振動(dòng)沉模防滲板墻技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

劉 潔，趙 強(qiáng)，潘維宗

（1.山東大學(xué)土建與水利學(xué)院，山東 濟(jì)南 250062；2.中國(guó)水利水電第十三工程局，山東 德州 253000）

1 概述

振動(dòng)沉模防滲板墻技術(shù)是近幾年興起并引入水利工程中進(jìn)行地基防滲加固的一種新技術(shù)。它是依據(jù)強(qiáng)力振動(dòng)原理，利用高頻振錘將空腹模板沉入土中，造成槽孔，邊灌漿邊振動(dòng)拔模，漿液留在槽孔中即形成單個(gè)板墻，沿施工放線(xiàn)路線(xiàn)順序施工，將單塊板墻連接起來(lái)，即可形成所需要的連續(xù)防滲板墻帷幕。

該技術(shù)相對(duì)于其他防滲加固技術(shù)有以下特點(diǎn)：

（1）工藝簡(jiǎn)單、質(zhì)量可靠。充分利用空腹模板的造槽、導(dǎo)向、護(hù)槽等功能一次連續(xù)成墻，建造的墻體垂直連續(xù)，墻面平整，厚度均勻，帷幕完整性良好。

（2）工效高。單機(jī)每臺(tái)班造墻面積150m2左右。

（3）工程造價(jià)低。約150元/m2。

（4）振動(dòng)沉模系統(tǒng)采用了液壓步履式打樁機(jī)，運(yùn)行平穩(wěn)、靈活、定位準(zhǔn)確。

（5）板墻薄。由于墻體抗?jié)B坡降大，薄墻體即可滿(mǎn)足防滲要求，且建造的墻體厚度均勻，目前可做到10～20cm。

（6）防滲加固效果好。模板的端部是一個(gè)楔形體，振動(dòng)沉模的過(guò)程是端部楔形體向兩側(cè)振動(dòng)擠土過(guò)程，土體被擠壓擠密的范圍是模板厚度的2～3.5倍，從而提高了抗?jié)B效果。因?yàn)楸粩D壓的土體在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)有回彈的作用，加強(qiáng)了土與板墻的良好結(jié)合。當(dāng)漿體凝結(jié)后不會(huì)使板墻與結(jié)合的土體分離，從而提高了堤（壩）的滲透穩(wěn)定和變形穩(wěn)定。

該技術(shù)主要適用于一般粘性土、粉土、松散至中密的砂土等土層地基中的防滲墻建設(shè)，目前廣泛應(yīng)用于江河、湖泊、平原水庫(kù)堤壩的防滲工程中。

2 施工工藝流程

施工工藝流程，見(jiàn)圖1。

圖1 施工工藝圖

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 工程概況

曹妃甸供水公司蓄水池是曹妃甸凈水廠的備用水源地，地基處理工程區(qū)域?yàn)?00m×400m。經(jīng)設(shè)計(jì)沿400m×400m的方形區(qū)域打設(shè)防滲墻，施工工藝為振動(dòng)沉模，沉模深度根據(jù)具體地質(zhì)條件分為13.54，12，8m等3種，模板厚度0.12m，寬度0.75m。其施工技術(shù)要求為：（1）振模防滲墻要達(dá)到設(shè)計(jì)的深度，厚度和寬度；（2）振模防滲墻墻體連續(xù)，墻體傾斜度不大于0.3％～0.5％；（3）振模防滲墻體28d，滲透系數(shù)k≤10-7cm/s；（4）振模防滲墻墻體28d，抗壓強(qiáng)度2MPa；（5）振模防滲墻墻體彈性模量不大于600MPa；（6）振模防滲墻墻體抗?jié)B坡降不小于200。

3.2 工程地質(zhì)條件

施工區(qū)域?yàn)?005年5月新填海造地吹填而成，上部主要地層有：

①層新近吹填砂：土層主要為灰褐色粉細(xì)砂，含較多貝殼碎片，在吹填區(qū)域吹填喇叭口門(mén)位置，粘粒含量較多，局部有較厚的淤泥質(zhì)土。

②層粉質(zhì)粘土：灰黑色，呈流塑—軟塑狀態(tài)，飽和，含有機(jī)質(zhì)，局部地段為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，屬高壓縮性土。

③層粉砂：灰色，松—稍密，飽和，長(zhǎng)石—石英質(zhì)，含少量貝殼碎片，顆粒成圓形，均粒，含有機(jī)質(zhì)。

④層細(xì)砂：灰色，中密—密實(shí)，飽和，含有機(jī)質(zhì)。

⑤層粉質(zhì)粘土：灰—灰黑色，可塑，飽和，含有機(jī)質(zhì)。

⑥層粉質(zhì)粘土：黃褐色，呈可塑～硬塑狀態(tài)，中壓縮性土。

⑦層細(xì)砂：褐黃色，飽和，呈密實(shí)狀態(tài)。

3.3 工程施工

為確保工期，該工程采用兩套設(shè)備同時(shí)施工，施工設(shè)備主要由振槽系統(tǒng)、灌漿系統(tǒng)兩部分組成。

3.3.1 施工程序

（1）模板就位。先將樁機(jī)調(diào)平，使立柱垂直，再將A模板對(duì)準(zhǔn)孔位，靠振動(dòng)體系的自重落下，檢測(cè)調(diào)整模板的垂直度達(dá)到規(guī)程要求。

（2）振動(dòng)沉模。啟動(dòng)振錘，先將A模板沿施工軸線(xiàn)沉入地層，達(dá)到設(shè)計(jì)深度，A模板為先導(dǎo)模板，有起始、定位、導(dǎo)向作用，故其垂直傾斜度要符合相關(guān)要求；再將B模板沿施工軸線(xiàn)與A模板緊接，沉入地層設(shè)計(jì)深度，B模板為前接模板，起到延伸板墻長(zhǎng)度的作用。

（3）漿體灌注和模板提升。向A模板空腹內(nèi)灌滿(mǎn)漿體，然后邊振動(dòng)、邊上拔、邊注漿，直至拔出地面，漿體留在槽孔內(nèi)，形成密實(shí)的單板體。

（4）再沉A模。A模拔出地面后，移動(dòng)步履式樁機(jī)，將A模移到B模前沿就位；此時(shí)，A，B兩模作用互換，即B模為先導(dǎo)模板，起定位導(dǎo)向作用，A模為前接模板起到加長(zhǎng)板墻作用。

圖2 振動(dòng)沉模板墻施工工序示意圖

重復(fù)上述工序，連續(xù)不斷的施工，即可形成一道豎直連續(xù)的整體板墻，見(jiàn)圖2。

3.3.2 質(zhì)量保證措施

（1）專(zhuān)家組和項(xiàng)目部對(duì)工程質(zhì)量和施工工藝進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，并及時(shí)解決施工中出現(xiàn)的問(wèn)題。

（2）各機(jī)組設(shè)跟班工程師1名，負(fù)責(zé)技術(shù)管理和質(zhì)量管理；設(shè)質(zhì)檢員1名，負(fù)責(zé)該班工程的質(zhì)量檢查。

（3）要做好現(xiàn)場(chǎng)施工記錄，包括沉模拔模時(shí)間、漿液配比、制漿時(shí)間等。

（4）定期做試模、測(cè)量漿液比重，以確保材料合格。

（5）在施工全過(guò)程中實(shí)行崗位責(zé)任制，做到24h有專(zhuān)人檢查監(jiān)督質(zhì)量。

（6）嚴(yán)格認(rèn)真執(zhí)行《振動(dòng)沉模（雙模板）防滲板墻設(shè)計(jì)施工規(guī)程》，以確保工程質(zhì)量。

3.4 工程檢驗(yàn)

3.4.1 施工檢測(cè)內(nèi)容

（1）勘探資料、設(shè)計(jì)文件、設(shè)計(jì)變更及業(yè)主與施工方的來(lái)往函件等的準(zhǔn)確性、齊全性檢驗(yàn)。

（2）振模防滲墻、高噴防滲墻的厚度、長(zhǎng)度、深度、連續(xù)性檢測(cè)，墻體28d抗?jié)B指標(biāo)、強(qiáng)度指標(biāo)、彈模指標(biāo)、破壞坡降指標(biāo)的檢測(cè)。

（3）材料如水泥、粉煤灰、砂子、粘土、膨潤(rùn)土、外加劑的生產(chǎn)質(zhì)量化驗(yàn)單檢驗(yàn)。施工方和質(zhì)檢方對(duì)材料的抽檢質(zhì)量試驗(yàn)報(bào)告單檢驗(yàn)。

（4）施工方根據(jù)業(yè)主、質(zhì)檢、監(jiān)理方的要求進(jìn)行的勘探、檢測(cè)報(bào)告。

3.4.2 檢測(cè)辦法

（1）采取現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢測(cè)和施工原始資料抽檢相結(jié)合的方法進(jìn)行檢測(cè)。

（2）采用施工隊(duì)自檢和監(jiān)理人員現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)確認(rèn)并簽字的辦法進(jìn)行檢測(cè)。

（3）由監(jiān)理人員直接測(cè)量模板長(zhǎng)度、厚度，結(jié)合模板沉入深度，檢測(cè)振模防滲墻的深度和厚度。

（4）由監(jiān)理人員直接測(cè)量高噴管的長(zhǎng)度、擺角，結(jié)合噴管下管深度，檢測(cè)高噴防滲墻的深度及厚度。

（5）施工人員自檢和監(jiān)理人員抽檢漿液的比重和材料配比。

（6）采用開(kāi)挖探坑的辦法檢測(cè)墻體外觀質(zhì)量及取樣進(jìn)行室內(nèi)滲透系數(shù)、抗壓強(qiáng)度、彈性模量及破壞坡降等。

（7）根據(jù)國(guó)家水利工程驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，一般施工2 000m為一個(gè)單元工程。本工程以500m為一單元工程，每一單元工程開(kāi)挖一個(gè)探坑，進(jìn)行防滲墻質(zhì)量檢驗(yàn)。

（8）以高噴灌注圍井的方法代替探坑開(kāi)挖檢測(cè)的方法，也是可行的，方法是以防滲帷幕墻為一側(cè)，用高噴板墻灌注圍井進(jìn)行注水試驗(yàn)的方法，檢測(cè)防滲墻體質(zhì)量；本工程每一單元作一圍井檢測(cè)防滲墻體質(zhì)量。

（9）選擇施工重點(diǎn)堤段，安設(shè)測(cè)壓管，以檢測(cè)工程效果（洪水期較明顯）。一般每斷面要設(shè)4支管，堤前肩、堤后肩、堤后坡、堤后腳各一支。

（10）當(dāng)一個(gè)單元工程完成后可安排單元工程質(zhì)量檢測(cè)，全部工程結(jié)束后進(jìn)行全面質(zhì)量檢測(cè)。

4 結(jié)語(yǔ)

振動(dòng)沉模防滲板墻技術(shù)在曹妃甸供水公司蓄水池止水帷幕工程中的應(yīng)用，經(jīng)檢驗(yàn)完全符合防滲的要求，進(jìn)一步擴(kuò)展并驗(yàn)證了該技術(shù)的應(yīng)用。

該技術(shù)目前還有一些不足之處：對(duì)于卵石含量高的厚地層沉入困難，不能沉入基巖和大塊石中，造墻深度尚不能超過(guò)25m。而且應(yīng)特別注意施工時(shí)因強(qiáng)力振動(dòng)對(duì)土體的破壞作用而產(chǎn)生滑坡事故。

［1］白永年.中國(guó)堤壩防身加固新技術(shù)［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社.2001.

［2］潘維宗，白永年，等.振動(dòng)沉模防滲板墻新技術(shù)的實(shí)驗(yàn)［J］.水利水電科技進(jìn)展，2002，22（4）：38-40.

［3］張子新，邵華.淺談曹妃甸新近吹填土強(qiáng)夯、降水施工技術(shù)［J］.巖土工程界，2007，10（4）：75-77.