董小卓，張德泉，沈宏斌

（1.南京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，江蘇南京210006；2.六合區(qū)水利局，江蘇南京211500；3.六合區(qū)機(jī)電排灌總站，江蘇南京211500）

防滲墻在三汊灣水利樞紐工程中的應(yīng)用

董小卓1，張德泉2，沈宏斌3

（1.南京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，江蘇南京210006；
2.六合區(qū)水利局，江蘇南京211500；3.六合區(qū)機(jī)電排灌總站，江蘇南京211500）

本文介紹了目前水利工程中常用防滲墻的特點(diǎn)，重點(diǎn)介紹了素混凝土地下連續(xù)墻和高壓旋噴樁的優(yōu)缺點(diǎn)、施工方法、質(zhì)量檢測(cè)方法和結(jié)果。結(jié)合三汊灣水利樞紐的實(shí)際情況，將船閘閘首素混凝土地下連續(xù)墻修改為高壓旋噴樁，解決了節(jié)制閘新墻與老竹筋板樁間的連接處理。

防滲墻；地下連續(xù)墻；高壓旋噴樁

1 水利工程常用防滲墻介紹

目前水利工程中常用防滲墻有鋼筋混凝土板樁、水泥土攪拌樁、素混凝土地下連續(xù)墻、高壓旋噴樁等。

（1）鋼筋混凝土板樁形狀長(zhǎng)而扁，一般采用錘擊方法施工，振動(dòng)與噪音大，沉樁過(guò)程中擠土作用大，局部提高地基承載力。板樁需提前預(yù)制，設(shè)計(jì)強(qiáng)度達(dá)到70%時(shí)方可起吊，達(dá)到100%時(shí)方可運(yùn)輸，施工工期長(zhǎng)。其缺點(diǎn)是樁間接縫處易滲水，樁底水平度難于控制。

（2）水泥土攪拌樁是利用水泥漿與原土通過(guò)葉片強(qiáng)制攪拌形成墻體的技術(shù)，一般采用“四攪兩噴”工藝，可用多頭小直徑攪拌樁施工機(jī)械，一機(jī)多個(gè)小直徑鉆頭同時(shí)鉆進(jìn)，施工工效高、造價(jià)低，但防滲效果一般。

（3）素混凝地下連續(xù)墻是利用挖槽機(jī)械，采用泥漿護(hù)壁，在地下挖出窄而深的基槽，并在其內(nèi)澆注混凝土，施工時(shí)振動(dòng)小、噪音低，墻體剛度大、整體性好，施工速度較快，但施工設(shè)備和工序多。

（4）高壓旋噴樁是利用高壓泵將水泥漿液通過(guò)鉆桿端頭的特制噴頭，以高速水平噴入土體，借助液體的沖擊力切削土層，使土體與水泥漿充分?jǐn)嚢杌旌夏獭２骞芘c鉆孔兩道工序合二為一，施工工序少、設(shè)備小、速度快，但造價(jià)高，通常采用設(shè)備較小的單管旋噴法施工，可以作為大設(shè)備施工的補(bǔ)充。

目前多頭小直徑水泥土攪拌樁（墻厚0.3m）價(jià)格約為200元/m2，鋼筋混凝土板樁（墻厚0.25m）和C 20素混凝土地下連續(xù)墻（墻厚0.3m）價(jià)格約為450元/m2，高壓旋噴樁（墻厚0.4m）價(jià)格約為600元/m2。

2 節(jié)制閘地下連續(xù)墻布置和施工

節(jié)制閘的防滲主要有三個(gè)方面:（1）節(jié)制閘的正向防滲；（2）節(jié)制閘的側(cè)向繞滲；（3）翼墻的自身防滲。三者防滲長(zhǎng)度需同時(shí)滿足規(guī)范要求，才能確保防滲安全。

三汊灣節(jié)制閘基底持力層為④粉土質(zhì)砂（中密），中等透水?？紤]到防滲和質(zhì)量控制效果好，采用地下連續(xù)墻防滲，墻體為厚0.3m和長(zhǎng)4m的C 20素混凝土。節(jié)制閘地下輪廊線見圖1。

2.1 地下連續(xù)墻布置方案一

方案一是地下連續(xù)墻布置在上下游第一節(jié)翼墻和閘室的底板下面。翼墻為圓弧布置，地下連續(xù)墻圓弧走向施工困難，墻走向交接處和伸縮縫不在同一面，閘室部分有T型接頭，見圖2；翼墻和閘室間的垂直止水應(yīng)深入閘室地下連續(xù)墻瀝青槽中，并與水平止水連接。

2.2 地下連續(xù)墻布置方案二

第一節(jié)翼墻采用空箱加扶壁的結(jié)構(gòu)，自身防滲長(zhǎng)度滿足要求。方案二是地下連續(xù)墻布置在岸墻和閘室的底板下面。地下連續(xù)墻直線施工簡(jiǎn)單，岸墻和閘室間增設(shè)一道垂直止水，同樣深入閘室地下連續(xù)墻瀝青槽中。經(jīng)計(jì)算側(cè)向防滲長(zhǎng)度滿足要求，地下連續(xù)墻工程量減少192m2，投資節(jié)省8.64萬(wàn)元，并縮短施工工期。見圖3～圖5。

圖1 節(jié)制閘地下輪廓線圖

圖2 地下連續(xù)墻平面布置方案一

圖3 方案二地下連續(xù)墻平面布置圖

圖4 方案二地下連續(xù)墻立面圖

圖5 地下連續(xù)墻接頭圖

2.3 地下連續(xù)墻主要施工方法

地下連續(xù)墻施工主要工序包括測(cè)量放線、導(dǎo)墻施工、地下墻成槽、清基和水下混凝土澆筑。

混凝土防滲墻采用薄壁液壓抓斗機(jī)抓土成槽，開槽過(guò)程中采用泥漿固壁。泥漿采用2m3臥式泥漿攪拌機(jī)拌制泥漿，泥漿輸送采用4P N泥漿泵，清孔換漿和澆筑時(shí)置換出的泥漿通過(guò)排污泵回收到沉淀池，經(jīng)過(guò)凈化后再投入使用?；炷翝仓捎媚酀{下直升導(dǎo)管法，混凝土通過(guò)受料斗入倉(cāng)，澆筑時(shí)，導(dǎo)管應(yīng)連續(xù)上升，且控制速度不能太慢，嚴(yán)禁突提，以防出現(xiàn)泥漿夾層。

墻段連接采用“接頭管法”。一期槽孔清孔換漿結(jié)束后，在槽孔端頭下設(shè)接頭管，由履帶吊機(jī)分節(jié)吊放，拼裝后垂直插入槽內(nèi)，接頭管的中心線與槽段分段線相吻合。根據(jù)槽內(nèi)混凝土初凝情況逐漸起拔接頭管，在一期槽孔端頭形成接頭孔，二期槽孔澆筑混凝土?xí)r，接頭孔靠近一期槽孔的側(cè)壁形成圓弧形接頭，墻段形成有效連接［1］。

3 方案比較和施工方法

3.1 地下連續(xù)墻方案的難點(diǎn)

本次船閘是加固改造，原閘室保留利用，老閘室墻為直立式連拱擋土墻，隔墻采用漿砌塊石，墻間用預(yù)制混凝土聯(lián)系梁，拱圈采用預(yù)制混凝土，底板采用鋼筋混凝土［2］。

采用的0.3m厚的素混凝土地下連續(xù)墻方案，難點(diǎn)主要有以下幾個(gè):

（1）解決不了新墻與老竹筋板樁間的連接處理。

（2）施工時(shí)需要開槽，擔(dān)心開槽距離閘室太近，產(chǎn)生位移變形，影響閘室墻的穩(wěn)定。

（3）施工設(shè)備大而多，需要抓斗式履帶設(shè)備、吊裝設(shè)備和混凝土泵車等。大型設(shè)備的碾壓會(huì)對(duì)閘室的穩(wěn)定產(chǎn)生影響，尤其施工面小，擔(dān)心設(shè)備對(duì)閘室墻的碰撞。

3.2 高壓旋噴樁方案的優(yōu)點(diǎn)

采用φ 600mm的高壓旋噴樁方案，成墻厚度為0.4m，缺點(diǎn)是工程造價(jià)高，優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾個(gè):

（1）解決了新墻與老竹筋板樁間的連接處理。

（2）施工時(shí)不需要開槽，對(duì)周圍的土體形成擠壓，不影響閘室墻的穩(wěn)定。

（3）施工設(shè)備小而少，不會(huì)對(duì)閘室墻產(chǎn)生碾壓和碰撞。

（4）施工速度快，能有效解決工期緊的難題。

經(jīng)比較論證，將原船閘下素混凝土地下連續(xù)墻修改為高壓旋噴樁，同時(shí)解決了節(jié)制閘的新墻與老竹筋板樁間連接處理，見圖6。

圖6 新墻與老竹筋板樁連接處理圖

3.3 高壓旋噴樁主要施工方法

鉆至設(shè)計(jì)深度后，拌制水泥漿液，開啟高壓泥漿泵和空氣壓縮機(jī)，同時(shí)從鉆桿送入高壓水泥漿和壓縮氣體，從噴管底部的噴嘴噴出，待孔口返漿后鉆桿邊旋轉(zhuǎn)邊提升，直至設(shè)計(jì)高程。主要施工要求如下:

（1）高壓泥漿泵注液壓力≥20Mpa，施工中確保管路系統(tǒng)的通暢和封密。

（2）旋噴提升速度控制在10～25cm/min左右，旋轉(zhuǎn)速度10～20r/min。

（3）水泥漿液的高壓噴射作業(yè)不得停噴或中斷，孔口須保持返漿。

（4）高壓旋噴防滲墻施工按照兩序孔的施工順序進(jìn)行施工，相鄰兩孔的噴射間隔不少于24h，樁間距0.44m。

4 防滲墻質(zhì)量檢測(cè)方法和結(jié)果

4.1 檢測(cè)方法

（1）無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度是試樣在無(wú)側(cè)向壓力條件下，抵抗軸向壓力的極限強(qiáng)度。切取原狀土樣，試樣的高度與直徑之比采用2.0～2.5。

（2）滲透系數(shù)試驗(yàn)采用變水頭滲透試驗(yàn)法。設(shè)備主要部分為三軸壓力室、圍壓加載裝置、水頭測(cè)讀裝置。

（3）高速探地雷達(dá)檢測(cè)防滲墻的連續(xù)性。檢測(cè)路線范圍沿著防滲墻的墻頂布置。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的資料特點(diǎn)，建立數(shù)據(jù)處理流程:預(yù)處理→數(shù)據(jù)回放→編輯處理→速度分析→濾波、反褶積→能量均衡→偏移→圖形處理→成像顯示。

4.2 檢測(cè)結(jié)果

（1）高壓旋噴樁滲透系數(shù)滿足不大于（1～5）× 10-6cm/s要求，28d齡期的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度滿足大于1Mpa要求。內(nèi)部均未見大面積的明顯不連續(xù)異常，層間也未見明顯孔洞等現(xiàn)象，所檢測(cè)的防滲體雷達(dá)波相位連續(xù)，振幅基本穩(wěn)定，無(wú)反射面，未發(fā)現(xiàn)明顯的缺陷。

（2）素混凝土地下連續(xù)墻強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)C 20的強(qiáng)度要求。在地下連續(xù)墻與老竹筋板樁間的連接處不連續(xù)，后采取在臨水側(cè)加補(bǔ)兩根φ 600mm的高壓旋噴樁。

5 結(jié)論

（1）素混凝土地下連續(xù)墻防滲和質(zhì)量控制效果好，但解決不了新墻與老竹筋板樁間的連接處理，同時(shí)施工設(shè)備大而多，施工工期長(zhǎng)。

（2）高壓旋噴樁能較好地解決了新墻與老竹筋板樁間的連接處理，施工設(shè)備小而少、工期短，但工程造價(jià)高，通常采用設(shè)備小的單管旋噴法施工，可以作為大設(shè)備施工的補(bǔ)充。

（3）在滿足防滲要求的情況下，防滲墻可布置在岸墻和閘室的底板下，直線施工方便且節(jié)省工程投資和工期。

（4）由于底板厚度不同造成防滲墻的高程不一樣，防滲墻之間的垂直止水應(yīng)伸入高程低的防滲墻瀝青槽中，否則將會(huì)在高低墻頂間形成滲漏通道。

（5）結(jié)合不同的工程情況，盡量選擇一種適合的防滲墻，也可選擇兩種防滲墻的結(jié)合，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，最終要確保防滲墻這種隱蔽工程的施工質(zhì)量，加強(qiáng)質(zhì)量檢測(cè)。

［1］林建洪.純抓法成槽混凝土防滲墻在北溪南港節(jié)制閘加固中的應(yīng)用［J］.人民珠江，2006（01）:32-34.

［2］董小卓，趙一晗，張義軍，張峰.三汊灣船閘加固改造設(shè)計(jì)［J］.水利水電技術(shù)，2014（05）:80-82.

TV543

B

1672-2469（2015）10-0104-03

10.3969/j.issn.1672-2469.2015.10.33

董小卓（1982年—），男，工程師。