振動沉模防滲板墻在堤圍中的應用

蔡海川

（汕頭市水利水電勘測設計院，廣東 汕頭 515041）

1.工程概況

1.1 地理位置

揭東縣磐嶺圍分為南河堤、北河堤，位于揭陽市榕城區(qū)之西，南臨榕江南河，北瀕榕江北河，西與揭西縣相接。堤圍全長35.718公里，其中屬揭東縣境內總長24.267公里，計南河堤11.987公里，北河堤12.28公里。圍內總集水面積133.64平方公里，地勢西北高、東南低，受益地區(qū)包括揭東縣境內新亨、桂嶺、白塔、霖磐、月城五個鎮(zhèn)及揭陽市榕城區(qū)的一部分，捍衛(wèi)耕地面積12.47萬畝，人口56.38萬人。

1.2 工程地質及存在問題

磐嶺圍地處榕江三角洲腹地，地貌上為榕江南河水道北岸第四系一級階地，堤圍筑填土厚度0.7～8.0m，第四系由一套三角洲海陸交相互沖積層之粉質粘土、淤泥、粉土、粉砂、細砂、中砂、粗砂花崗巖風化土組成，厚度11.7～50.9m，在場地西部厚度較小，與下伏殘積土層呈不整合接觸，土層特征由上而下描述如下：

①堤筑填土，由灰黃色粗中（細砂）、粉土、粘土組成，砂松散，中等透水～強透水，標貫12次，5～10擊，平均7擊；粉土、粘土可塑，液微透水～弱透水，標貫6次，5～12擊，平均8擊。本層堤頂筑填厚度4.40～9.10米。承載力標準值90KPa。

②粘土（含砂）粉土、中粗砂、細粉砂：灰黃灰白色，粘土、（含砂）粉土可塑，極微～中等透水，標貫4次，3～8擊，平均6擊，中粗砂細粉砂松散～中密 中等～強透水，標貫5次6～25擊，平均13擊。層頂標高5.95～2.20米，層厚0.00～7.50米。承載力標準值112KPa。

③有機質粉土、（含砂）有機質粘土、（粉土、粘土）夾中砂、細粉砂：青灰（褐）、灰黃色，有機質土飽和，流塑，高壓縮性含有機質及少量砂，極微～中等透水，標貫13次，小于1擊；中砂、細粉砂松散～中密，中等透水，層頂標高19.5～-5.40米，層厚1.00～18.20米。承載力標準值小于40KPa。

④粗中砂、細粉砂、粘土、粉土（局部夾有機質粉土、泥炭土）：灰白、灰黃（褐）色，粗中砂為主，次棱次圓狀，成份主要為石英、長石、稍密～中密狀態(tài)，局部松散，中等～強透水，標貫66次，6～25擊，平均17擊；粘土、粉土可塑，局部軟塑，極微～弱透水，標貫26次，2～7擊，平均5擊。層頂標高-0.06～-18.40米，層厚2.70～26.70米以上。承載力標準植250KPa（粗中砂）～150KPa（粘土、粉土）。

⑤全風化花崗巖：雜色，巖石全風化為粘（粉）土質砂、含砂粘土、粉土，可塑，微～中等透水。標貫7次，13～17次，平均15次。層頂標高-16.73～-23.30米，揭露5.50～8.00米未穿。承載力標準值230KPa。

揭東磐嶺圍雖經1990年～1996年歷時7年加固，堤身已按20年一遇的防洪標準加高培厚，抗洪能力有所提高，但已加固的堤段實質上也只是堤面加高培厚，堤身、堤基存在的滲漏問題并未消除，工程仍存在嚴重的隱患。

2 防滲措施

考慮到本堤段特點，本次除險加固防滲措施設計為振動沉模防滲墻，樁號為北河堤5+800～9+650，總長3850米。深度11.4～12.6m，其基本工作原理由以下幾部分組成：a)振動機械原理,振動沉模防滲板墻動力設備是振動錘，在其兩根軸上各裝有偏心塊，由偏心塊產生偏心力。當兩軸相向同速運轉，橫向偏心力抵消，豎向偏心力相加，使振動體系產生垂直往復高 頻率振動。振動體系具有很高的質量和速度，產生強大的沖擊動量，將空腹模板迅 速沉入地層。b)振動沉模原理,振動體系的豎向往復振動，將模板沉入地層。

由于模板在振動力 作用下使土體受到強迫震動產生局部剪脹破壞或液化破壞，土體內摩擦力急劇降低，阻力減 小，提高了模板的沉入速度。同時擠壓、振密模板周邊一定范圍內的土層。c)振動模板的成墻機理。

2.1 模板作用

振動模板沉入土層后，注滿漿體；當振動模板提拔時，同時漿體從模板下端注入槽孔內 ，空腹模板起到了護壁作用，由于造槽是在不釋放地基應力的情況下實現(xiàn)的，因此不會出現(xiàn)縮壁和塌壁現(xiàn)象。從而成為造槽、護壁、澆注一次性直接成墻的新工藝，保證了漿體在槽孔 內良好的充盈性和穩(wěn)定性。

2.2 導向作用

為了保證防滲板墻連續(xù)可靠，無縱橫向開叉，該項新技術采用了兩塊模板聯(lián)合施工工藝，先已沉入地層的模板可作為后沉入模板的導向，保證了各相鄰單板體在一個平面內緊密結合成墻。

2.3 振搗作用

模板在振動提拔時，對模板內及注入槽孔內的漿體有連續(xù)振搗作用，使墻體充分振動密實。同時，又使?jié){體向兩側擠壓，板厚增加。

2.4 板墻接縫緊密的機理

振動沉模的模板作用、導向作用、振搗作用都使板墻接縫結合緊密。同時每個單板體板墻從震動沉模灌注完成時間很短，一般僅為10分鐘左右，在灌注材料初凝之前，可連續(xù)完成 多個單板墻施工。因此，幾個相鄰單板墻體漿液經反復震動而互相混合，使模板接頭處的漿 液溶為一體，不存在墻間接縫問題，從而保證了板墻的連續(xù)完整性。

本次設計對振動沉模板墻的技術要求有以下幾點：① 振動沉模防滲板墻的深度和長度按設計要求施工，雙板扣接，每塊板墻的灌漿量應等于或大于需求量。墻底要達到設計高程，其中墻底深度誤差不大于0.3m，施工軸線應在設計防滲墻中心線上，上下游方向最大誤差不超過8cm。②墻體的厚度≥8cm，墻體連續(xù)。③設計墻體抗壓強度P≥1 Mpa。④滲透系數R≤I×10-6cm/s。⑤墻體破壞坡降j≥300。

3.試驗計劃及施工工藝參數

為了尋求適合本工程地質情況的施工工藝參數，工程于樁號8+215為起點，做了10米的試驗段，工程量約120 m2。

3.1 試驗的目的

①通過試驗確定施工工藝方案和施工工藝參數。②通過開挖，現(xiàn)場直觀檢查防滲板墻的連續(xù)性和成墻厚度。③防滲墻開挖后取樣送檢，檢測板墻抗壓強度及滲透系數是否滿足設計要求。④主要施工機械系統(tǒng)的運行情況。

3.2 試驗施工

(1)施工工序

①樁機、模板就位。樁機就位在施工軸線上將樁機調平，調整完畢后使A模板就位，利用振動體系自重將板刃壓入土中，檢測調整模板和立柱的垂直度達到設計要求。②振動沉模。啟動振錘，將A模板沉入地層中，達到設計深度，然后將B模板沿施工軸線在A模板前側與A模板緊密并接，以A模為導向板，沉入地層設計深度。③灌注提升A模板。向A模板內灌滿漿體，然后邊拔、邊灌注，直至拔出地面，漿體留在槽孔內。灌注提升結束后，要保持漿體在墻頂設計高程。④再沉入A模板。A模板提拔出地面后，立即沿施工軸線移至B模板前側就位，以B模板為導向板，A模板沿B模板沉入地層達到設計深度。

a-A就位;b-A沉下、B就位;c-B沉下;d-A灌注提拔;e-A沉下;f-B灌注提拔;g-B沉下;h-A灌注提拔;

(2)施工工藝流程

施工工藝流程圖

(3)施工工藝參數

施工工藝參數值

成墻4天開挖進行外觀檢查，其墻體厚度大于8 cm，墻體連續(xù)。隨后取樣送廣東水電與建筑工程質量檢測站進行檢測，結果為：墻體抗壓強度P=16.3>1PMpa、滲透系數R=4.88×10-8cm/s

4.結論

磐嶺圍振動沉模防滲板墻通過試驗表明，其大大改善了原堤身堤基的水文工程地質條件，本工程于2007年8月完工至今3年，未再發(fā)現(xiàn)堤內有冒泉，漏水等現(xiàn)象，通過試驗及工程實踐證明：振動沉模防滲板墻能滿足堤圍的防滲要求，可達到保證大堤安全的目的。

[1]許澄躍，振動沉模防滲板墻技術在堤圍達標加固中的應用[J].廣東水利水電,2007.03