防滲墻在三汊灣水利樞紐工程中的應用

董小卓，張德泉，沈宏斌

（1.南京市水利規(guī)劃設計院有限責任公司，江蘇南京210006；2.六合區(qū)水利局，江蘇南京211500；3.六合區(qū)機電排灌總站，江蘇南京211500）

防滲墻在三汊灣水利樞紐工程中的應用

董小卓1，張德泉2，沈宏斌3

（1.南京市水利規(guī)劃設計院有限責任公司，江蘇南京210006；
2.六合區(qū)水利局，江蘇南京211500；3.六合區(qū)機電排灌總站，江蘇南京211500）

本文介紹了目前水利工程中常用防滲墻的特點，重點介紹了素混凝土地下連續(xù)墻和高壓旋噴樁的優(yōu)缺點、施工方法、質量檢測方法和結果。結合三汊灣水利樞紐的實際情況，將船閘閘首素混凝土地下連續(xù)墻修改為高壓旋噴樁，解決了節(jié)制閘新墻與老竹筋板樁間的連接處理。

防滲墻；地下連續(xù)墻；高壓旋噴樁

1 水利工程常用防滲墻介紹

目前水利工程中常用防滲墻有鋼筋混凝土板樁、水泥土攪拌樁、素混凝土地下連續(xù)墻、高壓旋噴樁等。

（1）鋼筋混凝土板樁形狀長而扁，一般采用錘擊方法施工，振動與噪音大，沉樁過程中擠土作用大，局部提高地基承載力。板樁需提前預制，設計強度達到70%時方可起吊，達到100%時方可運輸，施工工期長。其缺點是樁間接縫處易滲水，樁底水平度難于控制。

（2）水泥土攪拌樁是利用水泥漿與原土通過葉片強制攪拌形成墻體的技術，一般采用“四攪兩噴”工藝，可用多頭小直徑攪拌樁施工機械，一機多個小直徑鉆頭同時鉆進，施工工效高、造價低，但防滲效果一般。

（3）素混凝地下連續(xù)墻是利用挖槽機械，采用泥漿護壁，在地下挖出窄而深的基槽，并在其內澆注混凝土，施工時振動小、噪音低，墻體剛度大、整體性好，施工速度較快，但施工設備和工序多。

（4）高壓旋噴樁是利用高壓泵將水泥漿液通過鉆桿端頭的特制噴頭，以高速水平噴入土體，借助液體的沖擊力切削土層，使土體與水泥漿充分攪拌混合凝固。插管與鉆孔兩道工序合二為一，施工工序少、設備小、速度快，但造價高，通常采用設備較小的單管旋噴法施工，可以作為大設備施工的補充。

目前多頭小直徑水泥土攪拌樁（墻厚0.3m）價格約為200元/m2，鋼筋混凝土板樁（墻厚0.25m）和C 20素混凝土地下連續(xù)墻（墻厚0.3m）價格約為450元/m2，高壓旋噴樁（墻厚0.4m）價格約為600元/m2。

2 節(jié)制閘地下連續(xù)墻布置和施工

節(jié)制閘的防滲主要有三個方面:（1）節(jié)制閘的正向防滲；（2）節(jié)制閘的側向繞滲；（3）翼墻的自身防滲。三者防滲長度需同時滿足規(guī)范要求，才能確保防滲安全。

三汊灣節(jié)制閘基底持力層為④粉土質砂（中密），中等透水?？紤]到防滲和質量控制效果好，采用地下連續(xù)墻防滲，墻體為厚0.3m和長4m的C 20素混凝土。節(jié)制閘地下輪廊線見圖1。

2.1 地下連續(xù)墻布置方案一

方案一是地下連續(xù)墻布置在上下游第一節(jié)翼墻和閘室的底板下面。翼墻為圓弧布置，地下連續(xù)墻圓弧走向施工困難，墻走向交接處和伸縮縫不在同一面，閘室部分有T型接頭，見圖2；翼墻和閘室間的垂直止水應深入閘室地下連續(xù)墻瀝青槽中，并與水平止水連接。

2.2 地下連續(xù)墻布置方案二

第一節(jié)翼墻采用空箱加扶壁的結構，自身防滲長度滿足要求。方案二是地下連續(xù)墻布置在岸墻和閘室的底板下面。地下連續(xù)墻直線施工簡單，岸墻和閘室間增設一道垂直止水，同樣深入閘室地下連續(xù)墻瀝青槽中。經計算側向防滲長度滿足要求，地下連續(xù)墻工程量減少192m2，投資節(jié)省8.64萬元，并縮短施工工期。見圖3～圖5。

圖1 節(jié)制閘地下輪廓線圖

圖2 地下連續(xù)墻平面布置方案一

圖3 方案二地下連續(xù)墻平面布置圖

圖4 方案二地下連續(xù)墻立面圖

圖5 地下連續(xù)墻接頭圖

2.3 地下連續(xù)墻主要施工方法

地下連續(xù)墻施工主要工序包括測量放線、導墻施工、地下墻成槽、清基和水下混凝土澆筑。

混凝土防滲墻采用薄壁液壓抓斗機抓土成槽，開槽過程中采用泥漿固壁。泥漿采用2m3臥式泥漿攪拌機拌制泥漿，泥漿輸送采用4P N泥漿泵，清孔換漿和澆筑時置換出的泥漿通過排污泵回收到沉淀池，經過凈化后再投入使用?；炷翝仓捎媚酀{下直升導管法，混凝土通過受料斗入倉，澆筑時，導管應連續(xù)上升，且控制速度不能太慢，嚴禁突提，以防出現(xiàn)泥漿夾層。

墻段連接采用“接頭管法”。一期槽孔清孔換漿結束后，在槽孔端頭下設接頭管，由履帶吊機分節(jié)吊放，拼裝后垂直插入槽內，接頭管的中心線與槽段分段線相吻合。根據槽內混凝土初凝情況逐漸起拔接頭管，在一期槽孔端頭形成接頭孔，二期槽孔澆筑混凝土時，接頭孔靠近一期槽孔的側壁形成圓弧形接頭，墻段形成有效連接［1］。

3 方案比較和施工方法

3.1 地下連續(xù)墻方案的難點

本次船閘是加固改造，原閘室保留利用，老閘室墻為直立式連拱擋土墻，隔墻采用漿砌塊石，墻間用預制混凝土聯(lián)系梁，拱圈采用預制混凝土，底板采用鋼筋混凝土［2］。

采用的0.3m厚的素混凝土地下連續(xù)墻方案，難點主要有以下幾個:

（1）解決不了新墻與老竹筋板樁間的連接處理。

（2）施工時需要開槽，擔心開槽距離閘室太近，產生位移變形，影響閘室墻的穩(wěn)定。

（3）施工設備大而多，需要抓斗式履帶設備、吊裝設備和混凝土泵車等。大型設備的碾壓會對閘室的穩(wěn)定產生影響，尤其施工面小，擔心設備對閘室墻的碰撞。

3.2 高壓旋噴樁方案的優(yōu)點

采用φ 600mm的高壓旋噴樁方案，成墻厚度為0.4m，缺點是工程造價高，優(yōu)點主要有以下幾個:

（1）解決了新墻與老竹筋板樁間的連接處理。

（2）施工時不需要開槽，對周圍的土體形成擠壓，不影響閘室墻的穩(wěn)定。

（3）施工設備小而少，不會對閘室墻產生碾壓和碰撞。

（4）施工速度快，能有效解決工期緊的難題。

經比較論證，將原船閘下素混凝土地下連續(xù)墻修改為高壓旋噴樁，同時解決了節(jié)制閘的新墻與老竹筋板樁間連接處理，見圖6。

圖6 新墻與老竹筋板樁連接處理圖

3.3 高壓旋噴樁主要施工方法

鉆至設計深度后，拌制水泥漿液，開啟高壓泥漿泵和空氣壓縮機，同時從鉆桿送入高壓水泥漿和壓縮氣體，從噴管底部的噴嘴噴出，待孔口返漿后鉆桿邊旋轉邊提升，直至設計高程。主要施工要求如下:

（1）高壓泥漿泵注液壓力≥20Mpa，施工中確保管路系統(tǒng)的通暢和封密。

（2）旋噴提升速度控制在10～25cm/min左右，旋轉速度10～20r/min。

（3）水泥漿液的高壓噴射作業(yè)不得停噴或中斷，孔口須保持返漿。

（4）高壓旋噴防滲墻施工按照兩序孔的施工順序進行施工，相鄰兩孔的噴射間隔不少于24h，樁間距0.44m。

4 防滲墻質量檢測方法和結果

4.1 檢測方法

（1）無側限抗壓強度是試樣在無側向壓力條件下，抵抗軸向壓力的極限強度。切取原狀土樣，試樣的高度與直徑之比采用2.0～2.5。

（2）滲透系數試驗采用變水頭滲透試驗法。設備主要部分為三軸壓力室、圍壓加載裝置、水頭測讀裝置。

（3）高速探地雷達檢測防滲墻的連續(xù)性。檢測路線范圍沿著防滲墻的墻頂布置。根據現(xiàn)場采集的資料特點，建立數據處理流程:預處理→數據回放→編輯處理→速度分析→濾波、反褶積→能量均衡→偏移→圖形處理→成像顯示。

4.2 檢測結果

（1）高壓旋噴樁滲透系數滿足不大于（1～5）× 10-6cm/s要求，28d齡期的無側限抗壓強度滿足大于1Mpa要求。內部均未見大面積的明顯不連續(xù)異常，層間也未見明顯孔洞等現(xiàn)象，所檢測的防滲體雷達波相位連續(xù)，振幅基本穩(wěn)定，無反射面，未發(fā)現(xiàn)明顯的缺陷。

（2）素混凝土地下連續(xù)墻強度滿足設計C 20的強度要求。在地下連續(xù)墻與老竹筋板樁間的連接處不連續(xù)，后采取在臨水側加補兩根φ 600mm的高壓旋噴樁。

5 結論

（1）素混凝土地下連續(xù)墻防滲和質量控制效果好，但解決不了新墻與老竹筋板樁間的連接處理，同時施工設備大而多，施工工期長。

（2）高壓旋噴樁能較好地解決了新墻與老竹筋板樁間的連接處理，施工設備小而少、工期短，但工程造價高，通常采用設備小的單管旋噴法施工，可以作為大設備施工的補充。

（3）在滿足防滲要求的情況下，防滲墻可布置在岸墻和閘室的底板下，直線施工方便且節(jié)省工程投資和工期。

（4）由于底板厚度不同造成防滲墻的高程不一樣，防滲墻之間的垂直止水應伸入高程低的防滲墻瀝青槽中，否則將會在高低墻頂間形成滲漏通道。

（5）結合不同的工程情況，盡量選擇一種適合的防滲墻，也可選擇兩種防滲墻的結合，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，最終要確保防滲墻這種隱蔽工程的施工質量，加強質量檢測。

［1］林建洪.純抓法成槽混凝土防滲墻在北溪南港節(jié)制閘加固中的應用［J］.人民珠江，2006（01）:32-34.

［2］董小卓，趙一晗，張義軍，張峰.三汊灣船閘加固改造設計［J］.水利水電技術，2014（05）:80-82.

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B

1672-2469（2015）10-0104-03

10.3969/j.issn.1672-2469.2015.10.33

董小卓（1982年—），男，工程師。