鋸槽法在漢江遙堤防滲墻工程中的應(yīng)用

卜云峰，王 龍

(中國水電基礎(chǔ)局有限公司，天津 301700)

1 工程簡介

漢江遙堤位于湖北省鐘祥市和天門市境內(nèi)，處于漢北平原最上端的漢江左岸，是漢北平原及武漢市的防洪屏障，全長55.265 km。歷史上遙堤曾多次出現(xiàn)潰口，為保證當(dāng)?shù)厝嗣竦纳?cái)產(chǎn)安全，長江水利委員會(huì)決定對(duì)漢江遙堤進(jìn)行防滲加固處理，施工項(xiàng)目由護(hù)岸工程、防滲處理工程、堤身加固工程組成。其中防滲處理工程項(xiàng)目主要由3個(gè)標(biāo)段的堤身和堤基的防滲墻組成，堤段總長23 km，各標(biāo)段與漢江相臨，為一級(jí)防洪堤段。

在漢江遙堤防滲加固工程中，袁家洼部分堤段采用了鋸槽機(jī)造防滲墻的施工工藝，其施工范圍為樁號(hào)286+000～286+800，設(shè)計(jì)防滲墻軸線長度800 m，軸線布置在堤頂，距外坡邊線3 m處，設(shè)計(jì)施工墻厚25 cm，設(shè)計(jì)孔深19.5～23.1 m，實(shí)際成墻面積1 8709.77 m2。

因鋸槽成墻工藝在致密的粉細(xì)砂中工效較高，為加快施工進(jìn)度，確保施工質(zhì)量及工期要求，經(jīng)設(shè)計(jì)、監(jiān)理同意，在王家營段292+400～292+800和293+775～294+160由原來的抓斗施工變更為鋸槽施工，設(shè)計(jì)防滲墻軸線長度795 m，設(shè)計(jì)施工墻厚30 cm，設(shè)計(jì)孔深18.9～21.6 m，實(shí)際成墻面積16 745.75 m2。兩段施工均取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 施工條件

2.1 施工現(xiàn)場情況

286+000～286 +800堤段位于漢江遙堤下游袁家洼段，堤頂為碎石路面，寬度在6～10 m，堤內(nèi)邊線上每隔200m有一水泥界碑，上標(biāo)有樁號(hào)及制作日期，在該段內(nèi)分布有兩個(gè)施工控制點(diǎn)，用于防滲墻軸線的測量放樣，堤壩自下游至上游呈“J”型走向，堤內(nèi)側(cè)為兩層壓浸平臺(tái)，單層平臺(tái)寬約6m，可作為設(shè)備和原材料存放的場地，并可根據(jù)施工需要合理布置泥漿池。

292+400～292 +800和293+775～294+160位于漢江遙堤中游王家營段，此段與同時(shí)施工的土方加培工程交叉作業(yè)，施工干擾較大，堤頂碎石路面全部被拆除，加之雨季施工堤上泥濘不堪，給鋸槽施工及澆澆帶來了較大的困難，從而使施工難度增大。

2.2 施工地質(zhì)情況

堤身填筑土多為就地取用，主要為素填土，少量為雜填土。素填土主要為粉細(xì)砂、砂壤土和粉質(zhì)壤土，其中粉細(xì)砂層主要分布在8.2～20.5 m高程范圍內(nèi)，粉細(xì)砂密實(shí)堅(jiān)硬，不易抓取，故本段采用鋸槽機(jī)切削成槽。雜填土分布較少，主要為當(dāng)年潰口處堵口雜物和生活垃圾，并夾雜少量塊石。

3 塑性混凝土防滲墻施工

3.1 施工準(zhǔn)備

鋸槽機(jī)施工前以防滲墻軸線為中心線開挖導(dǎo)槽，截面尺寸為長×寬=0.6 m×0.8 m。為防止施工過程中因機(jī)械振動(dòng)以及短時(shí)槽孔內(nèi)漿面降低造成槽口坍塌，槽壁用長1.5 m、寬0.8 m的護(hù)槽板支護(hù)。對(duì)稱于防滲墻軸線鋪設(shè)道軌，間距2.58 m，使用水準(zhǔn)儀或經(jīng)緯儀對(duì)同一斷面兩軌頂高差進(jìn)行測量監(jiān)控，要求不超過9 mm;合格后順次安裝鋸槽機(jī)、清槽機(jī)及混凝土澆筑機(jī)。

3.2 施工方法

3.2.1 施工設(shè)備及其成槽原理

本工程使用2臺(tái)YK-160型和2臺(tái)“慶-50”型液壓鋸槽機(jī)進(jìn)行防滲墻施工，鋸槽最大深度60 m，寬度0.1～0.4 m，配套主要設(shè)備有卷揚(yáng)機(jī)8套、清槽機(jī)4套及澆筑機(jī)4套等。鋸槽機(jī)刀排及成槽原理如圖1和圖2所示。

3.2.2 導(dǎo)孔施工

為實(shí)現(xiàn)鋸槽機(jī)全斷面向前鋸槽，首先在施工起點(diǎn)(286+400、292+600、294+000)鉆一個(gè)導(dǎo)孔，要求其直徑及深度應(yīng)以能將鋸槽機(jī)刀排順利下入孔底為原則。本工程選用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆導(dǎo)孔，孔徑為1 200 mm，根據(jù)防滲墻設(shè)計(jì)圖紙確定導(dǎo)孔孔深，并要求加深10～30 cm，保證刀排所鋸深度滿足設(shè)計(jì)孔深。

3.2.3 槽段劃分

根據(jù)堤身地質(zhì)條件，在具有代表性的堤段先期進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)，并做了合理調(diào)整和總結(jié)。結(jié)合鋸槽機(jī)的施工能力、泥漿下混凝土澆筑的需要以及已往的施工經(jīng)驗(yàn)，將槽段長度定在8～16 m，槽段連接采用“土工布隔離法”。施工過程中，可視實(shí)際情況合理調(diào)整槽段長度，以保證施工順暢。

3.2.4 鋸槽施工

鋸槽機(jī)主要是利用油缸產(chǎn)生的推力和卷揚(yáng)機(jī)產(chǎn)生的拉力，帶動(dòng)裝有切削刀排的鋸板上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)切削土體，邊切削邊向前移動(dòng)，被切掉的土體和切屑，落入槽孔底部后由反循環(huán)排渣系統(tǒng)排出槽孔;工作中使用一定濃度的泥漿護(hù)壁，切削不間斷，從而形成一個(gè)規(guī)則的連續(xù)的長形槽孔。其主要施工工序?yàn)?

圖1 萬排示意圖

圖2 鋸槽機(jī)成槽原理圖

1)下刀排:在吊車的配合下，按導(dǎo)孔孔深組裝刀排和鋸板，連接過程中用水準(zhǔn)儀或經(jīng)緯儀監(jiān)測刀排和鋸板的垂直度，偏差必須＜1%，以確保成槽后孔斜率滿足設(shè)計(jì)要求。組裝后用吊車吊放至導(dǎo)孔內(nèi)，鋸齒貼近施工前進(jìn)方向一側(cè)中心線上，上部用法蘭盤與油缸連接、用鋼絲繩與卷揚(yáng)機(jī)相連，以提供動(dòng)力。

2)開機(jī)鋸進(jìn):檢查刀排和鋸板安裝是否牢固，開機(jī)空轉(zhuǎn)調(diào)試各部件運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，鋸槽機(jī)方可正式向前鋸進(jìn)。本工程采用2臺(tái)鋸槽機(jī)一組控制施工連續(xù)堤段，導(dǎo)孔位在各施工段中間，2臺(tái)鋸槽機(jī)向兩側(cè)同時(shí)施工。鋸進(jìn)期間，可以根據(jù)地質(zhì)條件和機(jī)具狀態(tài)來控制油缸的運(yùn)行頻率和卷揚(yáng)機(jī)的工作速率，以使鋸槽機(jī)達(dá)到最佳鋸進(jìn)狀態(tài)。同時(shí)，鋸槽機(jī)的行走要平穩(wěn)勻速，使刀排鋸進(jìn)時(shí)負(fù)載均勻不傾斜。刀排和鋸板與油缸之間的連接可以適當(dāng)留有一定的間隙，以便刀排和鋸板靠自身重量受地球引力而趨向垂直，從而有利于保證槽孔的孔斜率。

3)下設(shè)土工布隔離體:鋸槽機(jī)施工成槽一段距離后，使用清槽機(jī)采用置換法進(jìn)行清孔。清孔驗(yàn)收合格后選取適當(dāng)位置下設(shè)土工布隔離體(澆筑時(shí)能按孔形伸展，長度為2.5 m)，首先，根據(jù)所選取位置的孔深確定隔離體的長度，一般控制在大于孔深0.5 m，然后，在隔離體底部水平放置一定數(shù)量凈重約100～120 kg的混凝土預(yù)制塊，并使隔離體底部充分展開，在重力作用下將隔離體垂直下放至孔底，下放過程中，每下放3 m停置1 min，以保證隔離體垂直穩(wěn)定下設(shè);下設(shè)完畢后，土工布隔離體頂部采用腳手架鋼管固定;并使用泥漿泵將新鮮的泥漿泵送至隔離體內(nèi)，使隔離體完全展開緊貼孔壁，確保墻厚。為防止隔離體在澆注過程中向鋸槽方向移動(dòng)，在隔離體鋸槽一側(cè)下設(shè)工字鋼支撐，確保土工布隔離體澆注過程穩(wěn)定。

4)槽孔澆筑:按規(guī)范要求在槽孔和土工布隔離體內(nèi)下設(shè)導(dǎo)管，隔離體內(nèi)下設(shè)1套澆筑導(dǎo)管即可澆筑，待隔離體內(nèi)混凝土澆至2～3 m后，再澆筑槽段內(nèi)混凝土，澆筑過程中，使隔離體內(nèi)混凝土面與槽段內(nèi)混凝土面始終保持高差在2 m左右，從而確保隔離體的穩(wěn)定垂直，混凝土接頭的質(zhì)量良好。由于槽段間采用土工布隔離體連接，這樣既不影響鋸槽繼續(xù)向前鋸進(jìn)，又節(jié)省了類似抓斗起拔接頭管的輔助時(shí)間，而且減少了墻體接頭，從而保證了墻體的連續(xù)性，提高了施工工效。

現(xiàn)澆塑性混凝土按試驗(yàn)配合比拌合，澆筑時(shí)按要求檢測混凝土的坍落度、擴(kuò)散度(坍落度為18～24 cm擴(kuò)散度35～40 cm)，同時(shí)做抗壓、抗?jié)B及彈模試塊，填寫泥漿下塑性混凝土澆筑記錄表。

3.3 墻體質(zhì)量

鋸槽機(jī)施工成墻過程中，按設(shè)計(jì)要求定量對(duì)現(xiàn)澆塑性混凝土取樣做試件，進(jìn)行了抗壓、抗?jié)B及彈模試驗(yàn)，本次防滲墻施工共進(jìn)行了95組抗壓、16組抗?jié)B和3組彈模試驗(yàn)，其試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1。

表1 墻體質(zhì)量試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

統(tǒng)計(jì)分析結(jié)論:平均抗壓強(qiáng)度2.63 MPa，離差系數(shù)0.12，強(qiáng)度保證率97.7%。

該段防滲墻施工完畢后，進(jìn)行了墻體開挖檢查，下圖即為鋸槽機(jī)施工成墻的墻體開挖照片，可以看出，鋸槽機(jī)成墻墻體均勻平整，連續(xù)性良好。

3.4 工效分析

該段鋸槽機(jī)施工成墻在第二標(biāo)段分段施工中是最早完工的，根據(jù)其施工原始記錄做簡要的工效分析，如表2所示。

表2 工效分析表

在本堤段的施工中，鋸槽機(jī)發(fā)揮了在粉細(xì)砂、砂壤土中的最大效率，在保證墻體質(zhì)量的前提下，圓滿地完成了該段25 cm和30 cm厚塑性混凝土防滲墻的施工，并積累了在堤防上施工防滲墻的寶貴經(jīng)驗(yàn)。

4 結(jié)語

在本工程防滲墻施工中，鋸槽機(jī)成墻工藝相對(duì)來說是非常成功的，但只能說在顆粒較小、松散或是硬度低的地層中，鋸槽機(jī)能發(fā)揮其最大效率。在施工期間，地層中曾出現(xiàn)部分塊石，使鋸槽機(jī)的施工速度減慢，工效降低。不同的施工工藝是根據(jù)不同的地層及施工要求而產(chǎn)生的，鋸槽機(jī)也不是無所不能的。根據(jù)我們對(duì)本堤段施工過程的總結(jié)，有以下幾點(diǎn)體會(huì):

1)在防滲墻施工前，應(yīng)組織人員認(rèn)真編寫生產(chǎn)性試驗(yàn)方案，并選取具有代表性的堤段進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)，從而依據(jù)本工程特點(diǎn)確定適宜的施工技術(shù)參數(shù)，為順利完成后續(xù)墻體施工創(chuàng)造了良好的先決條件。

2)在該堤段鋸槽機(jī)施工過程中，因堤身地質(zhì)條件差，加之連續(xù)雨天，堤頂出現(xiàn)了裂縫，對(duì)此項(xiàng)目部組織人力進(jìn)行堵漏處理，同時(shí)采用縮短槽段長度及時(shí)澆筑的方法控制裂縫發(fā)生及發(fā)展，這對(duì)鋸槽法來說難度不大，只要調(diào)整土工布隔離體的下設(shè)位置，槽段的長度即可確定。

3)當(dāng)?shù)貙又泻猩倭繅K石時(shí)，鋸槽機(jī)無法正常工作，必須調(diào)整油缸推進(jìn)速度放慢卷揚(yáng)，使刀排能將塊石順利剝離，而后通過反循環(huán)系統(tǒng)將塊石排出槽孔。這也體現(xiàn)了鋸槽機(jī)的局限性，還需不斷改造機(jī)具性能，以滿足更高的施工要求和更廣的適用范圍。