平接法連接技術(shù)在超深強透水地層防滲墻中的應(yīng)用

孫曉強，余登文

（中交第二航務(wù)工程局有限公司，湖北 武漢 430012）

0 引言

在超深、強透水地層混凝土防滲墻施工中，防滲墻各墻段間接縫處是防滲墻防滲的薄弱環(huán)節(jié)，其連接質(zhì)量是保證防滲墻整體防滲效果的關(guān)鍵[1]。混凝土防滲墻一般由若干個墻段連接而成，各墻段間的連接可分為平接法和套接法兩種方式[2]。防滲墻墻段平接法是指墻段間的接縫為直線的連接方式[2]，包括鉆套法、雙反弧法、拔管法，具有工藝簡單、施工速度快、成本低的優(yōu)點，但目前在國內(nèi)應(yīng)用的較少，主要因為該連接方式對防滲墻的垂直度和各墻段接縫處的質(zhì)量要求較高，需配備先進(jìn)的成槽設(shè)備。套接法是指槽段間的接縫為圓弧形的連接方式[2]，具有接縫長、防滲效果好的特點，是目前國內(nèi)普遍應(yīng)用的連接方式，但該連接方式工藝復(fù)雜、施工速度慢、成本高、不適合用于超深防滲墻。隨著一些先進(jìn)的自動化液壓成槽機的出現(xiàn)及墻段間接縫處理工藝的優(yōu)化，為平接法在超深強透水地層防滲墻施工中的廣泛應(yīng)用帶來了可能。

文章以襄陽市東西軸線道路工程魚梁洲段沉管干塢基坑防滲墻施工為例，介紹了在超深強透水地層防滲墻施工中墻段平接法連接的關(guān)鍵施工技術(shù)，對同類工程具有指導(dǎo)意義。

1 工程概況

襄陽市東西軸線道路工程魚梁洲段東汊沉管預(yù)制干塢采用“落底式隔水帷幕+放坡開挖”方案，干塢北側(cè)、西側(cè)、南側(cè)采用塑性混凝土防滲墻作為止水帷幕。防滲墻底部應(yīng)伸入黏土層不小于5 m，防滲墻深度在67～77 m 范圍。防滲墻采用液壓抓斗成槽，導(dǎo)管法澆筑混凝土。

干塢施工區(qū)域鄰近漢江，地質(zhì)土層自上而下分別為回填土、粉細(xì)砂、圓礫及卵石層、黏土層。

防滲墻施工具有如下特點：

1）施工段地質(zhì)為粉砂、卵石、礫石層，透水性大，穩(wěn)定性能差，易造成塌孔等現(xiàn)象。

2）成槽深度較深，垂直度控制難度大。

3）槽段間采用平接法連接，槽段接頭處理難度大。

4）防滲要求高。

2 主要技術(shù)參數(shù)

防滲墻寬度1 m，每槽段長度7 m，共145 個槽段，深度范圍67～77 m。防滲墻采用塑性混凝土結(jié)構(gòu)，主要技術(shù)指標(biāo)為：抗壓強度R28=1～5 MPa，彈性模量E28＜1 500 MPa，墻體滲透系數(shù)K ＜i×10-6cm/s。

3 關(guān)鍵施工技術(shù)

超深強透水地層的防滲墻平接法連接的關(guān)鍵施工技術(shù)主要體現(xiàn)在3 方面：

1）成槽垂直度的控制

成槽垂直度需要在X 軸（長度方向）和Y 軸（寬度方向）2 個方向進(jìn)行控制，X 軸方向垂直度控制不好，容易使2 段防滲墻形成“褲衩狀”，墻體連接處會形成縫隙，從而形成滲水通道；若X軸方向垂直度控制不好，會使2 個墻體的搭接厚度不足，導(dǎo)致該處墻體厚度不足，影響防滲質(zhì)量。

2）槽孔鄰近墻體混凝土的刷壁質(zhì)量控制

由于成槽施工中，采用泥漿護(hù)壁的方法來加固槽壁，所以會在鄰近墻體的表面附著一層泥皮，成槽后需對鄰近墻體的表面進(jìn)行刷壁處理，若泥皮清理不到位，會在兩墻體接縫處形成滲水通道。

3）防滲墻混凝土的配比和澆筑質(zhì)量控制

塑性混凝土的性能與澆筑質(zhì)量也影響著防滲墻新老混凝土的連接質(zhì)量，控制不好則容易在墻段連接處形成滲水通道。

下面針對這3 方面關(guān)鍵施工技術(shù)，按工藝流程進(jìn)行詳細(xì)闡述。

3.1 導(dǎo)墻

導(dǎo)墻是防滲墻垂直度控制的關(guān)鍵，起到導(dǎo)向作用，尤其要控制好導(dǎo)墻的軸線位置和垂直度。防滲墻導(dǎo)墻采用C25 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，為梯形結(jié)構(gòu)，墻高1.5 m，墻頂高程和施工平臺高齊平。導(dǎo)墻下部8.5 m 范圍內(nèi)采用φ600@400 mm 單軸水泥攪拌樁對兩側(cè)槽壁粉砂層進(jìn)行加固。導(dǎo)墻及水泥攪拌樁結(jié)構(gòu)形式詳見圖1。

圖1 導(dǎo)墻及水泥攪拌樁結(jié)構(gòu)圖（cm）Fig.1 Structural drawing of guide wall and cement mixing pile(cm)

導(dǎo)墻分段施工、分段開挖，分段長度根據(jù)模板長度、地質(zhì)情況和線路線形等確定，一般控制在30 m，且導(dǎo)墻接頭施工縫與防滲墻之間的接頭位置錯開。兩導(dǎo)墻間凈距應(yīng)比防滲墻設(shè)計寬度大4 cm 為宜，方便液壓抓斗入槽，但也不可過大。導(dǎo)墻混凝土拆模后用圓木對導(dǎo)墻進(jìn)行臨時支撐，然后對導(dǎo)墻背后進(jìn)行回填。導(dǎo)墻質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)詳見表1。

表1 導(dǎo)墻質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Guide wall quality inspection standards

3.2 成槽

3.2.1 泥漿制備

由于防滲墻位于深厚的強透水地層，成槽過程中容易發(fā)生塌孔現(xiàn)象，需要采用泥漿進(jìn)行護(hù)壁。泥漿具有維護(hù)槽壁穩(wěn)定、懸浮攜帶渣土的作用，泥漿應(yīng)具有良好的物理性能、流變性能、穩(wěn)定性以及抗水泥污染的能力[3]。因此，控制好泥漿指標(biāo)是防止塌孔的關(guān)鍵，同時也會影響防滲墻的垂直度。為確保泥漿的質(zhì)量，選用優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤土制備泥漿，分散劑選用工業(yè)碳酸鈉，并適當(dāng)添加增黏劑（CMC）。成槽施工各階段的泥漿性能指標(biāo)見表2。

表2 泥漿性能指標(biāo)Table 2 Mud performance index

3.2.2 液壓抓斗成槽

1）抓槽前應(yīng)修筑供抓槽機行走及作業(yè)的施工便道，便道采用25 cm 厚C25 混凝土結(jié)構(gòu)，頂面標(biāo)高同導(dǎo)墻頂標(biāo)高。便道要保證平整、堅實，避免液壓抓斗成槽過程中因場地不平或承載力不足而出現(xiàn)傾斜，造成垂直度偏差[4]。

2）防滲墻寬度1 m，每槽段長度7 m，采用SG70 型液壓抓斗成槽，成槽方式為三抓成槽。抓槽時，先抓槽段兩側(cè)的土體，抓槽長度為2.8 m，且要抓除鄰近墻段40 cm 的混凝土，因為鄰近墻段與本槽段土體結(jié)合處的混凝土可能會有夾泥、不密實的情況，為后期刷壁帶來很大難度，所以要將其抓除，同時也能在鄰近墻段混凝土面上形成整齊平順的切面，保證新抓槽段的垂直度。最后抓剩余的2.2 m 中心土體，如此反復(fù)開挖直至設(shè)計槽底標(biāo)高為止。三抓成槽示意圖詳見圖2。

圖2 單個槽段三抓成槽示意圖（cm）Fig.2 Schematic diagram of a single slot with three grabs(cm)

3）液壓抓斗定位后開始成槽，過程中嚴(yán)格控制抓斗的垂直度及平面位置，尤其是開槽階段。地面至地下10 m 左右的初始挖槽精度對以下整個槽壁精度影響非常大，必須慢速均勻開挖，速度宜控制在20 m/min，嚴(yán)格控制垂直度不大于0.33%。SG70 型液壓抓斗配備有垂直度顯示儀和自動糾偏裝置，隨挖隨測隨糾，即通過安裝在液壓抓斗上的監(jiān)控原件，隨時根據(jù)偏斜情況實施精準(zhǔn)的動態(tài)糾偏，能夠有效的保證防滲墻槽孔的垂直度[4]。

4） 為確保防滲墻的成槽質(zhì)量，保持槽壁穩(wěn)定，在施工中，挖槽作業(yè)時抓斗出入導(dǎo)墻口時要輕提慢放，防止泥漿掀起波浪，影響先行幅防滲墻導(dǎo)墻下面的土層穩(wěn)定。抓斗上升時，不斷向槽內(nèi)補充合格護(hù)壁泥漿，抓斗上升速度與泥漿補充速度相適應(yīng)，并保持泥漿液面在地下水位0.5 m以上，避免出現(xiàn)槽內(nèi)泥漿下降過快導(dǎo)致產(chǎn)生塌孔現(xiàn)象。

5）單元槽段成槽完畢或暫停作業(yè)時，即令成槽機離開作業(yè)槽段，消除液壓抓斗對孔壁的壓力。

3.2.3 刷壁

各防滲墻槽段間采用平接法連接，槽段成孔后必須對鄰近槽段墻體接頭進(jìn)行刷壁處理。當(dāng)抓槽至距設(shè)計槽底標(biāo)高20 cm 時，停止抓槽，開始刷壁。刷壁時，采用重量不小于1 t 的鋼絲刷進(jìn)行刷壁[4]，鋼絲刷固定在抓斗上，刷壁要斜向拉。成槽后要盡早澆筑混凝土，以免鄰近墻段混凝土表面附著的泥皮過厚、過硬而難以清洗，刷壁次數(shù)不少于20 次。刷壁合格的標(biāo)準(zhǔn)是鋼絲刷基本不帶泥屑，并且孔底淤積不再增加。刷壁完成后，將槽底剩余的20 cm 土體和刷壁時落入槽底的渣土一并抓除。

3.2.4 成槽驗收

槽段挖至設(shè)計高程后，采用超聲波檢孔儀對槽孔的槽深、槽寬和垂直度進(jìn)行檢測，超過設(shè)計偏差時，及時糾偏。該工程145 個槽段的垂直度檢測結(jié)果顯示，最大垂直度為0.2%，滿足設(shè)計0.33%的要求，成槽垂直度控制效果良好。

3.2.5 清孔

清孔換漿采用氣舉反循環(huán)法，終孔驗收合格后及時進(jìn)行清孔。先采用抓斗對槽底進(jìn)行清理，然后新鮮泥漿進(jìn)行清孔。清孔換漿1 h 后要求孔底沉渣厚度不大于100 mm，泥漿指標(biāo)應(yīng)滿足表2中清孔泥漿指標(biāo)的要求。

3.3 塑性混凝土施工

塑性混凝土一般由水、水泥、膨潤土、黏土粗細(xì)骨料、粉煤灰、外加劑等材料組成。其水泥用量遠(yuǎn)低于普通混凝土并摻有較多的膨潤土，黏土等膠凝材料，適合水下澆筑的流動性混凝土，具有較好的防滲性能，并且具有低彈和極限應(yīng)變較大的特性。

3.3.1 塑性混凝土配合比

防滲墻設(shè)計配合比和塑性混凝土性能指標(biāo)詳見表3、表4。

表3 塑性混凝土配合比Table 3 Mix proportion of plastic concrete kg

表4 塑性混凝土性能指標(biāo)Table 4 Performance indexes of plastic concrete

3.3.2 混凝土澆筑

塑性混凝土澆筑采用水下混凝土導(dǎo)管法工藝，采用2 個澆筑架，2 根導(dǎo)管同時進(jìn)行澆筑。導(dǎo)管中心至槽孔端部或接頭管壁面的距離宜為1.0～1.5 m，導(dǎo)管之間中心距不大于3 m?；炷翝仓^程中應(yīng)保證兩導(dǎo)管澆筑的同時性，確?；炷撩娴木鶆蛏仙俣瓤刂圃?～6 m/h 為宜[5]，最高部分與最低部分的高差不大于30 cm，且最低點不出現(xiàn)在槽孔端部。防滲墻混凝土澆筑完成后，應(yīng)及時對槽孔進(jìn)行回填。

3.4 墻體檢測

防滲墻混凝土澆筑完成28 d 后，通過注水試驗驗證防滲墻連接處的滲透系數(shù)?，F(xiàn)場選取了6條接縫進(jìn)行試驗，試驗結(jié)果詳見表5。

通過試驗數(shù)據(jù)可知，防滲墻墻體連接處的滲透系數(shù)滿足設(shè)計要求。后期在干塢基坑降水、開挖和使用過程中發(fā)現(xiàn)，防滲墻止水效果良好，目前干塢基坑已使用1 a，無一處漏水。

表5 塑性混凝土滲透性能指標(biāo)Table 5 Permeability indexes of plastic concrete

4 結(jié)語

1）通過平接法連接技術(shù)在超深強透水地層防滲墻墻段連接中的應(yīng)用情況，證明該技術(shù)是可行的，經(jīng)試驗證明防滲指標(biāo)滿足設(shè)計要求，且在工效、成本方面均優(yōu)于套接法連接技術(shù)。

2）采用該技術(shù)時，必須使用配有自動檢測及糾偏系統(tǒng)的自動化成槽設(shè)備，否則無法精準(zhǔn)控制成槽垂直度。成槽后，還應(yīng)使用超聲波檢孔儀來檢驗槽孔的垂直度。

3）該技術(shù)目前存在的缺點是，為降低后期刷壁難度，抓槽時要切除鄰近墻體40 cm 厚的混凝土，造成了混凝土的浪費。因此，還需通過進(jìn)一步改進(jìn)刷壁工藝、提高刷壁質(zhì)量的方式來解決這一問題，這也是我們今后研究的重點。