泵站基坑防滲漏施工中地下連續(xù)墻應(yīng)用分析

趙一藝

摘 要：對基坑滲漏問題進(jìn)行防治有利于泵站安全穩(wěn)定的運(yùn)行。本文結(jié)合某泵站基坑防滲漏施工為例，分析了施工工程周圍工作環(huán)境和地質(zhì)條件，基于射水法造墻原理，說明了地下連續(xù)墻施工流程、地連墻槽段劃分及技術(shù)參數(shù)、技術(shù)要點(diǎn)、質(zhì)量控制及質(zhì)量檢查方法和施工中發(fā)生串漿問題的解決辦法，為相類似的泵站基坑防滲漏施工提供可參考的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)條件；地連墻；施工流程；串漿處理

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的南水北調(diào)工程進(jìn)一步深化，大型泵站的建設(shè)施工隨之而增多。但是在一些泵站的施工當(dāng)中，由于沒有合適的施工技術(shù)和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的施工流程，導(dǎo)致基坑滲漏問題時有發(fā)生，影響了泵站的正常運(yùn)行，如何防治泵站基坑滲漏問題成為了人們需要解決的問題。下面結(jié)合實(shí)例對此進(jìn)行討論分析。

1 工程概況

新建泵站工程等級為I等，泵站規(guī)模為大（1）型，是集多功能為一體的控制性工程，其主泵房位于原一站下游引河約340m處的河道上，泵站采用立式全調(diào)節(jié)軸流泵6臺套，裝機(jī)總流量190m3/s；依照地質(zhì)研究和工程初步規(guī)劃，泵站采取堤身式塊基型結(jié)構(gòu)，肘形進(jìn)水流道，虹吸式出水流道，真空破壞閥斷流。泵站基坑規(guī)劃開挖深度19.6m，上開口尺寸長180m，寬182m。

2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)南水北調(diào)東線第一期工程泵站樞紐工程巖土工程勘察報告，站址處地基為土基，在鉆探深度內(nèi)，共計(jì)13層，站身坐落在⑦層土上，而在基坑范圍內(nèi)③、⑤層為軟弱粘性土，可能存在邊坡整體穩(wěn)定問題；②、④、⑥層為少粘性土，可能存在滲透穩(wěn)定問題，主要土性參數(shù)見表1。因此，應(yīng)對泵站基坑采取妥善的擋土支護(hù)和截水防滲措施。

表1 主要土性參數(shù)

3 防滲地連墻設(shè)計(jì)方案

本工程混凝土地連墻布置于泵站機(jī)組中心線上游樁號0+21.74處，設(shè)計(jì)墻厚22cm，墻頂高程6.70～1.87m（立面為槽型），墻底高程為-6.0m，地連墻軸線長度為86.46m，截滲面積約801m2，混凝土強(qiáng)度等級為C20，水泥用量不少于350kg/m3，平均滲透系數(shù)3.0×10-3cm/s，影響半徑150m。

4 射水法造墻工作原理及施工流程

4.1 射水法造墻工作原理

本工程選用CSF-40型射水造墻機(jī)成墻，其工作原理是：利用水泵及成型器中的射水噴嘴形成高速水流來切割破壞土層結(jié)構(gòu)，水土混合回流，泥砂溢出地面（正循環(huán)），同時利用卷揚(yáng)機(jī)帶動成型器上下往返運(yùn)動進(jìn)一步破壞土層，并由成型器下沿刀具切割修整孔壁形成具有一定規(guī)格尺寸的槽孔，槽孔內(nèi)的土、砂、卵石等通過砂礫泵軸吸出（反循環(huán)），并經(jīng)沉淀池沉淀后，利用一定濃度的泥漿固壁（泥漿可循環(huán)使用）。槽孔成型后提起成型器，造孔機(jī)電動行走到隔一槽孔位置繼續(xù)造孔。

4.2 地連墻施工流程

地連墻施工工藝流程為：基坑排水→開挖（EL7.20m）地連墻施工平臺→在施工平臺修建導(dǎo)向槽→鋪設(shè)軌道→射水造墻機(jī)組就位→地連墻施工槽段劃分→Ⅰ序槽孔成槽及混凝土澆筑→移機(jī)下一序槽孔施工→返回Ⅱ序槽孔施工→依序循環(huán)連續(xù)建造地連墻。

5 地連墻槽段劃分及技術(shù)參數(shù)

泵站地連墻從南向北共分33槽（0-43.13～0+43.33），Ⅰ序槽孔共17槽，單槽長度為2.6m，Ⅱ序槽孔共16槽，槽孔除30#、32#槽孔長度為2.65m外，其余槽孔長度均為2.64m，防滲墻采用跳槽施工，泥漿密度1.1～1.3g/cm2，粘度20～26s，含砂量不大于5%。

6 射水法造墻施工主要技術(shù)要點(diǎn)

射水法造墻施工主要技術(shù)有5大要點(diǎn)：破土、造漿、出渣、槽孔連接和泥漿下混凝土澆筑。

（1）破土。利用通過正循環(huán)泵抽吸泥漿池內(nèi)的泥漿經(jīng)正循環(huán)管至成型器底部噴咀射出而產(chǎn)生的泥漿射流作用以及主卷揚(yáng)機(jī)提落成型器產(chǎn)生的重力沖擊作用，聯(lián)合沖切，破碎地層。本工程根據(jù)地質(zhì)條件及土體強(qiáng)度，噴咀出口壓力調(diào)整在0.4MPa以上。

（2）造漿。射水法造墻采用的是泥漿固壁法，槽孔孔壁的穩(wěn)定是關(guān)鍵，因此，制備優(yōu)質(zhì)的泥漿和控制射水的流速十分重要。本工程利用成型器自身的往復(fù)運(yùn)動自行造漿，即：在槽口直接往槽內(nèi)加入泥漿密度不大于1.3g/cm2、粘度26s、含砂量不大于6%的粘土進(jìn)行固壁，同時，將射水流速控制在0.2m/s以內(nèi)。

（3）出渣。CSF-40型射水造墻機(jī)出渣是利用成型器底口呈倒三角形聚渣原理，將攜帶粗顆粒的渣漿或濃度較大的渣漿經(jīng)反循環(huán)管、砂石泵抽排至排渣池；攜帶細(xì)顆粒的渣漿或濃度較小的渣漿可從槽口隨泥漿溢出，砂粒沉積在泥漿溝內(nèi)，由人工清至排渣池；溢出或抽出的泥漿經(jīng)沉淀后流回泥漿池重復(fù)利用。

（4）槽孔連接。連續(xù)防滲墻重在“連續(xù)”，本工程針對地層地質(zhì)特點(diǎn)，根據(jù)試驗(yàn)段的試驗(yàn)成果確定適宜的施工預(yù)留縫寬值（粘性土地層一般為2.0～2.5cm，對于砂性土地層一般為4.0～8.0cm），并采用跳槽法施工，即在整體放樣后先施工單序孔，在單序孔的混凝土槽板初凝后（大于24h）返回雙序孔施工，亦即在建造Ⅰ序槽孔時，利用成型器側(cè)向噴咀射流將已澆筑好的Ⅰ序槽板端壁泥皮沖刷清理干凈，然后澆筑Ⅱ序槽孔混凝土，使之與Ⅰ序槽板形成連續(xù)的混凝土墻體，與此同時，成型器側(cè)向噴咀的射流沖刷可以使Ⅱ序槽孔混凝土對Ⅰ序槽板端部形成裹頭，從而建成一道密閉完整的混凝土地下連續(xù)墻。

在對墻體接縫處理過程中，除在成型器肩部（高1.2m）對稱安裝一副鋼絲刷進(jìn)行接縫刷洗外，還針對本地層中粘粒含量較高的特點(diǎn)，把關(guān)接縫刷洗，保證接頭處沖刷質(zhì)量。

（5）泥漿下混凝土澆筑。本工程混凝土澆筑前先在地面拼裝4～5節(jié)導(dǎo)管，然后采用吊機(jī)直接吊入槽中混凝土導(dǎo)管口再將導(dǎo)管連接起來的方法進(jìn)行混凝土澆筑。在澆筑過程中，要嚴(yán)控拔管速率，保持混凝土面均勻上升（嚴(yán)防拔空造成淤泥夾層事故），上升速度一般以3～5m/h為宜（高差控制在0.5m以內(nèi)），并連續(xù)上升至設(shè)計(jì)高程。

7 施工中質(zhì)量控制及質(zhì)量檢查

7.1 質(zhì)量控制

（1）要保證射水法成墻的垂直度和接縫質(zhì)量，對造孔機(jī)械設(shè)備的就位精度與水平調(diào)整必須嚴(yán)格復(fù)核控制。

（2）根據(jù)不同的地質(zhì)條件，調(diào)整合適的水泵壓力，以保證噴咀出口壓力符合設(shè)計(jì)要求。

（3）固壁過程中，必須依據(jù)地層地質(zhì)條件調(diào)整泥漿，并嚴(yán)格保證槽孔內(nèi)泥漿水位，同時，隨著漿液濃度的變大應(yīng)逐漸棄漿。

（4）采用跳槽法施工時，應(yīng)先施工Ⅰ序槽孔，24～72h之內(nèi)必須安排設(shè)備返回施工Ⅱ序槽孔，以保證墻體有序連接及接縫質(zhì)量。

（5）在混凝土澆筑過程中，應(yīng)及時做好現(xiàn)場坍落度試驗(yàn)，要求混凝土入孔時坍落度在18～22cm范圍內(nèi)，并做好混凝土試塊抗壓、抗?jié)B及彈性模量的試驗(yàn)工作。

（6）按照設(shè)計(jì)要求，控制混凝土配合比（水泥：砂：碎石=1：2.04：2.92）、水灰比（w/c=0.48）和AF-2型復(fù)合減水劑（0.7%），確?；炷翉?qiáng)度達(dá)到C20指標(biāo)。

（7）針對不同的地層條件，對造槽起主要控制作用的成型器等部件進(jìn)行探索改造，以便提高成槽進(jìn)度，提高工效。

7.2 質(zhì)量檢查

（1）機(jī)口、槽口取樣。澆筑前按圖紙要求完成混凝土室內(nèi)配比試驗(yàn)，試驗(yàn)內(nèi)容包括坍落度試驗(yàn)和試塊檢測試驗(yàn)。澆筑過程中，試驗(yàn)員在出機(jī)口或槽口隨機(jī)進(jìn)行取樣，并檢測其溫度、強(qiáng)度以及設(shè)計(jì)中的檢測項(xiàng)目。

（2）檢查方法。射水法成墻厚度較簿，一般采用防滲墻成墻28d后在事先預(yù)埋的超聲波檢測管中進(jìn)行超聲波檢測，或采用直觀開挖法進(jìn)行觀察（本工程采用直觀開挖法）。

8 地連墻施工中遇到的串漿問題及對策

8.1 串漿問題

本工程在地連墻31#槽段施工至-3.23m高程時，發(fā)現(xiàn)位于泵站北側(cè)底板范圍以外的31#槽板與鄰近的1#降水井出現(xiàn)渾水且距離約15m處的集水井內(nèi)出現(xiàn)泥漿現(xiàn)象，現(xiàn)場人員立即停止施工，并采取停抽1#降水井和在集水井周邊填筑土埂抬高集水井水位等措施進(jìn)行臨時處理。

8.2 串漿分析

經(jīng)過參建技術(shù)人員和特邀專家現(xiàn)場勘驗(yàn)分析，認(rèn)為地連墻施工平臺（槽孔水位）與降水井內(nèi)水位相對應(yīng)的水頭差較大（10m左右），位置距離降水井最近（23m左右），地連墻槽孔底部高程已擊穿⑨層粉細(xì)砂層，導(dǎo)致槽孔內(nèi)泥漿中的土體細(xì)顆粒通過⑨層土流失。

8.3 解決對策

8.3.1 串漿過程中應(yīng)急處理

（1）停止1#降水井抽水，抬高地下水位，降低水頭差。

（2）在北岸2.3m高程集水井周邊修筑土埂，防止泥漿串流，并抬高水位降低水頭差，防止?jié)B漏通道擴(kuò)大。

（3）在31#槽段內(nèi)泥漿中加鋸沫，對滲漏通道進(jìn)行堵漏處理。

8.3.2 解決串漿問題的處理措施

（1）對已施工至-3.23m高程的31#槽段進(jìn)行封堵。為避免⑨層土31#槽段處滲漏通道在水頭差作用下繼續(xù)擴(kuò)大和保證已施工31#槽段孔壁穩(wěn)定，擬對31#槽段采用⑥、⑦層土進(jìn)行全面回填。

（2）對北岸2.3m高程集水井進(jìn)行下疏上堵。為保證28#、30#、31#～33#槽段施工時避免⑨層土在水頭差的作用下再次發(fā)生串漿，擬對北岸2.3m高程集水井進(jìn)行下疏上堵。施工時按抽水—清淤—回填土的順序進(jìn)行，清淤時最深清除至⑨層土頂板位置處即可。回填土?xí)r順集水井兩側(cè)，由西側(cè)向東側(cè)進(jìn)行，每回填一層后用挖機(jī)夯實(shí)。

（3）對北岸2.3m高程集水井周邊進(jìn)行堆載。為避免集水井周邊由于回填不實(shí)，在28#、30#、31#～33#槽段地連墻施工時因高水頭作用出現(xiàn)突涌、串漿，擬對北岸2.3m高程集水井周邊進(jìn)行堆載，堆載高度為1.3m。

（4）提高北岸2.3m高程集水井周邊地下水位，降低水頭差。為了降低北岸2.3m高程集水井周邊揚(yáng)壓力，防止地下水溢出地面，擬將1#降水井周邊用粘土封閉，將水泵提至此高程進(jìn)行抽水。

8.3.3 剩余槽段施工措施

（1）調(diào)整地連墻28#、30#、31#～33#槽段施工順序。按照《主泵房基礎(chǔ)混凝土地連墻施工組織設(shè)計(jì)》，原計(jì)劃地連墻槽段施工順序?yàn)?1#-28#-30#-33#-32#。為保證施工安全，擬先進(jìn)行距離北岸2.3m高程集水井較遠(yuǎn)的33#、28#槽段施工，而后再進(jìn)行其余槽段的施工，具體順序：33#-31#-28#-30#-32#，槽段尺寸維持原計(jì)劃不變，進(jìn)行31#槽段施工時要保證在48h后。

（2）調(diào)整泥漿配比。28#、30#、31#～33#槽段施工時泥漿采用先制漿工藝，因現(xiàn)場天然粘土造漿不滿足泥漿指標(biāo)要求，擬對現(xiàn)場所使用的泥漿配比通過外摻膨潤土進(jìn)行調(diào)整，以保證泥漿密度在1.1～1.3g/cm2，粘度在20～26s，含砂量不大于5%。

（3）控制上游水頭。當(dāng)28#、30#、31#～33#槽段施工時，在保證不塌孔的情況下，控制槽內(nèi)泥漿頂面高程低于導(dǎo)墻頂面高程1m。

（4）適當(dāng)抬高31#槽板地連墻底部高程。在設(shè)計(jì)單位許可的情況下，抬高31#槽板地連墻底部高程（原嵌入⑩層粘性土內(nèi)2.0m），以盡可能縮短成槽時間。

9 結(jié)語

綜上所述，在泵站基坑的施工當(dāng)中，結(jié)合射水法造墻原理，對導(dǎo)流河河水對泵站區(qū)域的側(cè)向滲流有著明顯的截?cái)嘧饔茫ＷC了深基坑擋土支護(hù)和高邊坡止水的穩(wěn)定，使泵站施工能夠按照原定計(jì)劃如期進(jìn)行，同時也保障了泵站基礎(chǔ)處理和主體工程施工的安全，值得我們推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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