框格式地下連續(xù)墻在水電站除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用

□劉琳琳□董永霞□王耀軍（商丘市水利建筑勘測設(shè)計(jì)院；黃河勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司）

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框格式地下連續(xù)墻在水電站除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用

□劉琳琳1□董永霞1□王耀軍2（1商丘市水利建筑勘測設(shè)計(jì)院；2黃河勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司）

摘要：天橋水電站除險(xiǎn)加固工程基坑開挖過程中發(fā)生滲透破壞，基坑塌陷難以下挖，設(shè)計(jì)者另辟蹊徑采用框格式地下連續(xù)墻作為基坑開挖過程中的臨時(shí)性擋土墻。該擋墻在開挖過程中既承擔(dān)側(cè)向水壓力、土壓力等水平向荷載，又承受頂部的垂直向荷載，此類工程措施在國內(nèi)及水利水電行業(yè)內(nèi)未見報(bào)道。文章主要介紹了框格式地下連續(xù)墻的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)難點(diǎn)，供類似工程參考。

關(guān)鍵詞：框格式地下連續(xù)墻；擋土墻；應(yīng)用

1　工程概況

天橋水電站于1978年建成投產(chǎn)，后經(jīng)有關(guān)部門鑒定為泄洪能力偏低，列入除險(xiǎn)加固工程范圍。除險(xiǎn)加固主要內(nèi)容包括新建兩孔泄洪閘和四個(gè)排沙底孔，同時(shí)對土壩進(jìn)行加高。壩頂高程均為838 m。2009年3月開工建設(shè)，2012年12月完工。

在基坑開挖期間，泄洪排沙閘下游基坑開挖到約814.50 m高程，開挖邊坡塌陷，集中滲漏和圍堰變形較為嚴(yán)重。綜合分析，現(xiàn)場發(fā)生上述情況，主要是由滲透破壞、淤積物固結(jié)沉降變形和抗滑穩(wěn)定等因素所引起的，其中滲透破壞為主要原因?；与y易繼續(xù)下挖，但是下游基坑仍要繼續(xù)下挖以形成永久過流面。經(jīng)過多方論證，對下游消力池右岸墻采用了新的設(shè)計(jì)方案。即：下游消力池右岸墻的基礎(chǔ)開挖不再進(jìn)行；在現(xiàn)有高程822～815 m范圍內(nèi)抬高右岸一線的混凝土建筑物建基面高程；建基面以下采用鋼筋混凝土地下連續(xù)墻框格墻布置形式，建基面以上仍按常規(guī)混凝土擋墻設(shè)計(jì)，在具備開挖條件后再完成地下連續(xù)墻左側(cè)的貼坡?lián)鯄A(chǔ)及消力池本身的開挖。

2　下游消力池右岸墻的整體結(jié)構(gòu)布置

消力池右岸墻由框格式地下連續(xù)墻和連續(xù)墻頂部框格蓋重及臨水側(cè)貼坡?lián)鯄θ糠纸M成。地下連續(xù)墻的豎向鋼筋伸入上部框格蓋重的底板，上部框格蓋重和左側(cè)貼坡?lián)鯄ο噙B部分通過鋼筋連接，三部分連成一個(gè)整體，共同組成下游右岸墻。頂部框格結(jié)構(gòu)和臨水側(cè)貼坡?lián)鯄υO(shè)沉陷縫，共分10段，段長不等。擋墻底部與基巖接觸面布φ25錨桿增強(qiáng)穩(wěn)定性。815 m以上混凝土框格結(jié)構(gòu)蓋重，寬15 m，頂高821 m。貼坡?lián)鯄?16.20 m以下為重力式，816.20 m以上為扶壁式。扶壁間距與框格結(jié)構(gòu)隔墻一致。扶壁后填料與框格結(jié)構(gòu)內(nèi)回填砂礫石。剖面圖見圖1。

圖1　下游消力池右岸墻剖面圖

3　地下連續(xù)墻布置及結(jié)構(gòu)

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件和實(shí)驗(yàn)情況，經(jīng)設(shè)計(jì)優(yōu)化后，地下連續(xù)墻總體布置為框格形式。結(jié)合開挖后基巖出露情況，框格混凝土地下連續(xù)墻共長136 m，寬15 m。順河流向設(shè)置3道鋼筋混凝土連續(xù)墻。其中臨河側(cè)2道并排，分別厚0.80 m，1 m，背側(cè)一道厚0.80 m。臨河側(cè)與背河側(cè)墻間距15 m。垂直河向每5.80 m設(shè)置素混凝土隔墻一道，厚1m。地連墻根部深入基巖1 m，頂部高程815 m。地下連續(xù)墻最小深度7.50 m，最大深度17.50 m，從上游至下游逐漸加深。其平面布置及縱剖面布置見圖2、圖3。

圖2　框格式地下連續(xù)墻平面布置圖

圖3　框格式地下連續(xù)墻縱剖面圖

4　框格式擋墻的主要技術(shù)難點(diǎn)

4.1成槽

連續(xù)墻施工之前，先做了試驗(yàn)段，實(shí)驗(yàn)結(jié)果成槽困難，坍塌頻現(xiàn)。影響槽壁穩(wěn)定性的主要因素有地基土質(zhì)條件、泥漿性質(zhì)、地下水位、地下連續(xù)墻的開挖形狀、施工過程等。，為了能順利成槽，設(shè)計(jì)者針對工程塌方的主要原因是地下水位高、地基土質(zhì)條件差的特點(diǎn)，對混凝土地下連續(xù)墻兩側(cè)淤積土采用高壓旋噴置換處理，提高地基土的穩(wěn)定性，同時(shí)為減少土壓力，對框格墻內(nèi)部810 m以上淤泥質(zhì)土部分進(jìn)行局部砂土置換。高噴置換處理后效果很明顯，成槽過程中蹋方明顯減少，順利成槽。

4.2接頭處理

地下連續(xù)墻雖稱為連續(xù)墻，但受鋼筋混凝土連續(xù)墻施工工藝的限制，必須將連續(xù)墻分為若干墻段分段施工。在先行墻段施工時(shí)，多在墻段兩側(cè)設(shè)置接頭裝置以形成良好的接頭，避免形成滲漏水的途徑或者強(qiáng)度薄弱點(diǎn)。常規(guī)的地下連續(xù)墻接頭按受力狀態(tài)不同，有柔性接頭、半剛性接頭和剛性接頭三種類型，但是無論哪種接頭類型施工起來都需要復(fù)雜的工藝。復(fù)雜的接頭處理，一方面會增加施工難度，延長工期，另一方面框格連續(xù)墻有“一”、“T”“┛”形多種接頭，可借鑒經(jīng)驗(yàn)極少，對施工單位的施工技術(shù)要求更高。

順?biāo)飨蛉赖剡B墻按常規(guī)地下連續(xù)墻施工工藝分段，5.80 m一個(gè)槽段。槽段間接頭不做特殊處理。此種情況下整面地下連續(xù)墻不能整體承受水平向荷載，基本靠單片施工墻段承受水平向荷載。為增加單片墻的承載能力和提高槽段間接頭處薄弱環(huán)節(jié)的強(qiáng)度，設(shè)計(jì)者采取了以下兩種措施。一方面在順?biāo)飨颍词┕て陂g的臨空側(cè)并排設(shè)置兩道地下連續(xù)墻，兩道地下連續(xù)墻的接口互相錯(cuò)開布置；另一方面在每段5.80 m長的單片墻體的中間部位設(shè)置隔墻，使臨水側(cè)和背水側(cè)兩道順?biāo)飨虻剡B墻與隔墻，形成“工”字形結(jié)構(gòu)。隔墻與地連墻之間的“T”形接頭，靠后期的消力池側(cè)開挖完成地下連續(xù)墻暴露之后，在接頭部位設(shè)置錨桿連接。這樣兩道并排墻接頭錯(cuò)開，避免了接頭處的強(qiáng)度薄弱，隔墻的設(shè)置也有效的分解降低了單片墻體承受橫向荷載的荷載峰值。

4.3左側(cè)消力池開挖期地下連續(xù)墻的安全保證措施

在框格式地連墻臨水側(cè)即消力池側(cè)開挖形成臨空面后，為防止左側(cè)臨空的地連墻在側(cè)向土壓力及水壓力作用下出現(xiàn)“鼓肚子”或墻體強(qiáng)度不足現(xiàn)象，保證工程安全，我們根據(jù)天橋工程實(shí)際情況，從設(shè)計(jì)與施工兩個(gè)方面進(jìn)行考慮采取了多種措施。

設(shè)計(jì)方面，采取了以下措施：地連墻底部嵌巖1 m深；臨空側(cè)地連墻并排做兩道，兩道墻接頭錯(cuò)開；地連墻頂部加做常規(guī)框格式空箱做蓋重；地連墻框格內(nèi)部高噴灌漿，局部砂土置換，以降低框格內(nèi)土壓力；在地連墻臨空面設(shè)排水孔，降低墻后水壓力；開挖期間在地連墻橫向隔墻部位打速凝錨桿，更快更好的保證框格式地連墻的一體性。

施工方面，結(jié)合天橋框格式地連墻的特點(diǎn)，采取以下措施：開挖過程中做好安全監(jiān)測工作，一旦發(fā)現(xiàn)變形過大或速度過快，應(yīng)立即停止開挖，并采取回填等必要措施，確?？蚋袷綋跬翂Φ陌踩婚_挖時(shí)分層分段開挖，框格式地連墻擋土高度從上游到下游逐漸變大，開挖時(shí)從上游開始分層分段開挖；開挖過程中，排水孔及錨桿支護(hù)及時(shí)，錨桿宜采用帶錨頭速凝錨桿，并對錨桿施加一定預(yù)應(yīng)力；開挖完成后，應(yīng)及時(shí)澆筑第一層混凝土，盡量縮短地連墻凌空側(cè)的凌空暴露時(shí)間，快速降低地連墻承受橫向荷載的實(shí)際高度，確保工程安全。

5　地下連續(xù)墻的施工順序及要求

為保證消力池開挖時(shí)，框格地下連續(xù)墻的安全，消力池右岸一線總體施工順序確定為：混凝土地下連續(xù)墻施工→框格墻內(nèi)高噴施工→地下連續(xù)墻上部混凝土結(jié)構(gòu)施工→上部框格墻內(nèi)部回填→安全監(jiān)測→右岸墻開挖（錨桿及排水孔同時(shí)施工）→右岸貼坡混凝土澆筑。右岸墻開挖時(shí)從上游至下游分層分段進(jìn)行，3 m一層；直徑為28 mm的支護(hù)錨桿長度6 m，從高至低間距0.80 m布置打入每道橫向地連墻內(nèi)；直徑為110 mm的排水孔間排距3 m布置在錨桿之間。

施工過程中，對框格式地連墻的變形進(jìn)行監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即停止施工，并采取回填、減載等必要的措施進(jìn)行處理。

6　連續(xù)墻成墻質(zhì)量

連續(xù)墻成墻之后，根據(jù)消力池側(cè)開挖暴露出來的墻面外觀，肉眼可看到極個(gè)別的部位有保護(hù)層脫落、鋼筋外漏現(xiàn)象，墻體基本均勻密實(shí)，墻體接頭處不存在明顯缺陷。通過鉆孔取芯檢查和試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)混凝土離析和墻體夾泥等質(zhì)量缺陷，混凝土強(qiáng)度及其他設(shè)計(jì)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。

7　結(jié)　語

地下連續(xù)墻作為基礎(chǔ)處理的一種工程措施，在水利水電工程中主要還是用做基礎(chǔ)防滲——防滲墻，用于其他目的的地下連續(xù)墻并不多見。工程采用框格式地下連續(xù)墻作為基坑開挖過程中的臨時(shí)性擋土墻，不但承受頂部結(jié)構(gòu)的豎向荷載更重要的是承受墻后側(cè)向土壓力及水壓力，國內(nèi)未見其他報(bào)道?？蚋袷降叵逻B續(xù)墻在天橋水電站基坑開挖中作為擋土墻的成功應(yīng)用，拓展了地下連續(xù)墻在我國水利水電工程中的應(yīng)用范圍，豐富了水利水電工程基坑開挖臨時(shí)性支護(hù)和深厚覆蓋層基礎(chǔ)處理方法，作為一種重要的基坑支護(hù)技術(shù)可以減少開挖量，縮短工期，對工程建設(shè)周期和工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有一定改善，類似工程有借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

［1］倪金華，毛錦來，等.復(fù)雜地質(zhì)條件下的超長超寬地下連續(xù)墻施工技術(shù)［J］.施工技術(shù)，2011（6）.

［2］馮永祥，伍宇騰，等.框格式地下連續(xù)墻基礎(chǔ)在桐子林水電站導(dǎo)流明渠工程的應(yīng)用［J］.大壩與安全，2011（3）.

（責(zé)任編輯：劉長垠韋詩佳）

中圖分類號：TV551. 4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1673-8853（2016）04-0068-02

作者簡介：劉琳琳（1982-），女，工程師，主要從事水利水電工程設(shè)計(jì)工作。

收稿日期：2016-02-01