振動沉模防滲板墻在水利工程中的應(yīng)用

張恒霖（山東大禹工程建設(shè)有限公司，山東濟(jì)南250013）

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振動沉模防滲板墻在水利工程中的應(yīng)用

張恒霖
（山東大禹工程建設(shè)有限公司，山東濟(jì)南250013）

【摘要】本文以單縣浮崗水庫壩體加固工程為例，介紹了振動沉模防滲墻的施工原理、施工工藝、特殊情況處理和工程質(zhì)量控制措施，為類似工程實(shí)施提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】水庫壩體；除險(xiǎn)加固；振動沉模防滲板墻；模板；質(zhì)量控制

1　振動沉模防滲板墻的施工原理

2　浮崗水庫壩體加固概況

菏澤市單縣的浮崗水庫，建成于1958年。由于受當(dāng)時(shí)生產(chǎn)技術(shù)水平的限制，壩體滲水量較大，庫外區(qū)域已出現(xiàn)大面積鹽堿化，對周圍環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來惡劣影響。鑒于該壩體構(gòu)成物復(fù)雜、滲透系數(shù)較大等狀況，最終設(shè)計(jì)方案采用振動沉模防滲板墻施工技術(shù)，對浮崗水庫的壩體進(jìn)行加固。

3　振動沉模防滲墻施工工藝及流程

3.1施工材料及要求

鑒于浮崗水庫的土質(zhì)特點(diǎn)，壩體加固施工以水泥和沙壤土為主要材料。漿液采用水泥、中砂、鈣質(zhì)膨潤土、Ⅱ級粉煤灰、減水劑拌制，其配合比為：1∶5.2∶0.57∶1.26∶0.006∶1.76（水）。漿液在配置完成后，每隔2～3 h對漿液的比重復(fù)檢一次，并確保漿液比重始終≧1.6g/cm3；板墻的抗壓強(qiáng)度要求為1.5～3 MPa，壩體滲透系數(shù)低于1×10-7cm/s，彈性模量為1 000 MPa，抗?jié)B坡降＞500。

3.2施工設(shè)備

振動沉模防滲板墻施工的主要設(shè)備，可分為壓模系統(tǒng)和注漿系統(tǒng)兩部分。壓模系統(tǒng)主要有機(jī)械式振動錘、步履式樁機(jī)、夾頭和模板；注漿系統(tǒng)主要有漿液攪拌機(jī)、注漿泵和循環(huán)系統(tǒng)。

3.3施工測量與放樣

施工前，采用全站儀對壩體軸線進(jìn)行測量并放樣。要用混凝土樁或木樁做好標(biāo)記，標(biāo)記點(diǎn)的位置誤差≤20 mm，并清晰可見；在場地平整階段，要沿著壩體軸線平整出寬6 m的振動沉模機(jī)移動平臺，并挖深0.6 m、寬0.4 m的漿液預(yù)留槽；振動沉模機(jī)的立軸，其垂直度誤差要≤0.5%。

考慮實(shí)際噪聲情況，在仿真回波數(shù)據(jù)上疊加高斯白噪聲分別使其信噪比SNR=0，10 dB，目標(biāo)運(yùn)動速度從0 m/s線性遞增至300 m/s，F(xiàn)FT點(diǎn)數(shù)為512，采用互相關(guān)FFT法進(jìn)行速度粗估計(jì)，Matlab仿真結(jié)果如圖1所示。信噪比為10 dB時(shí)，測速誤差基本維持在3 m/s以下，僅能滿足二次相位的速度補(bǔ)償誤差。但當(dāng)信噪比降為0 dB，速度估計(jì)值出現(xiàn)較大不規(guī)則波動，單獨(dú)使用互相關(guān)FFT法已無法滿足精度要求。因此，通常仍需在所得速度粗估計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行速度精確補(bǔ)償。另外，速度估計(jì)誤差包絡(luò)大致呈三角狀，主要由FFT的柵欄效應(yīng)所導(dǎo)致，該問題可以用Rife相關(guān)算法來得到優(yōu)化[8]。

3.4沉入板刃

在樁機(jī)調(diào)平后，在保證機(jī)架立柱的垂直度誤差≤0.2%的前提下，將模板與孔位校準(zhǔn)，再利用樁機(jī)系統(tǒng)的自重，將板刃沉入到土層中，板刃沉入的位置誤差要＜20 mm。并保證模板的垂直度誤差≤0.5%。

3.5沉模

啟動機(jī)械式振錘，將模板沿著施工軸線壓入地層至設(shè)計(jì)的深度。在模板的壓入過程中，要對模板的垂直度進(jìn)行嚴(yán)格控制。下一個(gè)模板的壓入，同樣要沿著施工軸線，并壓入至設(shè)計(jì)深度，但要緊挨著上一個(gè)已經(jīng)壓入的模板的邊緣。

3.6灌注漿液并提升模板

向壓入的模板內(nèi)部灌注漿液，灌滿后振動上拔且持續(xù)灌注，提升速度要控制于2～3 m/min。

3.7充盈灌注漿液

漿液的實(shí)際灌注量要由試驗(yàn)或以往施工經(jīng)驗(yàn)確定。模板在上拔且灌注過程中，其內(nèi)腔的漿液要始終保持一定的高度，從而保證生成墻體的完整性和連續(xù)性。

3.8二次壓入模板

先壓入的模板在振動上拔至地面后，啟動步履式樁機(jī)行走裝置前移，使此模板沿施工軸線，并以后壓入的模板為導(dǎo)向且緊挨邊緣，壓入至設(shè)計(jì)深度。以相同的方法對后壓入的模板進(jìn)行操作，以此類推，并最終完成整道防滲板墻的施工作業(yè)。

4　施工過程特殊情況的處理方法

4.1漿液灌注意外中斷的處理方法

漿液的灌注作業(yè)要保證連續(xù)，避免施工中斷。如果在灌注過程中出現(xiàn)意外，不得不中斷作業(yè)時(shí)，要在8 h內(nèi)且在漿液初凝過程中，往復(fù)振動模板，防止出現(xiàn)“鑄板”現(xiàn)象。在漿液具有一定的強(qiáng)度后，提出模板并在模板內(nèi)表面焊一個(gè)20～50 mm厚的鋼板，再將模板壓入設(shè)計(jì)深度。模板在下沉過程中，其內(nèi)壁焊接構(gòu)件會在板墻面留下“凹”型槽，再次灌注漿液后，便可滿足板墻的整體性和連續(xù)性要求。

4.2模板傾斜的處理處理方法

板墻施工過程中，其整體連續(xù)性依賴于下沉模板的垂直度控制。如果模板在下沉或提升過程中出現(xiàn)傾斜，施工人員要立即用鋼尺或鉛錘等檢測器具，測繪模板的現(xiàn)位尺寸，并根據(jù)計(jì)算公式對模板的垂直度進(jìn)行校正。校正的方法為：振動提升模板，以實(shí)現(xiàn)對板孔進(jìn)行掃孔的目的，模板的下沉速度要控制在0.1～0.5 m/min，如此往復(fù)，至模板的垂直度滿足設(shè)計(jì)要求。

另外，在施工過程中，如有發(fā)生漏漿或冒漿現(xiàn)象，則要認(rèn)真檢查分析產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因，結(jié)合具體情況，采取限流、嵌縫、濃漿等補(bǔ)救措施處理。當(dāng)防滲墻某個(gè)孔體的垂直度誤差＞1%時(shí)，要適當(dāng)?shù)慕档湍０宓恼駝犹嵘俣?，以增加樁體直徑，或另加樁體的方法進(jìn)行修正。

5　做好施工質(zhì)量的全面保障

5.1施工質(zhì)量的控制措施

施工過程中，要嚴(yán)格執(zhí)行施工技術(shù)要求和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。1）鋪設(shè)的步履式樁機(jī)的工作平臺要平坦、堅(jiān)實(shí)，寬度要大于6 m，且不可出現(xiàn)較大“凸”或“凹”坑；2）漿液中所有材料的配比，都要由試驗(yàn)先行確定。攪拌后的漿液，在灌注前要經(jīng)過過篩，并在4小時(shí)內(nèi)注完；3）樁架垂直度要用底座調(diào)平后的全站儀檢測，并保證樁架立柱垂直度誤差小于0.2%；4）嚴(yán)格控制模板的壓入和振動提升的速度，并控制漿液的灌注量和速度。灌注過程中，模板內(nèi)腔的槽孔要始終處于充滿狀態(tài)，以防止產(chǎn)生塌孔事故；5）當(dāng)灌注漿液過程中，輸漿管出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象時(shí)，要對堵塞的輸漿管加壓疏通，且不可在孔中，采取用水加壓的方法清理，以免對已施工完成的防滲墻體造成破壞。

5.2施工質(zhì)量的保證措施

在振動沉模防滲板墻的施工準(zhǔn)備階段、施工階段，施工質(zhì)量管理人員、施工人員，都要對所負(fù)責(zé)的工作，保持一絲不茍、認(rèn)真負(fù)責(zé)的敬業(yè)精神，不給整體工程的施工質(zhì)量留下任何安全隱患：1）涉及工程的施工設(shè)計(jì)、施工作業(yè)等，要嚴(yán)格按照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行組織和施工；2）每個(gè)施工班組要設(shè)技術(shù)指導(dǎo)工程師、質(zhì)量檢查專檢人員各一人，并實(shí)行崗位責(zé)任制度；3）對于施工過程中，漿液的配合比和拌制時(shí)間、模板的壓入與振動上拔等，要做好詳細(xì)記錄；4）對于配置的漿液，要定期進(jìn)行比重的測量，并做模塊試驗(yàn)，確保所用材料合格。

6　結(jié)語

通過浮崗水庫壩體修筑的實(shí)例施工經(jīng)驗(yàn)可以看出，振動沉模防滲板墻技術(shù)，是對水庫壩體加固的一種優(yōu)異的施工手段。此施工技術(shù)以其簡單的操作方法、較高的作業(yè)效率以及低成本，完全能夠達(dá)到水庫壩體滲漏治理的目的。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，振動沉模防滲板墻這類新技術(shù)，會有更深的創(chuàng)新空間，尤其在水庫壩體防滲施工方面，必將會有更新的突破。

（責(zé)任編輯遲明春）

【中圖分類號】TV543.8

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B

【文章編號】1009-6159（2016）-03-0013-02

收稿日期：2015-07-02

作者簡介：張恒霖（1987—），男，助理工程師