人工槽孔防滲墻在南河橡膠壩施工中的應(yīng)用

李春英

（水利部河北水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，天津300250）

1 工程概況

南河橡膠壩位于秦皇島市青龍縣南河城區(qū)段，是當(dāng)?shù)貫楦纳扑Y源條件及城鎮(zhèn)生態(tài)景觀，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形地質(zhì)條件而修建的一項(xiàng)水利工程。一期工程包括4道橡膠壩，由上游至下游分別為一壩、二壩、三壩和四壩，壩軸線與河道垂直，樁號(hào)分別為2＋080、2＋420、2＋840和3＋350，壩長(zhǎng)分別為41，50，55，55m，壩高分別為2.2，2.6，3.9，3.9m，設(shè)計(jì)蓄水位分別為239.2，237，234.7，230.9m。 工程建成后可使南河城區(qū)段形成1650m長(zhǎng)的4級(jí)連續(xù)水面景觀，水面面積9.8萬(wàn)m2，蓄水總庫(kù)容13.3萬(wàn)m3。

橡膠壩主體工程由壩體、鋪蓋、消力池、兩側(cè)岸墻和庫(kù)區(qū)防滲系統(tǒng)5部分所組成。庫(kù)區(qū)防滲系統(tǒng)包括壩基防滲墻和左岸防滲墻2部分。壩基防滲墻位于壩前鋪蓋上游齒墻底部。庫(kù)區(qū)右岸為弱透水性基巖，是一道天然的防滲屏障。左岸防滲墻由樁號(hào)1＋131～3＋331，連續(xù)長(zhǎng)度2200m。

由于受工期和資金限制，2008年僅完成了4座橡膠壩的主體工程和鋪蓋防滲墻，以及左岸防滲墻三、四壩區(qū)間2＋520～3＋350長(zhǎng)830m墻段。從試運(yùn)行情況看，三壩、四壩蓄水正常，說明已建防滲墻效果不錯(cuò)，而一壩、二壩庫(kù)區(qū)滲漏嚴(yán)重，左岸地勢(shì)較低地面出現(xiàn)滲水，影響附近居民的正常生產(chǎn)和生活。為此決定一、二壩區(qū)間剩余的左岸防滲墻墻段明年實(shí)施。

2 工程地質(zhì)條件

南河城區(qū)段總體走向由西向東，河道寬度40～100m，河底縱坡0.4%～0.8%。河道南側(cè)為陡峭山坡，北側(cè)為縣城居民區(qū)。南河為季節(jié)性河流，僅在雨季短期行洪，河道地下水埋深為0.7～4.8m。

根據(jù)地質(zhì)勘探資料，工程區(qū)域除左岸路基和右岸山溝局部為素填土外，壩基所在的河道地層基本屬于巖、土雙層結(jié)構(gòu)。土層巖性主要為礫石、壤土或礫石土，層厚1～7m；巖石層為花崗片麻巖，其中全風(fēng)化帶厚1.1～12.9m，強(qiáng)風(fēng)化帶厚0.8～8.4m。 根據(jù)抽水試驗(yàn)，礫石土屬于強(qiáng)透水層，滲透系數(shù)為3.6×10－2cm/s。花崗片麻巖全風(fēng)化帶滲透系數(shù)為2.7×10－4～3.3×10－6cm/s， 平均值為5.6×10－5cm/s，屬弱透水性；強(qiáng)風(fēng)化帶滲透系數(shù)為2.3×10－4～3×10－5cm/s，平均值為1.1×10－4cm/s，屬弱～中等透水性。

3 左岸防滲墻剩余墻段設(shè)計(jì)方案選擇

已建防滲墻墻厚0.5m，采用液壓抓斗配合沖擊鉆造孔（槽孔）、泥漿護(hù)壁、導(dǎo)管澆筑混凝土的施工工藝。對(duì)于砂礫石地基，采用沖擊鉆造孔，缺點(diǎn)是對(duì)地基振動(dòng)較大。由于工程現(xiàn)場(chǎng)距居民區(qū)較近，考慮到施工對(duì)周邊居民的干擾，業(yè)主要求改變左岸防滲墻剩余墻段的施工方法。

3.1 施工方法選擇

3.1.1 槽孔支護(hù)法

槽孔支護(hù)法修筑的防滲墻在平面上是由矩形槽孔串連形成，適用條件為埋深較淺的砂礫石層。槽孔是邊挖邊襯形成的，槽孔長(zhǎng)度5～10m，槽孔內(nèi)徑根據(jù)人工開挖時(shí)操作空間的要求取1.2m，槽孔內(nèi)設(shè)置橫向支撐，每循環(huán)進(jìn)尺控制在1m；槽孔支護(hù)采用常規(guī)混凝土，配以少量鋼筋，其厚度根據(jù)開挖深度一般為15～25cm，跳倉(cāng)施工。四川成都院在修建岳池縣富流灘電站工程時(shí)曾采用過。

3.1.2 圍井支護(hù)法

圍井支護(hù)法修筑的防滲墻在平面上是由圓形圍井串連形成，適用條件為埋深較淺的砂礫石層。圍井是邊挖邊襯形成的，為防止井壁坍塌每循環(huán)進(jìn)尺控制在1m左右；圍井的支護(hù)采用常規(guī)混凝土，配以少量鋼筋，其厚度根據(jù)開挖深度一般為15～25cm；圍井內(nèi)徑根據(jù)人工開挖時(shí)操作空間的要求取1.2m；跳倉(cāng)施工。上個(gè)世紀(jì)70年代保定地區(qū)在龍門水庫(kù)和王快水庫(kù)加固工程中采用過。

槽孔支護(hù)法施工空間較大，有利于排水和施工機(jī)具的布置，防滲墻厚度均勻，防滲效果好，故予以推薦。

4 人工槽孔防滲墻

南河城區(qū)段二壩上游左岸防滲墻軸線布置在距護(hù)岸擋墻外緣3m的位置。槽孔分段長(zhǎng)度為5m，凈寬1.2m，槽壁支護(hù)混凝土厚度15cm。橫向支撐采用斷面20cm×20cm的預(yù)制混凝土柱，水平間距1.5m。防滲墻墻頂?shù)陀谧o(hù)岸高程0.5m，墻底嵌入基巖深度1m，防滲墻深度7～9.8m。

5 人工槽孔防滲墻施工要求

5.1 導(dǎo)向槽口板

施工前修筑導(dǎo)向槽口板。槽口板采用“┓┏”形現(xiàn)澆混凝土，高度取0.4m，寬度根據(jù)地面設(shè)備的要求確定。槽口板應(yīng)直立、穩(wěn)固、位置準(zhǔn)確。

5.2 槽孔開挖

開挖主要利用風(fēng)鎬、十字鎬及其他輔助工具，出渣采用卷?yè)P(yáng)機(jī)、吊藍(lán)等。開挖時(shí)應(yīng)注意排水，保證開挖和護(hù)壁混凝土澆筑為干場(chǎng)作業(yè)。槽孔孔壁應(yīng)平整垂直，防止偏斜，不應(yīng)有梅花孔、探頭石和波浪形小墻等。槽孔中心線與垂直度允許偏差不大于5cm；孔斜率不大于0.4%。開挖結(jié)束后，應(yīng)對(duì)槽位、槽深、槽寬，嵌入基巖深度、孔斜等進(jìn)行全面檢查。檢查合格后，方可進(jìn)行護(hù)壁。

5.3 槽壁支護(hù)

槽壁支護(hù)是人工開挖防滲墻的關(guān)鍵技術(shù)之一，每向下開挖一定深度就護(hù)壁一次，當(dāng)護(hù)壁達(dá)到一定強(qiáng)度后繼續(xù)往下施工。護(hù)壁采用厚15cm的鋼筋混凝土，鋼筋為HPB235Φ8，間距15cm，水平向護(hù)壁之間的鋼筋預(yù)留搭接長(zhǎng)度不小于10cm。上下護(hù)壁之間不搭接。壁間橫向支撐預(yù)制混凝土梁，配筋4根HPB235Φ12，箍筋Φ6＠100。支撐梁兩端預(yù)留搭接長(zhǎng)度10cm。一序槽護(hù)四壁，二序槽護(hù)兩壁。護(hù)壁支模時(shí)應(yīng)考慮排水，防止混凝土澆筑時(shí)因細(xì)顆粒流失而產(chǎn)生蜂窩。模板拼裝應(yīng)平整，以減少拼縫部位的錯(cuò)臺(tái)和凸棱。護(hù)壁混凝土等級(jí)可采用二級(jí)配C20W4F100，水灰比宜小于0.55，澆筑坍落度為4～8cm，初凝時(shí)間不小于6h，終凝時(shí)間不大于24h，干密度不小于2380kg/m3。為加快施工進(jìn)度，可摻加早強(qiáng)劑。

5.4 墻體混凝土澆筑

墻體混凝土等級(jí)采用C10W6F100，水灰比宜小于0.65，坍落度18～22cm，初凝時(shí)間和終凝時(shí)間同上，干密度不小于2100kg/m3，彈性模量不大于1.75×104N/mm2。

槽孔混凝土澆筑應(yīng)在地下水位穩(wěn)定后進(jìn)行?；炷翝仓捎盟轮鄙龑?dǎo)管法，導(dǎo)管內(nèi)徑以20～25cm為宜。槽內(nèi)使用兩套以上導(dǎo)管時(shí)，間距不得大于3.5m。一期槽端的導(dǎo)管距孔端宜為1～1.5m，二期槽端的導(dǎo)管距孔端宜為1m，當(dāng)槽底高差大于25cm時(shí)導(dǎo)管應(yīng)布置在控制范圍的最低處。導(dǎo)管的連接和密封必須可靠，導(dǎo)管底口距槽底應(yīng)控制在15～25cm范圍以內(nèi)。開澆前，導(dǎo)管內(nèi)應(yīng)置入可浮起的隔離塞球，開澆時(shí)先注入水泥砂漿，隨即澆入足夠的混凝土，擠出塞球并埋住導(dǎo)管底端。管埋入混凝土的深度不得小于1m，不宜大于6m?；炷撩嫔仙俣炔粦?yīng)小于2m/h。混凝土面應(yīng)均勻上升，各處高差應(yīng)控制在0.5m以內(nèi)。至少每隔30min測(cè)量一次槽孔內(nèi)混凝土面深度，至少每隔2h測(cè)量一次導(dǎo)管內(nèi)混凝土面深度，在開澆和結(jié)尾時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加測(cè)量次數(shù)，并及時(shí)填繪混凝土澆注指示圖，以便校對(duì)澆注方量。槽孔口應(yīng)設(shè)置蓋板，避免混凝土散落槽孔內(nèi)。

5.5 相鄰槽孔混凝土連接

一、二序槽孔間混凝土應(yīng)可靠連接。二序槽孔施工時(shí)，應(yīng)鑿除一序槽孔側(cè)壁上的土塊、石塊并清理干凈，刷水泥砂漿一層，連接好搭接鋼筋，澆筑護(hù)壁混凝土；待槽孔挖好驗(yàn)收合格后再澆筑槽孔混凝土。

5.6 新建防滲墻與已建防滲墻的連接

新建左岸防滲墻與已建鋪蓋防滲墻在平面上呈“┣”形連接，相接處的老混凝土面要清理干凈，刷水泥砂漿一層，再澆筑新混凝土。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）南河橡膠壩左岸防滲墻三、四壩之間墻段的施工，由于采用沖擊鉆對(duì)周邊居民干擾較大，要求一、二壩墻段施工時(shí)改變施工方法。

（2）對(duì)于埋深較淺的砂礫石土層人工槽孔支護(hù)法是一種經(jīng)濟(jì)而又合理的選擇。

（3）為保證槽壁的穩(wěn)定施工中應(yīng)遵循短進(jìn)尺、快護(hù)砌的原則。

［1］SL 174—96，水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］SL 55—2005，中小型水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范［S］.

［3］DL—T 5144—2001，水工混凝土施工規(guī)范［S］.

［4］白永年.中國(guó)堤壩防滲加固新技術(shù)［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2001.

［5］陸吾華.橡膠壩設(shè)計(jì)與管理［M］.中國(guó)水利水電出版社，2005.

［6］鐘永明.防滲墻人工施工技術(shù)［R］.四川水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院勘察分院，2008.