水利工程中的水閘水泥砂墊層施工技術研究

葉云濤

（惠州市華禹水利水電工程勘測設計有限公司，廣東 惠州 516000）

水泥砂墊層施工技術具有多方面應用優(yōu)勢，已在水利工程水閘施工中得到廣泛應用。水利工程特殊的水文地質特點決定了閘基底部存在較多的粉細砂，處理不當會使工程出現(xiàn)嚴重的滲漏問題，而且基礎強度較差。采用有效措施，對水泥性能及施工過程進行控制，可以有效解決上述問題。本文以漢江下游興隆水利工程水閘水泥砂墊層施工為例，進行水泥砂墊層施工質量控制研究。

1 工程概況

漢江下游興隆水利工程屬于南水北調四項治理工程之一，處于漢江梯級開發(fā)的末端環(huán)節(jié)，其主要功能作用是灌溉、航運以及發(fā)電。該工程包含一座56孔泄水閘的施工任務，泄水閘閘段總寬度為953 m，高度為17.7 m。在泄水閘基礎部分存在大量粉細砂，粉細砂品質整體較好，局部區(qū)域會含有淤泥質成分，但含泥量較低。在施工過程中，擬采用水泥砂墊層技術，通過在泄水閘閘基直接取用粉細砂，加入水泥制作成水泥砂材料，利用水泥砂墊層施工技術改善閘基承載力和透水性。

2 水泥砂性能檢測

2.1 水泥砂材料性能指標及計算

興隆水利工程泄水閘水泥砂墊層施工前，要明確水泥砂材料性能指標，做好相關計算分析工作。原材料包括粉細砂、水和水泥。其中粉細砂在現(xiàn)場采集，但要選擇含泥量低的純凈粉細砂，并剔除結塊、植物根莖等雜物[1]。該工程要求水泥摻入量控制在4.5%以內，夯填度控制在0.87以內，使其相對密度達到0.7以上。水泥類型可選擇使用普通硅酸鹽水泥，采取試驗方式確定水泥摻入量。在對砂樣顆粒進行分析時，需掌握粒徑、干密度等采納數(shù)，采用相關公式計算出水泥砂材料的滲透系數(shù)[2]。該工程采用的兩種水泥砂材料試驗計算結果見表1。

表1 不同水泥砂材料滲透系數(shù)計算結果

2.2 水泥砂墊層碾壓試驗

水泥砂墊層碾壓試驗是前期施工準備重要環(huán)節(jié)。興隆水利工程水閘水泥砂墊層碾壓試驗過程中，要對開采區(qū)含水量情況進行檢測：將覆蓋層剝離1 m，進行粉細砂含水量檢測，得到具體的含水率參數(shù)。純凈的粉細砂含水率一般在6.4%左右，根據(jù)設計要求，控制水的加入量，使其達到最優(yōu)含水率指標。上述工程經過試驗確定最優(yōu)含水量12%，水泥砂最大干密度1.6 g/cm3,水泥摻入量為6%。在后續(xù)的水泥拌制過程中，控制好水的加入量，從而達到水泥砂墊層滲透率要求。碾壓試驗過程中，按照試驗得出的含水量指標確定水泥砂墊層的攤鋪厚度及平整度、碾壓次數(shù)、壓實厚度、夯填度等參數(shù)[3]，進行碾壓施工。

2.3 水泥砂拌制及質量控制

前期準備工作還需要完成水泥砂拌制及質量控制工作。（1）水泥砂配比的控制。在拌合站集中拌制過程中，可采用稱量系統(tǒng)控制粉細砂、水、水泥的施用量。特別是對于水量的控制，要考慮粉細砂的自然含水量；（2）拌合均勻度的控制。粉細砂自身的粒徑較小，其含有的水分與水泥結合后，如出現(xiàn)明顯的顆粒狀，則說明拌合不均勻，需要調整拌和順序，完成水泥和水的拌和，之后加入粉細砂，適當延長攪拌的時間，防止出現(xiàn)拌合不均勻現(xiàn)象。

3 水泥砂墊層施工

3.1 基面處理

興隆水利工程水閘施工存在粉細砂含量較大的情況。粉細砂自身的彈性模量較高，且本身為散粒體，可以通過水泥改性的方法，降低其滲透系數(shù)。為保證施工效果，在正式施工前，要將水閘閘基表面的雜物和積水去除[4]。興隆水利工程水閘閘基使用的細粒料、粗粒料，其料徑僅相差0.1 mm，且均在粉細砂粒徑范圍內，水閘基坑力學性質在黏性土與砂性土之間。如粉細砂處于濕潤狀態(tài)，會表現(xiàn)出黏性土的粘結性特點。此外，對于基底表面存在坑洼的部分，需要按照設計標準進行局部回填，并處理受擾動的樁間土。施工過程中，要嚴格按照設計圖紙的要求進行放樣，控制好水泥砂墊層的填筑高度?？梢愿鶕?jù)施工強度對填筑區(qū)進行劃分，并做好標識工作。按照標識順序進行施工，完工基面經過驗收合格后進入下一道工序施工。此外，基面處理還要與水泥砂運輸做好時間方面的配合，運輸前檢查車廂是否干凈，保證作業(yè)的連貫性，避免水泥砂含水量出現(xiàn)較大變化。

3.2 水泥砂墊層攤鋪

水泥砂墊層的攤鋪施工需要采取機械與人工配合的方式進行施工。興隆水利工程水閘水泥砂墊層施工采用長臂反鏟進行垂直送料，配合人工進行攤鋪。攤鋪前，基底表面應保持濕潤狀態(tài)，但不能出現(xiàn)明顯積水，主要是為了彌補水泥砂的含水量損失。根據(jù)前期的試驗結果，達到指定的攤鋪厚度，并保證攤鋪的均勻性和平整性[5]。一般情況下，鋪料的寬度應大于2 m。完成施工后，對照前期試驗結果，檢查鋪料厚度、均勻度等參數(shù)是否符合要求，否則，需要進行及時補救。

3.3 水泥砂墊層振搗

水泥砂墊層的振搗施工可采用ZW-10型附著式振搗器進行施工，在鋪料層的表面實施振搗。振搗施工前先進行平料，確保鋪料的平整性和均勻性。整個振搗施工過程要按照特定方向進行，并達到規(guī)定的振搗次數(shù)。振搗施工中，碾跡重疊的寬度應大于等于0.3 m，對于接頭部分和邊角部位，需要進行加強振搗，并防止出現(xiàn)漏振、欠振的情況。由于水泥砂墊層在每個閘室分段接頭部分要做成斜坡狀，各層之間需要錯開0.5 m～1 m的長度，同樣進行加強振搗。完成一個施工段的施工后，要先對預留接頭部分進行清理和修整，合格后進行下一個施工段的施工，確保前后填段連接緊密。

3.4 水泥砂墊層養(yǎng)護

水泥砂墊層的鋪筑施工完成后要及時開展養(yǎng)護作業(yè)。完成施工的區(qū)域禁止車輛、施工人員通行，需要制定專門人員在施工現(xiàn)場進行看護。為滿足施工質量檢查的要求，養(yǎng)護階段需要進行取樣試驗，并對未達到施工要求的部分進行返修。此外，應盡快安排上部結構施工，以減少水泥砂的暴露時間，避免水泥砂墊層受到破壞。

4 結語

水泥砂墊層施工技術是改善水利工程水閘基礎施工質量的有效技術方法，實際工程應用過程中，應通過工況分析，明確水泥砂墊層的施工特點，做好各個階段的施工準備及施工質量控制工作，最大化的發(fā)揮水泥砂墊層施工技術的優(yōu)勢，以改善水閘的基礎力學性能，使其達到工程施工要求。