埋塑截滲墻在大型水廠施工中的應(yīng)用

張永強(qiáng)

（中鐵十八局集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530000）

一、工程概況

本工程為江南污水處理廠的一期工程。其位于廣西某市白沙大道以南、亭江路以西。此工程被列為該城市建設(shè)“136”工程的重點(diǎn)項(xiàng)目之一。本工程的占地面積達(dá)到41.54公頃，設(shè)計(jì)排水工藝采用倒置A2/O法，設(shè)計(jì)排水規(guī)模為日處理城市污水24萬(wàn)噸。設(shè)計(jì)目標(biāo)為：將本城市的污水通過(guò)江南污水干線輸送到此污水處理廠，經(jīng)過(guò)此污水處理廠處理達(dá)標(biāo)后，排入邕江。

地質(zhì)情況：①人工填土層。此層多為建筑地基，是由碎磚、木樁、混凝土基礎(chǔ)及一部分塘泥組成，比較松散，填土的厚度均在3.0～5.0m之間；②黏土層。此層的上部為粉質(zhì)黏土，飽和，可塑，局部夾少量薄層粉土，厚度0.4～2.4m，錐尖阻力一般為0.66MPa；中部為淤泥質(zhì)黏土，飽和，流塑，局部夾粉土、粉砂，為廣西地區(qū)典型的軟土層，厚度9.4～17.6m，錐尖阻力一般為0.55MPa；下部為粉質(zhì)黏土，很濕，軟塑，夾砂質(zhì)黏土，厚度6.3～13.0m，錐尖阻力一般為0.72～0.98MPa；③砂層。該層為粉砂，飽和，中密～密實(shí)，夾少量黏性土，含云母，厚度6.2～11.6m，錐尖阻力一般為19.28MPa。砂層下部為粉質(zhì)黏土，平均層厚14.76m。

二、埋塑截滲墻應(yīng)用的重要性

在實(shí)際施工過(guò)程中，經(jīng)常遇到施工場(chǎng)地的地下水位高的現(xiàn)象，因此使施工進(jìn)度受到很大影響。在降低地下水位施工時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)地下水位的范圍比較大，或者施工時(shí)間比較長(zhǎng)，從而損耗大量的人力、物力。可見(jiàn)，正確選擇降水方案非常重要，直接影響了工程質(zhì)量、工程的工期、投入的成本。為了保證江南處理廠生產(chǎn)目標(biāo)和工程質(zhì)量的實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)格控制施工組織按創(chuàng)優(yōu)規(guī)劃進(jìn)行，并在實(shí)際施工中選擇先進(jìn)的埋塑截滲墻技術(shù)，加強(qiáng)科技攻關(guān)的開(kāi)展，優(yōu)質(zhì)、高效、安全、按期地完成了此項(xiàng)施工任務(wù)，并獲得了圓滿成功。

三、工程難點(diǎn)

江南污水處理廠一期工程設(shè)計(jì)日處理污水量24萬(wàn)噸，是目前廣西最大，全國(guó)也為數(shù)不多的大型污水處理廠。此工程處理工藝采用倒置A2/O法，土建設(shè)計(jì)主要考慮地下和半地下式結(jié)構(gòu)工程，生產(chǎn)設(shè)備80%為國(guó)外設(shè)備，對(duì)土建施工、大型機(jī)械設(shè)備安裝和工藝電氣管線敷設(shè)提出了巨大挑戰(zhàn)。各工序、各工種、各種組織和管理工作的密切協(xié)作與配合是成功完成此污水處理廠建設(shè)的關(guān)鍵保證。

1.技術(shù)復(fù)雜，總體性、系統(tǒng)性要求高，工期緊，工程量大

該工程處理工藝采用倒置A2/O法，大量設(shè)備和各種管線錯(cuò)綜復(fù)雜，互相交叉，采用更環(huán)保的地下式結(jié)構(gòu)工程對(duì)在市區(qū)內(nèi)施工提出了較高要求。為配合該市申請(qǐng)2007年聯(lián)合國(guó)人居環(huán)境獎(jiǎng)，按期完工也成為此工程的一個(gè)硬性要求。

2.周邊建筑密，地下管線多，施工環(huán)境要求高

該工程緊臨該市交通量最大的市快速環(huán)道，兩側(cè)又有已經(jīng)建成的金灣花城和南國(guó)花園小區(qū)，各種市政設(shè)施和污水廠的配套設(shè)施已經(jīng)建成，施工區(qū)域受限制較大。緊鄰市區(qū)和居民區(qū)，施工過(guò)程嚴(yán)格控制噪音和廢水廢氣的環(huán)保處理，夜間施工受到一定限制。

3.工程地質(zhì)條件復(fù)雜

江南污水處理廠地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)域，降水多，地下水位較高，壓力大，且廠址原為既有魚塘，土層結(jié)構(gòu)差，施工難度較大。

四、埋塑截滲墻降水方案設(shè)計(jì)

由于本污水處理廠施工場(chǎng)地的地下水量較大而且其地下水埋深又比較淺，再加上大部分的建筑物以及構(gòu)筑物多為地下結(jié)構(gòu)，因此，在實(shí)際施工的過(guò)程中首先要有效地控制地下水水位?？紤]周圍環(huán)境以及工程施工的實(shí)際情況，并為了確保工程施工的順利開(kāi)展，降水方案決定遵循三點(diǎn)原則，（一）將場(chǎng)地地下水位降至基礎(chǔ)或者構(gòu)筑物的底板以下；（二）最大程度地降低施工費(fèi)用；（三）降水方法需簡(jiǎn)單并且有利于施工開(kāi)展，并且滿足工期的需要。

就此擬選出兩個(gè)降水方案：（一）井點(diǎn)降水：通常的施工方法是在建筑物或者構(gòu)筑物四周打一些降水井孔，用水泵進(jìn)行強(qiáng)行抽水以實(shí)現(xiàn)降低水位的目的。但此種方法比較復(fù)雜，需要在施工場(chǎng)地埋設(shè)大量的施工排水管網(wǎng)，而且需要機(jī)械打孔成降水井，且成孔孔深需達(dá)到22m，經(jīng)計(jì)算，如果實(shí)現(xiàn)所有構(gòu)筑物的地下水位的降水施工，其鑿井費(fèi)預(yù)計(jì)達(dá)到130萬(wàn)之余，再加上一些材料費(fèi)（排水管網(wǎng)等）、人工費(fèi)等，整個(gè)水廠施工完成后，僅降水費(fèi)將超過(guò)500萬(wàn)元?？梢?jiàn)，此方案工期較長(zhǎng)而且耗資較大，并且存在施工場(chǎng)地內(nèi)縱橫交錯(cuò)的排水管與總圖設(shè)計(jì)中的上下水管道、電纜等相互嚴(yán)重影響的情況，因此被否定。（二）埋塑截滲墻自流降水方案：由于污水處理廠地面高程與四道砂河的高程相差16m多，污水處理廠建成后，其排水需要通過(guò)直徑為2m的排水管道自流進(jìn)入四道砂河。

本方案有效利用了施工場(chǎng)地的高差和工藝排水管，其目的是將水廠外圍的地下水進(jìn)行截流使其不能滲漏進(jìn)場(chǎng)地范圍內(nèi)，并控制場(chǎng)地內(nèi)的地下水的水量，同時(shí)把場(chǎng)地范圍內(nèi)的地下水科學(xué)地集中，并使其流入排水管道，以實(shí)現(xiàn)自流排放進(jìn)入四道砂河，最終使場(chǎng)地內(nèi)地下水問(wèn)題得以解決?；谝陨戏桨傅乃悸?，需要對(duì)污水處理廠的工藝設(shè)計(jì)以及施工周圍的地質(zhì)情況進(jìn)行分析研究，認(rèn)為可以滿足以上的施工要求。

排水管設(shè)置在污水處理廠內(nèi)的出口處且埋深約8m，其中少數(shù)構(gòu)筑物（吸水井、生活泵房等）的埋深為7m，而大部分的構(gòu)筑物埋深約近4m，這些埋深設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了將地下水自流入排水管道同時(shí)通過(guò)管道將地下水引降至低于底板標(biāo)高以下的目的。另外，根據(jù)對(duì)場(chǎng)地土層的分析，第②、③層為砂礫、碎石層，具有較強(qiáng)的透水性，②、③透水層的總厚度大約有4m，正是利用濾管通過(guò)透水層將水過(guò)濾并集中引入排水管道的出口。而第④層為滲透性較低的粉土、粉質(zhì)黏土，相對(duì)來(lái)說(shuō)可以視為不透水層，可以利用④層的不透水的特性通過(guò)埋塑截滲墻將場(chǎng)外的地下水?dāng)r截。

根據(jù)以上分析將方案具體如下：在污水處理廠的四周的圍墻外2m的位置，埋設(shè)埋塑截滲墻，墻寬200mm，從地表以下1m起設(shè)墻深7m，總長(zhǎng)1800m，往下穿過(guò)②、③層位置并深入第④不透水土層中1m。防滲墻由防滲土工布（013～014mm厚）和填實(shí)的黏土組成，如圖1所示。

圖1 濾管布置示意

為了使地下水能夠集中到排水管道的入口并引入管內(nèi)，在排水管的入口的側(cè)位的第④土層內(nèi)埋設(shè)了2條濾管，濾管的標(biāo)準(zhǔn)為D400，長(zhǎng)度為80m。將濾管與地下水的排水管入口檢查井（施工時(shí)作為集水井）相連接。一方面，可以將第②、③強(qiáng)透水土層過(guò)濾出的水集匯到檢查井并通過(guò)檢查井引至排水管入口，再通過(guò)排水管由出口引入四道砂河，這樣通過(guò)不斷的自流排放，使場(chǎng)內(nèi)地下水位下降并至構(gòu)筑物的底板以下。通常施工時(shí)，先對(duì)污水處理廠外的D2000排水管進(jìn)行施工，然后再埋設(shè)濾管并設(shè)置檢查井以及埋塑截滲墻，當(dāng)工期緊張時(shí)，也可在科學(xué)合理的安排下同時(shí)進(jìn)行施工。在設(shè)計(jì)埋塑截滲墻時(shí)，要注意三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：（一）成槽，要確保槽壁不塌，成槽的深度為7m，即成槽具備足夠的深度和寬度；（二）要平展并垂直地將土工布鋪設(shè)入槽中；（三）在槽中土工布的兩側(cè)進(jìn)行黏土回填，回填土要確保密實(shí)。以上三條可以使埋塑截滲墻的防滲性能發(fā)揮出更好的功效。在進(jìn)行成槽施工時(shí)，需要輔以鋪塑機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，適用于一般的土層和砂礫層。

在具體的排水方案提出后，要先根據(jù)水廠的地質(zhì)情況局部做試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)證明以上施工設(shè)計(jì)能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在進(jìn)行開(kāi)槽施工時(shí)，利用泥漿護(hù)壁以保護(hù)槽壁，使其不塌。鋪塑機(jī)的速度通常為30m/h，開(kāi)槽深度能達(dá)到7m，并且能夠自動(dòng)連續(xù)地進(jìn)行開(kāi)槽和鋪塑，在鋪塑沒(méi)有遇到障礙時(shí)其鋪塑長(zhǎng)度不受限制。鋪塑機(jī)的效率很高，其鋪塑質(zhì)量也良好，塑膜垂直平展，填土密實(shí)。實(shí)際施工應(yīng)用表明：埋塑截滲墻的成本造價(jià)比較低，以此工程為例：當(dāng)埋塑深度為7m、成槽寬度為200mm時(shí)，每米埋塑截滲墻的造價(jià)均約500元，而造價(jià)中的材料費(fèi)很低，只占到埋塑截滲墻的造價(jià)的1/10；主要費(fèi)用是施工費(fèi)和機(jī)械臺(tái)班費(fèi)。以本污水處理廠為例：埋塑截滲墻長(zhǎng)度按1800m計(jì)，總造價(jià)90萬(wàn)，再加上濾管的材料費(fèi)用10萬(wàn)左右，污水處理廠埋塑截滲墻工程的排水費(fèi)大約100萬(wàn)，相比于井點(diǎn)降水方案的預(yù)算500萬(wàn)而言，節(jié)省下可觀的投資成本。采用埋塑截滲墻的施工方案，不僅從施工程序上得以簡(jiǎn)化，施工工期短，同時(shí)節(jié)省了大量的投資成本，同時(shí)施工效果能夠很好滿足設(shè)計(jì)要求。

[1]方良.漿液滲流過(guò)程中壓力損失影響因素分析[J].河南城建學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（5）.

[2]沈磊.寧夏惠農(nóng)渠吉祥南路渡槽鉆孔灌注樁施工技術(shù)探討[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2014（13）.

[3]苑玉龍.淺談鉆孔灌注樁施工中的技術(shù)控制[J].價(jià)值工程，2014（17）.

[4]沈新慧.防滲墻及其周圍土體的應(yīng)力探討[J].水利學(xué)報(bào)，1995（11）.

[5]李義軍.截滲墻防滲效果常用的幾種檢測(cè)方法[J].治淮，2004（6）.

[6]田智勇.堤防加固水泥土截滲墻試驗(yàn)段施工的探討[J].江蘇水利，2004（1）.