綜合截滲技術在攔河閘除險加固中的應用

曹 宇，莊新軍

（費縣許家崖水庫管理處，山東 費縣 273417）

費縣石溝攔河閘除險加固工程主要由攔河閘、護岸、引水閘和管理設施等組成。攔河閘在原閘址下游30.0 m處改建，閘軸線垂直于浚河水流方向布置，攔河閘工程由上游連接段、閘室段、消力池和下游連接段、截滲墻及閘基處理等部分組成。攔河閘共18孔，單孔尺寸10 m×7 m，采用弧形鋼閘門，攔河閘總寬為212.7 m，順水流向長121.3 m。護岸工程位于攔河閘上下游左、右岸，分別與翼墻連接，上游護岸與公路橋護岸相接，兩岸各長30.0 m；下游護岸兩岸各長60.0 m。引水閘在左岸原址改建，共設4孔，其中左側(cè)2孔為灌溉引水閘，右側(cè)2孔為發(fā)電引水閘，每孔凈尺寸為2.5 m×2.5 m，閘室總寬13.0 m，順水流向長5.0 m，右側(cè)2孔閘室后接水電站引水渠。管理單位在原管理所內(nèi)改建，改建房屋建筑面積共620.0 m2。

該項目的截滲墻軸線位于鋪蓋上游側(cè)的底部，設計總長302.7 m，實際完成220.0 m，0.4 m壁厚，采用塑性混凝土，滲透系數(shù)為1.0x10-7cm/s。其余的82.7 m位于左岸導流溝、弧墻底部和墻后，由于施工周期的需要，經(jīng)過研究，現(xiàn)場改為高壓旋噴樁施工。

1 混凝土防滲墻施工

根據(jù)工程的水文地質(zhì)條件，采用BH-12液壓抓斗開槽機施工混凝土防滲墻，用膨潤土泥漿對墻體進行護壁。

1.1 導墻施工

導墻是在地下連續(xù)墻挖槽之前修的導向墻，兩個導墻之間的距離即為地下連續(xù)墻的厚度。導墻的強度和穩(wěn)定性應滿足開槽設備施工的要求。導墻雖然屬于臨時結(jié)構(gòu)，但除了引導溝槽方向外，還在許多方面起著重要的作用。

1）導墻作為擋土墻，在開挖地下連續(xù)墻的溝槽時，起到保持上部土壓力、防止溝槽坍塌的作用。為防止導墻在土和水壓力作用下產(chǎn)生位移，通常每隔1 m左右在導墻內(nèi)部安裝上下橫撐。

2）導墻可用作測量高度、垂直度和準確度的參考。導墻不僅是溝槽機械軌道的支撐，也是連接管等施工設備的支撐。

3）存儲泥漿。為了穩(wěn)定儲罐內(nèi)泥漿的表面，可以將導流壁中的泥漿儲存起來。泥漿水平應始終保持在導流墻頂部以下20 cm，地下水位1.0 m以上，使泥漿穩(wěn)定槽壁。此外，導墻還可以防止雨水等地表水流入槽內(nèi)。

現(xiàn)澆鋼筋混凝土導流墻的施工順序是找平、測量、定位、處治、棄土、鋼筋制安、支撐模板、澆筑混凝土、拆除模板，并在導向墻外側(cè)設置橫向支撐。

1.2 開挖槽段

開挖溝槽占地下連續(xù)墻持續(xù)時間的1/2左右，提高開挖溝槽效率是縮短工期的關鍵，同時溝槽墻的形狀決定了地下連續(xù)墻的形狀，因此溝槽的精度是保證地下連續(xù)墻質(zhì)量的關鍵之一。

地下連續(xù)墻開槽包括：單元槽段的劃分1#、3#為一期槽，2#、4#為二期槽（如圖 1示），溝槽機械的選擇和正確使用，以及防止槽壁塌陷措施的制定。其中單元槽段的最小長度不得小于挖土機械挖土工作裝置的一次挖土長度。單元槽段應盡可能長，以減少縫隙段的接縫數(shù)量，提高地下連續(xù)墻的完整性。另外，下一個單元槽段長度內(nèi)的全部混凝土，宜在4 h內(nèi)一次澆筑完畢。

圖1 單元槽段劃分圖

1.3 泥漿護壁

1）泥漿的組成和功能。泥漿的主要成分是膨潤土、外加劑和水。泥漿的作用主要是護壁,載體,冷卻和潤滑,以護壁為主。

2）泥漿控制指標。確定泥漿混合比時，應測定其黏度、相對密度、含砂量、穩(wěn)定性、膠體率、靜態(tài)剪切力、pH值、水分損失和泥皮厚度，在測定其漿液性質(zhì)時應測定黏土的膠體率、相對密度、穩(wěn)定性、黏度和含砂量。

3）泥漿的制備、循環(huán)與再處理。泥漿攪拌后應靜置24 h后使用，泥漿池（罐）的容積應不小于每一單元槽段挖土量的兩倍成槽時，護壁泥漿液面應高于導墻底面500 mm。

1.4 清底、刷壁

單元槽段開挖后，首先用抓斗清洗槽底，然后刷墻，刷洗吸附在第一級槽段的混凝土孔壁上的渣泥。使用鋼絲刷，自上而下分段刷洗，標準是刷子上不再帶泥硝，孔底淤泥不再增加為止。

1.5 混凝土澆筑

混凝土澆筑時，導管內(nèi)應預先設置隔水栓，導管埋入混凝土的深度宜在2.0~4.0 m之間，導管需全長度水密。

2 高壓旋噴樁施工

2.1 定孔

在平面上，根據(jù)設計的孔位置進行定位，給出第一、第二、第三和第四序孔的編號。

2.2 造孔

將鉆機移動到孔位置，使鉆頭中心與孔位置中心對齊，并使鉆頭平放。泥漿護壁鉆孔。在鉆進過程中，必須隨時觀察鉆機的工作狀態(tài)，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并及時糾正，直至達到設計深度。

2.3 下噴射管

將高噴臺車移至孔位、對準孔位中心，先進行地面試噴。為防止空氣噴嘴堵塞，下管可先用橡皮布包裹，1 MPa水壓下管，下至設計深度，垂直度用水平尺校核。

2.4 制漿

漿體的配制和拌和嚴格按照制漿站主管批準的水灰比1.5∶1。每罐測量一次泥漿的比重，并詳細記錄。在灌漿過程中連續(xù)攪拌，漿液過篩后使用。同時，注意制漿物料的稱量可按重量或體積稱量進行，誤差不超過5%。使用高速攪拌機時，水泥漿的攪拌時間不得少于30 s，普通攪拌機的攪拌時間不得少于90 s。自制備到用完的時間少于4 h。篩后使用漿料，定期測定其密度，漿料溫度控制在5～40℃之間。

2.5 噴射提升

噴管下至設計深度后，開始送入氣、漿，待孔內(nèi)漿液冒出孔口后，隨即按旋噴的工藝要求提升注漿管，由下而上注漿。在注漿過程中，應特別注意孔口注漿的情況，如孔口有滲漏現(xiàn)象，表明地層中存在較大的孔洞或集中滲漏。應及時采取填砂或摻合料等措施，以保證樁的連續(xù)性。

2.6 回灌、沖洗

待噴射管提出地面后，在原孔位利用水泥漿進行回灌，直至孔內(nèi)漿液面不下降為止，以確保施工質(zhì)量。噴射結(jié)束后，及時將各管路沖洗干凈，以防堵塞。

3 提高防滲性能的措施

1）高壓旋噴樁盡量靠近混凝土防滲墻施工，樁中心距離混凝土防滲墻0.3 m，如圖2示。

圖2 混凝土防滲墻與高壓旋噴樁搭接示意圖

2）混凝土防滲墻距離上、下游0.3 m處加設高壓旋噴加強樁。

3）施工過程中一方面降低高壓旋噴樁提升速度，另一方面同時提高高壓旋噴樁噴射壓力，從而達到增大樁徑，達到提高防滲性能的目的。

4 兩種截滲方法比較

兩種方法成本對比分析如表1。經(jīng)比較，采用高壓旋噴樁可以提前完成混凝土防滲墻施工，從而提高工程總工期?；炷练罎B墻與高壓旋噴樁相比較，高壓旋噴樁成本較低，為該工程節(jié)約了成本。

表1 混凝土防滲墻與高壓旋噴樁成本對比分析表