根據(jù)工作量及工期要求,本工程共投入沉模板墻施工機(jī)械 3套,每套設(shè)備組成情況見表 2。

表 2 振動(dòng)沉模板墻設(shè)備組成

4.2 墻體材料

水泥采用 P.O32.5水泥,粘土采用普通粘性土,砂采用細(xì)河砂,使用 SRA-1型混凝土防腐劑,配合比為:水泥∶粘土∶砂∶水∶外加劑 =1∶018∶2∶1132∶0102。

4.3 施工工藝

振動(dòng)沉模板墻的施工工藝流程見圖 1。

4.4 施工過程

4.4.1 測量放線

根據(jù)建設(shè)單位給定的施工控制點(diǎn)及圖紙,使用全站儀每隔 30 m測放防滲帷幕中心線控制點(diǎn),使用鋼尺、白灰灑出中心線,測放的中心線與設(shè)計(jì)中心線偏差控制在 1 cm以內(nèi)。

4.4.2 設(shè)備就位、調(diào)直

模板以中心線為放樣基準(zhǔn),移動(dòng)樁基軌道,采用經(jīng)緯儀校正,使夾頭中心線、立柱中心線與中心線吻合,控制平面定位誤差在 ±210 cm;使用經(jīng)緯儀來調(diào)整立柱轉(zhuǎn)盤及立柱斜撐,立柱傾斜度≯2‰。

圖 1 施工工藝流程圖

4.4.3 攪拌漿液

現(xiàn)場配合比以試驗(yàn)室配合比為基礎(chǔ),根據(jù)細(xì)砂、粘土的含水量實(shí)際調(diào)整。拌制漿液所采用的骨料應(yīng)清潔,不得含有易腐爛及易凍裂物質(zhì),漿液拌制時(shí)間≮2 min,保證漿液拌制均勻。

4.4.4 振動(dòng)沉模

首先啟動(dòng)振錘,將 A模板沿中心線沉入地層,達(dá)到設(shè)計(jì)深度。A模板為先導(dǎo)模板,有起始、定位、導(dǎo)向作用。再將 B模板沿施工軸線與 A模板緊密擠接,沉入地層設(shè)計(jì)深度。B模板為前接模板,起到延長板墻長度的作用。

4.4.5 提模灌漿

使用輸送泵向 A模板空腹內(nèi)灌注攪拌好的漿液,待漿液冒出地面后,邊振動(dòng)、邊上拔 A模板,提升速度為 2～215 m/min。在提模過程中要保證模板內(nèi)漿液的數(shù)量,確保漿液灌到防滲墻頂設(shè)計(jì)高程。漿液的充盈系數(shù)≮1115。

4.4.6 再沉 A模板

A模板提出地面后,移動(dòng)樁機(jī),使 A模板在 B模板前就位,開動(dòng)振錘沉入 A模板,此時(shí) A、B模板作用互換,即B模板成為先導(dǎo)模板,A模板成為前接模板。

4.4.7 重復(fù)工序

重復(fù)提模灌漿、振動(dòng)沉模工序,形成連續(xù)墻體。

5 墻體檢測

5.1 鉆孔取樣檢測

使用巖心鉆機(jī)在墻體上垂直鉆孔,鉆頭直徑100 mm,鉆孔取樣過程中未發(fā)現(xiàn)墻體脫空或鉆孔偏離墻身的情況,這說明墻體是連續(xù)垂直的,且厚度 >120 mm。取樣巖心的抗壓強(qiáng)度為 315 MPa,滿足抗壓強(qiáng)度310 MPa設(shè)計(jì)要求。

5.2 圍井注水試驗(yàn)

在場地內(nèi)共施工 4處圍井,圍井施工工藝與防滲墻施工工藝相同,圍井形成 28天后進(jìn)行注水試驗(yàn),試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表 3。圍井注水試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了墻體沒有集中滲漏通道,其抗?jié)B性能各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

表 3 圍井試驗(yàn)數(shù)據(jù)

6 結(jié)語

沉模板墻施工完 28天后,在防滲帷幕內(nèi)進(jìn)行了蓄水池開挖與筑堤施工,開挖深度 4 m,開挖過程中使用明溝排水,邊坡沒有出現(xiàn)管涌、坍塌等現(xiàn)象,沉模板墻隔水效果明顯;在工程造價(jià)上使用振動(dòng)沉模板墻防滲墻比高壓旋噴防滲墻節(jié)省 30%。

[1] 河北省水利水電第二勘測設(shè)計(jì)研究院.唐山市曹妃甸供水工程蓄水池工程地質(zhì)勘察報(bào)告[R],2007.

[2] DL/T 5200-2004,水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 黃太早,等.海河流域堤防防滲處理中采用振動(dòng)沉模板墻技術(shù)的探討[J].水利水電技術(shù),2001,(11).

[4] 潘維宗,等.振動(dòng)沉模防滲板墻新技術(shù)的試驗(yàn)[J].水利水電科技進(jìn)展,2002,(4).

Application of VibratoryM odel S inking SheetWall in Anti-seepage Project in Caofeidian I ndustrial Area

WANG Hou-xing1,YANG Sheng-bin2,LIU L i-ping1(1.Hebei Construction Exploring Institute Co.,Ltd.,Shijiazhuang Hebei 050031,China;2.Northwest Electric PowerDesign Institute,Xi’an Shaanxi 710075,China)

The paper introduced the technology of vibratorymodel sinking sheetwall and its construction process with the project of vibratorymodel sinking sheetwall as anti-seepage curtain forwater supply reservoir in Caofeidian.Relevant de-tection wasmade for the wall body,which showed the good anti-seepage effect and provided the experience for similar pro-ject design and construction.

vibratorymodel sinking sheetwall;per meability coefficient;enclosed well test

TV543+.85

A

1672-7428(2010)01-0060-03

2009-09-02

王厚星 (1977-),男 (漢族),河北滄州人,河北建設(shè)勘察研究院有限公司項(xiàng)目經(jīng)理,巖土工程專業(yè),從事巖土工程設(shè)計(jì)及施工管理工作,河北省石家莊市建華南大街 58號(hào),wanghouxing2006@163.com。