蔡海川
(汕頭市水利水電勘測設(shè)計(jì)院,廣東 汕頭 515041)
揭東縣磐嶺圍分為南河堤、北河堤,位于揭陽市榕城區(qū)之西,南臨榕江南河,北瀕榕江北河,西與揭西縣相接。堤圍全長35.718公里,其中屬揭東縣境內(nèi)總長24.267公里,計(jì)南河堤11.987公里,北河堤12.28公里。圍內(nèi)總集水面積133.64平方公里,地勢西北高、東南低,受益地區(qū)包括揭東縣境內(nèi)新亨、桂嶺、白塔、霖磐、月城五個(gè)鎮(zhèn)及揭陽市榕城區(qū)的一部分,捍衛(wèi)耕地面積12.47萬畝,人口56.38萬人。
磐嶺圍地處榕江三角洲腹地,地貌上為榕江南河水道北岸第四系一級(jí)階地,堤圍筑填土厚度0.7~8.0m,第四系由一套三角洲海陸交相互沖積層之粉質(zhì)粘土、淤泥、粉土、粉砂、細(xì)砂、中砂、粗砂花崗巖風(fēng)化土組成,厚度11.7~50.9m,在場地西部厚度較小,與下伏殘積土層呈不整合接觸,土層特征由上而下描述如下:
①堤筑填土,由灰黃色粗中(細(xì)砂)、粉土、粘土組成,砂松散,中等透水~強(qiáng)透水,標(biāo)貫12次,5~10擊,平均7擊;粉土、粘土可塑,液微透水~弱透水,標(biāo)貫6次,5~12擊,平均8擊。本層堤頂筑填厚度4.40~9.10米。承載力標(biāo)準(zhǔn)值90KPa。
②粘土(含砂)粉土、中粗砂、細(xì)粉砂:灰黃灰白色,粘土、(含砂)粉土可塑,極微~中等透水,標(biāo)貫4次,3~8擊,平均6擊,中粗砂細(xì)粉砂松散~中密 中等~強(qiáng)透水,標(biāo)貫5次6~25擊,平均13擊。層頂標(biāo)高5.95~2.20米,層厚0.00~7.50米。承載力標(biāo)準(zhǔn)值112KPa。
③有機(jī)質(zhì)粉土、(含砂)有機(jī)質(zhì)粘土、(粉土、粘土)夾中砂、細(xì)粉砂:青灰(褐)、灰黃色,有機(jī)質(zhì)土飽和,流塑,高壓縮性含有機(jī)質(zhì)及少量砂,極微~中等透水,標(biāo)貫13次,小于1擊;中砂、細(xì)粉砂松散~中密,中等透水,層頂標(biāo)高19.5~-5.40米,層厚1.00~18.20米。承載力標(biāo)準(zhǔn)值小于40KPa。
④粗中砂、細(xì)粉砂、粘土、粉土(局部夾有機(jī)質(zhì)粉土、泥炭土):灰白、灰黃(褐)色,粗中砂為主,次棱次圓狀,成份主要為石英、長石、稍密~中密狀態(tài),局部松散,中等~強(qiáng)透水,標(biāo)貫66次,6~25擊,平均17擊;粘土、粉土可塑,局部軟塑,極微~弱透水,標(biāo)貫26次,2~7擊,平均5擊。層頂標(biāo)高-0.06~-18.40米,層厚2.70~26.70米以上。承載力標(biāo)準(zhǔn)植250KPa(粗中砂)~150KPa(粘土、粉土)。
⑤全風(fēng)化花崗巖:雜色,巖石全風(fēng)化為粘(粉)土質(zhì)砂、含砂粘土、粉土,可塑,微~中等透水。標(biāo)貫7次,13~17次,平均15次。層頂標(biāo)高-16.73~-23.30米,揭露5.50~8.00米未穿。承載力標(biāo)準(zhǔn)值230KPa。
揭東磐嶺圍雖經(jīng)1990年~1996年歷時(shí)7年加固,堤身已按20年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)加高培厚,抗洪能力有所提高,但已加固的堤段實(shí)質(zhì)上也只是堤面加高培厚,堤身、堤基存在的滲漏問題并未消除,工程仍存在嚴(yán)重的隱患。
考慮到本堤段特點(diǎn),本次除險(xiǎn)加固防滲措施設(shè)計(jì)為振動(dòng)沉模防滲墻,樁號(hào)為北河堤5+800~9+650,總長3850米。深度11.4~12.6m,其基本工作原理由以下幾部分組成:a)振動(dòng)機(jī)械原理,振動(dòng)沉模防滲板墻動(dòng)力設(shè)備是振動(dòng)錘,在其兩根軸上各裝有偏心塊,由偏心塊產(chǎn)生偏心力。當(dāng)兩軸相向同速運(yùn)轉(zhuǎn),橫向偏心力抵消,豎向偏心力相加,使振動(dòng)體系產(chǎn)生垂直往復(fù)高 頻率振動(dòng)。振動(dòng)體系具有很高的質(zhì)量和速度,產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊動(dòng)量,將空腹模板迅 速沉入地層。b)振動(dòng)沉模原理,振動(dòng)體系的豎向往復(fù)振動(dòng),將模板沉入地層。
由于模板在振動(dòng)力 作用下使土體受到強(qiáng)迫震動(dòng)產(chǎn)生局部剪脹破壞或液化破壞,土體內(nèi)摩擦力急劇降低,阻力減 小,提高了模板的沉入速度。同時(shí)擠壓、振密模板周邊一定范圍內(nèi)的土層。c)振動(dòng)模板的成墻機(jī)理。
振動(dòng)模板沉入土層后,注滿漿體;當(dāng)振動(dòng)模板提拔時(shí),同時(shí)漿體從模板下端注入槽孔內(nèi) ,空腹模板起到了護(hù)壁作用,由于造槽是在不釋放地基應(yīng)力的情況下實(shí)現(xiàn)的,因此不會(huì)出現(xiàn)縮壁和塌壁現(xiàn)象。從而成為造槽、護(hù)壁、澆注一次性直接成墻的新工藝,保證了漿體在槽孔 內(nèi)良好的充盈性和穩(wěn)定性。
為了保證防滲板墻連續(xù)可靠,無縱橫向開叉,該項(xiàng)新技術(shù)采用了兩塊模板聯(lián)合施工工藝,先已沉入地層的模板可作為后沉入模板的導(dǎo)向,保證了各相鄰單板體在一個(gè)平面內(nèi)緊密結(jié)合成墻。
模板在振動(dòng)提拔時(shí),對(duì)模板內(nèi)及注入槽孔內(nèi)的漿體有連續(xù)振搗作用,使墻體充分振動(dòng)密實(shí)。同時(shí),又使?jié){體向兩側(cè)擠壓,板厚增加。
振動(dòng)沉模的模板作用、導(dǎo)向作用、振搗作用都使板墻接縫結(jié)合緊密。同時(shí)每個(gè)單板體板墻從震動(dòng)沉模灌注完成時(shí)間很短,一般僅為10分鐘左右,在灌注材料初凝之前,可連續(xù)完成 多個(gè)單板墻施工。因此,幾個(gè)相鄰單板墻體漿液經(jīng)反復(fù)震動(dòng)而互相混合,使模板接頭處的漿 液溶為一體,不存在墻間接縫問題,從而保證了板墻的連續(xù)完整性。
本次設(shè)計(jì)對(duì)振動(dòng)沉模板墻的技術(shù)要求有以下幾點(diǎn):① 振動(dòng)沉模防滲板墻的深度和長度按設(shè)計(jì)要求施工,雙板扣接,每塊板墻的灌漿量應(yīng)等于或大于需求量。墻底要達(dá)到設(shè)計(jì)高程,其中墻底深度誤差不大于0.3m,施工軸線應(yīng)在設(shè)計(jì)防滲墻中心線上,上下游方向最大誤差不超過8cm。②墻體的厚度≥8cm,墻體連續(xù)。③設(shè)計(jì)墻體抗壓強(qiáng)度P≥1 Mpa。④滲透系數(shù)R≤I×10-6cm/s。⑤墻體破壞坡降j≥300。
為了尋求適合本工程地質(zhì)情況的施工工藝參數(shù),工程于樁號(hào)8+215為起點(diǎn),做了10米的試驗(yàn)段,工程量約120 m2。
①通過試驗(yàn)確定施工工藝方案和施工工藝參數(shù)。②通過開挖,現(xiàn)場直觀檢查防滲板墻的連續(xù)性和成墻厚度。③防滲墻開挖后取樣送檢,檢測板墻抗壓強(qiáng)度及滲透系數(shù)是否滿足設(shè)計(jì)要求。④主要施工機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行情況。
(1)施工工序
①樁機(jī)、模板就位。樁機(jī)就位在施工軸線上將樁機(jī)調(diào)平,調(diào)整完畢后使A模板就位,利用振動(dòng)體系自重將板刃壓入土中,檢測調(diào)整模板和立柱的垂直度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。②振動(dòng)沉模。啟動(dòng)振錘,將A模板沉入地層中,達(dá)到設(shè)計(jì)深度,然后將B模板沿施工軸線在A模板前側(cè)與A模板緊密并接,以A模為導(dǎo)向板,沉入地層設(shè)計(jì)深度。③灌注提升A模板。向A模板內(nèi)灌滿漿體,然后邊拔、邊灌注,直至拔出地面,漿體留在槽孔內(nèi)。灌注提升結(jié)束后,要保持漿體在墻頂設(shè)計(jì)高程。④再沉入A模板。A模板提拔出地面后,立即沿施工軸線移至B模板前側(cè)就位,以B模板為導(dǎo)向板,A模板沿B模板沉入地層達(dá)到設(shè)計(jì)深度。
a-A就位;b-A沉下、B就位;c-B沉下;d-A灌注提拔;e-A沉下;f-B灌注提拔;g-B沉下;h-A灌注提拔;
(2)施工工藝流程
施工工藝流程圖
(3)施工工藝參數(shù)
施工工藝參數(shù)值
成墻4天開挖進(jìn)行外觀檢查,其墻體厚度大于8 cm,墻體連續(xù)。隨后取樣送廣東水電與建筑工程質(zhì)量檢測站進(jìn)行檢測,結(jié)果為:墻體抗壓強(qiáng)度P=16.3>1PMpa、滲透系數(shù)R=4.88×10-8cm/s4.結(jié)論
磐嶺圍振動(dòng)沉模防滲板墻通過試驗(yàn)表明,其大大改善了原堤身堤基的水文工程地質(zhì)條件,本工程于2007年8月完工至今3年,未再發(fā)現(xiàn)堤內(nèi)有冒泉,漏水等現(xiàn)象,通過試驗(yàn)及工程實(shí)踐證明:振動(dòng)沉模防滲板墻能滿足堤圍的防滲要求,可達(dá)到保證大堤安全的目的。
[1]許澄躍,振動(dòng)沉模防滲板墻技術(shù)在堤圍達(dá)標(biāo)加固中的應(yīng)用[J].廣東水利水電,2007.03