高壓定噴防滲墻工藝在雙山北閘翻建工程中的應用

顧克勤

（江蘇省張家港市天源水利設計院，215600，張家港）

高壓定噴防滲墻工藝在雙山北閘翻建工程中的應用

顧克勤

（江蘇省張家港市天源水利設計院，215600，張家港）

高壓定噴；防滲墻；工藝

高壓噴射灌漿技術(shù)自20世紀70年代引進我國后逐漸在各行業(yè)建筑領域推廣，該技術(shù)在水利水電行業(yè)除應用于地基加固外，更廣泛地應用于水工建筑物防滲工程中。40多年來，經(jīng)過水利水電行業(yè)廣大工程技術(shù)人員努力，在各種規(guī)模的水工建筑物中，在復雜多樣的地質(zhì)條件下，建成了大量高噴灌漿防滲墻，積累了豐富經(jīng)驗。本文簡要介紹高壓定噴防滲墻施工工藝在雙山北閘翻建工程中的應用。該工程經(jīng)實地取樣，檢驗質(zhì)量符合規(guī)范要求，取得了很好防滲效果，在類似工程中有借鑒作用。

一、工程簡介

張家港市雙山北閘翻建工程位于雙山島西北部千斤港河道上，距長江約300 m，工程的主要作用是防洪擋潮、排澇及引水，建設標準按II等2級水工建筑物確定；防洪標準為二十年一遇最大三日暴雨雨后一天排出。工程規(guī)模確定為閘孔凈寬6 m節(jié)制閘加排澇流量2×2 m3/s的排澇泵站。節(jié)制閘擋潮閘門采用升臥式平板鋼閘門，門頂高程為8.1 m（吳淞基準，下同）,配 Qswy-2×125 kn-11臥式油壓啟閉機；排澇泵站安裝2×800ZLB-125軸流泵，配JSL-12-10立式電機，電機功率為130 kW。

地勘顯示，本工程閘站持力層坐落在②層淤泥質(zhì)重、中粉質(zhì)壤土夾輕砂壤土、輕粉質(zhì)壤土上，水平滲透系數(shù)為2.0×10-5cm/s，下臥層土質(zhì)為③層輕砂壤土，水平滲透系數(shù)為6.0×10-4cm/s；經(jīng)計算水平防滲長度小于規(guī)范要求，需設置垂直防滲墻，確保防滲長度滿足規(guī)范要求。根據(jù)工程地質(zhì)情況，考慮到工程位于長江內(nèi)雙山島上特殊地理位置，大型地基處理設備無法正常通過水路進入施工現(xiàn)場，設計采用高壓定噴防滲墻實施。

二、防滲排水設計

1.防滲長度計算

閘站基礎的防滲長度及閘站基礎的地下輪廓線長度應不小于地基允許滲徑系數(shù)與上下游水位差之積，及L≥C△H。根據(jù)地質(zhì)資料，閘站持力層坐落在②層淤泥質(zhì)重、中粉質(zhì)壤土夾輕砂壤土、輕粉質(zhì)壤土，該層滲透系數(shù)為2.0x10-5cm/s，參考《水閘設計規(guī)范》，允許滲徑系數(shù)值C為11，最大水頭差△H=4.80 m。經(jīng)計算，需要的防滲長度C△H=52.8 m，現(xiàn)有防滲長度L=43.5 m＜C△H,不滿足要求。為滿足抗?jié)B要求，閘站底板上、下游分別設3 m長防滲墻，則滲徑達到55.5 m，滿足防滲要求，同時在兩側(cè)消力池設排水孔，并在排水孔下設反濾層。

2.閘站基礎滲透穩(wěn)定驗算

閘站基礎基底滲透壓力采用改進阻力系數(shù)法，按照《水閘設計規(guī)范》附錄 C 公式（C.2.1.1～C2.6）計算，選取正向擋水校核最不利的設計工況作為控制計算條件，按砂壤土取允許滲流坡降值，水平、出口段滲流坡降計算見表1。計算結(jié)果可見，水平段滲流坡降計算值小于允許值，但出口段滲流坡降計算值大于允許值，不滿足滲透穩(wěn)定要求，故采取防滲措施。

表1 閘站基礎滲透穩(wěn)定計算成果

3.閘站岸繞流滲透穩(wěn)定驗算

邊岸繞流計算采用改進阻力系數(shù)法先算出各鍵點化引水頭，再由公式算出滲流面不透水層以上水深，水平段、出口段滲流坡降計算成果見表2。計算結(jié)果可見，閘站岸繞流滿足要求。

表2 閘站岸繞流穩(wěn)定計算成果

三、防滲墻形式確定與工藝

歷年來張家港市水工建筑物采用防滲墻結(jié)構(gòu)形式多種多樣，有木質(zhì)板樁、鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、深層攪拌樁及高壓噴射灌漿防滲帷幕等。成墻的施工方法有錘擊法、靜壓法、深層攪拌法及高壓噴射灌漿法等。由于本工程地址位于長江中的雙山島上，進入島上的交通工具僅靠兩條小型汽渡船，且對汽車限載2 t，同時雙山北閘所處位置施工進場道路及施工場地狹小，因此對于大型、重型的施工設備均不能正常通過水路進入施工現(xiàn)場。經(jīng)綜合分析比較，確定采用高壓定噴防滲墻形式，該成墻工藝特別適用于大型機械設備無法進場、施工場地狹窄等情況。

工程采用新兩管法高壓定噴成墻工藝施工。

四、質(zhì)量控制

1.工藝參數(shù)確定

首先進行現(xiàn)場試驗。試驗場地選擇地質(zhì)條件有代表性的地段，共布設3孔，孔位在同一直線上，施工時分序進行，先噴1孔與3孔，后噴2孔，孔深均按照設計要求，在施工時將高壓氣嘴搖動角度、壓力、氣量，水泥漿液的指標及提升速度詳細做好記錄。等最后一孔噴完3天后進行開挖檢查，深度不小于2.5 m，墻體齡期達到后，采用鉆機對墻體取芯，送實驗室進行抗壓試驗及滲透性試驗。

根據(jù)提供的高程點、控制點測放施工軸線及起始點樁位，用水準儀測定各樁位高程。根據(jù)設計防滲墻底高程和實測樁位點頂面高程確定防滲墻墻深，制成防滲墻深度施工控制表。用經(jīng)緯儀和鋼尺對每根高壓定噴樁位進行測放，用30 cm的紅頭毛竹簽定樣，紅頭毛竹簽高出地面3～5 cm，確保樁位偏差小于2 cm。

2.鉆孔質(zhì)量控制

①根據(jù)施工圖紙規(guī)定的樁位進行鉆孔定位，其中心誤差不大于3 cm。

采用非線性最優(yōu)控制的電流跟蹤效果比較差，原因是該系統(tǒng)本身是線性系統(tǒng)，當采用非線性的控制方法之后，反而將控制變得更加復雜，效果反而不好。

②鉆機架設平穩(wěn)，保證鉆機在鉆進過程中不移位，鉆桿在鉆進過程中傾斜率小于1.5%。鉆進中泥漿護壁，每孔完成后都要用鋼尺測量鉆具長度，控制終孔深度達到設計深度。

③認真做好施工記錄，記錄與鉆孔同時進行，要求正確反映地層情況，為定噴提供可靠的依據(jù)。

④每鉆完一孔，經(jīng)驗收合格后用濃泥漿將孔內(nèi)充滿，防止塌孔，并堵住孔口，防止孔內(nèi)掉入異物。員之間要統(tǒng)一口令，相互溝通。

②定噴臺車就位后，地面試噴，定向擺噴，調(diào)整各項技術(shù)參數(shù)達到設計要求。

③包好水嘴和氣嘴，將噴射管下到設計深度。

④拌制水泥漿液、供風等，待各施工參數(shù)均達到實地試驗確定的技術(shù)參數(shù)且孔口已返出水泥漿液時，即按技術(shù)參數(shù)自下而上進行定向擺動噴射灌漿，確保擺噴角度允許偏差1°。

⑤噴管提升至設計墻頂高程后，停止高壓噴射，并對孔內(nèi)及時回灌。

⑥作業(yè)中因拆卸噴射管等中斷施工后，重復噴射灌漿長度不小于0.2m。

⑦施工分兩序進行，先施工一序孔，后施工二序孔，相臨孔高噴間隔時間不少于10小時。

⑧每噴完一孔應將水泥漿管路沖洗干凈，防止?jié){液凝結(jié)、堵塞噴嘴。

五、施工效果

3.水泥漿液質(zhì)量控制

①原材料質(zhì)量控制。本工程所用水泥為普硅32.5級，在使用過程中確保每批都有質(zhì)保書，并且經(jīng)抽樣試驗合格、報監(jiān)理工程師審查同意后使用。

②漿液配合比.漿液水灰比采用1∶1，現(xiàn)場配置好后，經(jīng)監(jiān)理工程師批準方可使用。

③施工用機械攪拌水泥漿，水泥漿采用進料機均勻地進料。定期用比重秤檢測水泥漿液密度，控制水泥漿液密度不小于1.4 g/cm3。配制好的水泥漿用濾網(wǎng)過濾。

4.定噴質(zhì)量控制

①高壓定噴是多臺機械設備聯(lián)合作業(yè)，每臺設備的運行參數(shù)都必須在設計要求范圍之內(nèi)。各設備操作人

高壓定噴防滲墻工藝在雙山北閘翻建工程中的應用達到了規(guī)范要求，通過了江蘇水利建設工程質(zhì)量檢測站檢測。

①防滲墻強度。采用現(xiàn)場取樣、室內(nèi)加工成型對閘底板及上游左側(cè)翼墻基礎防滲墻墻體高壓定噴施工工藝水泥強度進行檢測，共抽檢4個斷面，底板和翼墻分別抽檢2個斷面，每個斷面各加工3個試樣，均合格。

③防滲墻滲透性。采用現(xiàn)場取樣、室內(nèi)加工成型對閘底板及上游左側(cè)翼墻基礎防滲墻墻體高壓定噴施工工藝水泥滲透性進行檢測，共抽檢2個斷面 （底板和翼墻分別抽檢1個），每個斷面各加工6個試樣，合格。

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1000-1123（2017）20-0051-02

2017-09-27

顧克勤，院長。

責任編輯 李建章