莊建

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概況

厄瓜多爾布魯布魯防洪工程位于南美洲厄瓜多爾卡尼亞爾省西部靠近瓜亞斯省的東南部，距離瓜亞基爾約140km。工程主要由堤壩改造、防洪河堤、鋼筋混凝土擋墻、水庫(kù)及分洪閘等組成。

分洪閘防滲墻總長(zhǎng)度為571m，底部高程為61.90m，原始地面高程約為71.00m，分洪閘橋墩、回車場(chǎng)基礎(chǔ)高程為66.45m。分洪閘所在區(qū)域地質(zhì)為砂礫石層，地下水位高程為69.00m。

圖1 分洪閘防滲墻位置(原設(shè)計(jì))

按照投標(biāo)文件要求，分洪閘混凝土施工應(yīng)在當(dāng)年旱季完工，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)查看，結(jié)合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)及對(duì)當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)的了解，發(fā)現(xiàn)采用原設(shè)計(jì)施工存在極大的問題。因此在防滲墻施工前進(jìn)行了如下工作：進(jìn)行地基承載力實(shí)驗(yàn)；對(duì)當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)抓斗進(jìn)行價(jià)格、效率、施工條件等咨詢；灌漿實(shí)驗(yàn)；鋼板樁實(shí)驗(yàn)；防滲墻方案更改。

2 原設(shè)計(jì)存在的問題

2.1 防滲墻布置

防滲墻的布置形狀多為折線型、圓弧型。采用厄瓜多爾當(dāng)?shù)丶夹g(shù)規(guī)范要求的施工工藝無(wú)法滿足要求；采用抓斗施工時(shí)在折線及圓弧施工部位非常容易塌孔，很難保證成槽形狀。

2.2 防滲墻的結(jié)構(gòu)

在監(jiān)理下發(fā)的技術(shù)圖紙中，僅示意了閘室底板部位防滲墻的結(jié)構(gòu)，停車平臺(tái)擋墻下部無(wú)相關(guān)結(jié)構(gòu)圖。同時(shí)原設(shè)計(jì)閘室底板建基面高程與橋墩基礎(chǔ)、回車平臺(tái)擋墻建筑基面高程不同，導(dǎo)致該部位進(jìn)行防滲墻施工時(shí)存在干擾。如果先施工防滲墻，進(jìn)行擋墻及橋墩施工會(huì)對(duì)防滲墻造成破壞；如果先施工擋墻及橋墩又會(huì)造成防滲墻不能連續(xù)；如果分兩層進(jìn)行防滲墻施工，先進(jìn)行擋墻及橋墩以下防滲墻施工，完成擋墻及橋墩施工后進(jìn)行上部防滲墻施工存在分層處的接縫處理問題，而且工期也不允許。

2.3 水文地質(zhì)條件

防滲墻施工部位為砂礫石層，地下水位高，在高地下水位處采用抓斗施工，容易造成塌孔。

2.4 工程量

工程量清單中通過導(dǎo)墻開挖防滲墻(Excavación de zanjas para Muros de Pantalla， con bentonita)工程量為1416.72m3，而根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙布置，防滲墻開挖工程量約3144.93m3，比工程量清單上的工程量增加121.99%。

2.5 施工進(jìn)度

防滲墻布置于閘室底部，占用直線工期，對(duì)分洪閘施工進(jìn)度影響較大，按照抓斗施工方案計(jì)算工期，大致需要4～5個(gè)月時(shí)間才能完成本項(xiàng)目防滲墻的施工，不滿足總進(jìn)度計(jì)劃要求。

2.6 施工成本

通過考察當(dāng)?shù)刈ザ肥┕に柙O(shè)備的租賃費(fèi)用，其租賃費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出投標(biāo)價(jià)。

3 施工優(yōu)化

3.1 地基承載力實(shí)驗(yàn)

由于業(yè)主提供的地質(zhì)資料不全，為了全面了解防滲墻基礎(chǔ)的地質(zhì)狀況，對(duì)防滲墻施工部位進(jìn)行了地基承載力實(shí)驗(yàn)。證實(shí)各重要部位SPT值都滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 灌漿試驗(yàn)

防滲墻施工處為砂礫石層，且地下水位高，擬采用灌漿的方式加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性，便于防滲墻開挖成型。選取附近5m×12m范圍進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，鉆孔間排距約為1.2m，孔深4m。灌漿采用潛孔鉆機(jī)鑿孔，孔徑75mm，采用50mm的PVC管，管上間距1m打灌漿孔9個(gè)左右，每個(gè)孔直徑5mm，用橡膠帶包裹，外纏白色膠帶。采用快速鉆造孔，先不拔出套管，用外綁注漿管的PVC插入造好的孔中，外綁注漿管用于PVC管外注漿，以固定PVC管。漿液采用水泥、膨潤(rùn)土加水拌合，暫定比例為1∶1∶1。

固定好PVC管后，用30mm的軟橡膠管往PVC管中注漿，橡膠管管口帶橡膠袋，充壓使灌漿管和PVC管密封。當(dāng)壓力達(dá)到一定程度后漿液在自重及壓力作用下最先沖破最下方包裹的橡膠帶，釋放壓力，進(jìn)行灌漿；當(dāng)灌漿范圍達(dá)到一定量時(shí)，壓力增大，沖破上一層橡膠帶，進(jìn)行上一層灌漿，如此往復(fù)，直至完成整個(gè)PVC管灌漿。在灌漿后3天進(jìn)行灌漿區(qū)開挖，開挖成型效果不是很理想。通過對(duì)施工時(shí)間及效果分析，發(fā)現(xiàn)采用灌漿施工需要施工時(shí)間長(zhǎng)，且施工不方便，決定不予采用。

3.3 鋼板樁試驗(yàn)

為了最大限度地加快施工進(jìn)度，經(jīng)研究討論提出采用鋼板樁代替原防滲墻施工：將分洪閘整體基礎(chǔ)開挖至底板高程，然后進(jìn)行鋼板樁施工，鋼板上部插入現(xiàn)澆混凝土中50cm。

圖2 鋼板樁代替防滲墻示意

項(xiàng)目部進(jìn)行了鋼板樁試驗(yàn)，共施工10片樁，每片寬70cm，厚1.2cm，長(zhǎng)度為5m，用時(shí)3h。經(jīng)與業(yè)主溝通，業(yè)主以單價(jià)太高拒絕采用鋼板樁施工方案。

3.4 防滲墻深度及數(shù)量更改的設(shè)計(jì)

3.4.1 設(shè)計(jì)構(gòu)想

根據(jù)對(duì)各防滲墻資料的分析研究，初步設(shè)想為設(shè)計(jì)兩道4m深的防滲墻來代替原有的9m深的防滲墻，防滲墻基礎(chǔ)高程與橋墩、回車場(chǎng)基礎(chǔ)一致，高程為66.45m。

圖3 分洪閘防滲墻位置(新設(shè)計(jì))

3.4.2 對(duì)設(shè)想防滲墻進(jìn)行巖土分析

土壤之間存在空隙，水可通過這些空隙從高能點(diǎn)向低能點(diǎn)流動(dòng)，因此，土壤間的水流分析對(duì)于計(jì)算結(jié)構(gòu)承受的揚(yáng)壓力是很重要的。根據(jù)直接和間接探測(cè)，發(fā)現(xiàn)在分洪閘所處地區(qū)在4m至10m深有合適的且滲透性較低的土層。

巖土分析是利用Seep/W軟件進(jìn)行的，考慮了兩種水流情況：

(1)閘壩上游為最高水位，下游為最低水位條件下的水流(第一種情況)，4m深度滲透率較低的土層；

(2)閘壩上下游水位與50年一遇的設(shè)計(jì)流量相當(dāng)時(shí)的水流(第二種情況)，4m深度滲透率較低的土層；

(3)閘壩上游為最高水位，下游為最低水位時(shí)的水流(第一種情況)，10m深度滲透率較低的土層；

(4)閘壩上下游水位與50年一遇的設(shè)計(jì)流量相當(dāng)時(shí)的水流(第二種情況)，10m深度滲透率較低的土層。

每種情況都確定了3個(gè)斷面不同深度的水力坡降：A.護(hù)坦尾端，B.上游鋪蓋尾端，C.上游鋪蓋起始端。分析了護(hù)坦和溢流堰下的壓力(點(diǎn)6和點(diǎn)4)，以及上游鋪蓋下的壓力(點(diǎn)3和點(diǎn)1)。表1為不同深度不同位置的水力坡度，表2為不同點(diǎn)處揚(yáng)壓力。

表1 不同深度的水力坡度

表2 不同深度的揚(yáng)壓力

通過達(dá)西公式對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行分析：

σ′=h2(γ′-iγw)

式中：γ′為含水砂礫料容重；i為水力坡度；γw為水的容重。

在砂礫石中，水力坡度數(shù)值很大，γ′-iγw接近于0，則σ′也接近于0，這表明不會(huì)發(fā)生管涌等破壞。

3.4.3 設(shè)計(jì)方案審批

經(jīng)與業(yè)主溝通，業(yè)主通過發(fā)文同意我方關(guān)于分洪閘防滲墻的施工優(yōu)化方案。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)分洪閘防滲墻施工進(jìn)行優(yōu)化，把水下防滲墻改成在干燥環(huán)境下?lián)鯄κ┕?，減少了1551m3的水下開挖，避免水下鋼筋混凝土澆筑，縮短工期2個(gè)月。本工程根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行了方案比選優(yōu)化，實(shí)施后取得了良好的效果，為后續(xù)類似項(xiàng)目施工提供了依據(jù)。