防滲技術(shù)在圍堰施工中的應(yīng)用

賈樂亭

（中國水利水電第十六工程局有限公司，福建 廈門 361000）

1 工程概況

1.1 圍堰概況

儒樂湖水閘閘布置在儒樂湖與贛江連接處，為進(jìn)行儒樂湖閘的施工，需要在水閘贛江側(cè)堆筑臨時(shí)圍堰，以形成水閘干地施工的條件。圍堰設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)選用50年一遇重現(xiàn)期，相應(yīng)的贛江側(cè)水位為21.56m。

水閘基坑開挖最低高程為10.0m，開挖深度較大，且圍堰內(nèi)水閘期跨越主汛期，汛期時(shí)贛江水位可達(dá)20～22m，較基坑內(nèi)有10～12m水頭，為保證基坑內(nèi)各構(gòu)筑物的安全、正常施工，圍堰的防滲功能尤為重要。

1.2 水文地質(zhì)條件

1）水文條件

贛江為雨洪式河流，洪水由暴雨形成，出現(xiàn)的季節(jié)特性與暴雨出現(xiàn)的季節(jié)特性相同。據(jù)實(shí)測(cè)年最高水位出現(xiàn)時(shí)間統(tǒng)計(jì)，年最高水位發(fā)生在6月份約占總數(shù)的41%，贛江高水位出現(xiàn)時(shí)間主要在4～7月間。贛江下游一次洪水過程一般為7～10d。閘址處贛江洪水水位成果表如下表所示（單位：m，黃海高程）

斷面 頻率P=2% P=3.33% P=5% P=10% P=20%儒樂湖閘21.56 21.29 21.06 20.61 20.07

2）地質(zhì)條件

圍堰位于贛江左岸河床邊緣，兩端位于贛江淺灘并與瓜洲堤相接，位于贛江內(nèi)圍堰區(qū)枯水期平均水深為2～3m，水下河床高程約8.3～10.8m，淺灘上地表高程約10.8～15.5m，整體地形較為平緩。圍堰區(qū)淺灘表層有一層粘土夾砂卵礫石，厚約0.5～2.9m，河床下部為細(xì)砂夾粘土及粗砂等，厚約7.5～10.0m。下伏基巖為砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，巖面高程0.8～3.0m。

圍堰填筑區(qū)的淺灘表層的粘土夾砂卵礫石及河床下部的細(xì)砂夾粘土、粗砂均為透水層，在高水位下極易發(fā)生管涌和滲漏問題，因此在本圍堰實(shí)施中，防滲是圍堰施工中控制的重點(diǎn)。

2 圍堰型式設(shè)計(jì)

考慮安全超高和波浪高度，圍堰堰頂高程為23.00m，最大堰高15.0m，堰頂長度481.7m，圍堰在贛江側(cè)布置有子堰，子堰兩側(cè)坡比均為1∶1.5，子堰頂高程為16.5m，子堰頂寬7.0m。子堰內(nèi)側(cè)為均質(zhì)土圍堰主體，瓜洲堤側(cè)坡比1∶4.0，贛江側(cè)坡比1∶3，堰頂高程為23.0m，堰頂寬度8.0m。圍堰堰體中心打設(shè)高噴板墻，迎水面采用模袋混凝土覆蓋，堰中土體采用均質(zhì)粘土。圍堰斷面如下圖所示。

3 圍堰施工工藝

3.1 工藝流程

儒樂湖閘圍堰先進(jìn)行子堰填筑，從上下游兩端開始同時(shí)向中央進(jìn)占。子堰合龍后填筑主圍堰，主堰填筑分兩期進(jìn)行，一期填筑至16.0m高程；完成高噴板墻后進(jìn)行二期填筑，填筑16.0m 高程至設(shè)計(jì)堰頂標(biāo)高。

圍堰主要施工工藝流程下圖所示。

3.2 防滲處理技術(shù)

圍堰的安全和穩(wěn)定性關(guān)鍵在于圍堰防滲處理的好壞。圍堰防滲處理好了，不會(huì)發(fā)生管涌和滲漏狀況，則圍堰的安全和穩(wěn)定將得到保證，反之則無法保證圍堰的安全和穩(wěn)定性。由于本圍堰所處位置水文和地質(zhì)條件較差，為了確保圍堰防滲功能，從以下幾個(gè)方面對(duì)圍堰進(jìn)行防滲處理。

1）高噴防滲板墻

高噴防滲板墻是圍堰防滲處理的最關(guān)鍵一道工序，該道工序未處理好，直接影響圍堰防滲功能。所以必須保證高噴防滲板墻施工質(zhì)量，施工過程中從以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了控制：

①垂直度：垂直度是高噴防滲板墻能否形成一個(gè)整體的最關(guān)鍵控制點(diǎn)。一旦相鄰兩根樁垂直度控制不好，將導(dǎo)致下部墻體前后錯(cuò)位，無法形成一道整體防滲墻體，產(chǎn)生過水通道，影響防滲效果，在洪水期高水位情況下易產(chǎn)生管涌滲漏現(xiàn)象。施工過程中對(duì)每根樁全程跟蹤檢查，及時(shí)糾偏，確保每根樁的垂直度。

②成樁直徑：板墻是由一根根高噴樁連接而成，成樁直徑不足則影響墻體成墻厚度，降低防滲效果。噴漿壓力、提升速度和旋轉(zhuǎn)速度決定了成樁直徑。三者通過試樁試驗(yàn)取得以下施工參數(shù)：噴射注漿壓力為28MPa，提升速度為0.2m/min，旋轉(zhuǎn)速度20rpm，確保成墻厚度不小于50cm。

③墻體抗?jié)B效果：成墻質(zhì)量直接影響墻體的抗?jié)B效果，墻體強(qiáng)度不足，將導(dǎo)致墻體抗?jié)B效果。通過試樁試驗(yàn)取得以下參數(shù)：注漿的水灰比1：1，采用強(qiáng)度等級(jí)為42.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥，單樁水泥滲入量不小于340kg/m。

④成墻效果：

為保證成墻效果，采用分序施工，高噴灌漿分II序施工，先施工I序孔，再施工II序孔，見下圖（高噴板墻鉆孔布置及旋噴示意圖）。相鄰次序孔施工時(shí)間間隔不少于48h。

高噴防滲板墻施工結(jié)束后，在兩根樁交叉部位進(jìn)行了鉆孔取芯和透水率試驗(yàn)。芯樣外觀較好，固結(jié)體均勻，強(qiáng)度較高。墻體滲透率在0.26～0.88Lu，達(dá)到抗?jié)B要求。

2）土方堰體填筑

圍堰土體在防滲中起到重要作用，其施工質(zhì)量的好壞亦決定了防滲效果是否能滿足要求，在施工過程中對(duì)土方填筑從以下幾點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)控制：

①土質(zhì)要求

本圍堰防滲要求高，堰體填料必須滿足堰體穩(wěn)定和防滲的要求，本堰體填方采用均質(zhì)粘土填筑，土料粘粒含量為20%～35%，塑性指數(shù)為10～20，滲透系數(shù)為不大于1×10-4m/s。

②碾壓

碾壓質(zhì)量決定防滲效果，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行控制：

a.作業(yè)面范圍。均質(zhì)土料攤鋪平行圍堰軸線順次進(jìn)行，分段作業(yè)和長度不小于100m。作業(yè)面分成鋪土、碾壓、檢驗(yàn)三段，流水作業(yè)，分層統(tǒng)一鋪土，統(tǒng)一碾壓，專人取樣檢驗(yàn)。B.層間結(jié)合處理。下層鋪土碾壓完成后，在上層土鋪料前，進(jìn)行刨毛，以利上下二層土料連接。相鄰兩段土方采用階梯方法進(jìn)行搭接。c.碾壓參數(shù)。

通過控制土料含水量，控制鋪土厚度，控制碾壓遍數(shù)來達(dá)到設(shè)計(jì)壓實(shí)度。根據(jù)試驗(yàn)成果最佳含水率為19.6%，現(xiàn)場(chǎng)控制含水率在最佳含水率的±2%之間；鋪土厚度控制在30cm以內(nèi)；采用18T壓路機(jī)，碾壓遍數(shù)為靜壓2遍，振動(dòng)碾壓8遍，再靜壓2遍。對(duì)土料含水量偏小的土料適當(dāng)灑水翻拌，含水量過大的在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行翻曬后碾壓，防止出現(xiàn)彈簧土。

每層土填筑碾壓后，經(jīng)取樣檢測(cè)，滲透系數(shù)小于1×10-4，滿足抗?jié)B要求。

3）模袋砼施工

因洪水期贛江水流湍急，對(duì)土體沖刷力大，易造成土方堰體垮塌，因此須在土石堰外做防護(hù)處理，模袋砼有著施工速度快，質(zhì)量易控制的優(yōu)點(diǎn)，且砼面板滲透系數(shù)小，在圍堰防滲功能的實(shí)現(xiàn)上有著較大的幫助。其施工質(zhì)量的好壞對(duì)堰體的安全穩(wěn)定及防滲效果都有著重要的作用。

在施工過程中，從以下幾點(diǎn)進(jìn)行控制：

①為保證模袋混凝土施工質(zhì)量，模袋混凝土采取分段分塊施工的方法。整坡1塊，施工1塊。修坡要求土坡平整順直。

②模袋與模袋之間接合面平順，防止相鄰兩個(gè)模袋之間出現(xiàn)高差、錯(cuò)臺(tái)。模袋在鋪展、壓穩(wěn)后，應(yīng)拉緊上緣固定繩索，防止模袋下滑。

③為保證模袋充灌的流暢，砼的要求較高，要求其流動(dòng)性好，坍落度控制在200mm左右。每一充灌口的充灌應(yīng)連續(xù)，充灌將近飽滿時(shí)，應(yīng)暫停5～10min，待模袋中水分析出后，再充灌至飽滿。灌滿撤管后應(yīng)將充灌口扎緊。充灌速度在9～12m3/h范圍內(nèi)，充灌壓力為0.1～0.25MPa。

4）土工膜施工

16.0以上高程滲透水頭較小，因此選擇在16.0高程以上土體圍堰中間施做土工膜，其防滲效果較好，且具有施工速度快，成本低的優(yōu)點(diǎn)。其與粘土堰體結(jié)合在16.0高程以上發(fā)揮主要防滲作用。土工膜施工質(zhì)量決定了當(dāng)水位達(dá)到16.0以上時(shí)防滲效果的好壞。主要在以下幾點(diǎn)對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行了控制：

①在高噴防滲板墻上部施作砼蓋帽，并將土工膜伸入其內(nèi)，保證交界處防滲效果。為保證土工膜在碾壓過程中不被損壞，土工膜采用折線形式鋪設(shè)預(yù)留伸縮量，具體做法詳見下圖。

②嚴(yán)格控制土工膜焊接質(zhì)量，復(fù)合土工膜焊接使用雙軌焊機(jī)，采用熱焊接方法使PE膜相連的表面加熱處理使之表面熔化，然后通過壓力使之熔合成一體。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)焊縫進(jìn)行取樣，進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)焊縫采用充氣法進(jìn)行檢查，雙焊縫間充氣壓力達(dá)到0.2Mpa，保持3min無明顯壓力降，其拉裂破壞位置位于焊縫之外。

③土工膜兩側(cè)0.5m范圍內(nèi)回填土采用小型蛙夯進(jìn)行夯實(shí)，避免大型壓實(shí)機(jī)械對(duì)土工膜造成破壞。

4 圍堰滲流滲壓監(jiān)測(cè)

4.1 監(jiān)測(cè)方式

在堰基布置滲壓計(jì)對(duì)圍堰進(jìn)行滲流滲壓監(jiān)測(cè)；共布置1條橫向監(jiān)測(cè)斷面，在圍縱0+237.380處，高噴板墻前后2.5米各布置1支滲壓計(jì)。滲壓計(jì)PH-1布于高噴板墻靠贛江側(cè)，滲壓計(jì)PH-2布于高噴板墻靠基坑側(cè)，滲壓計(jì)采用坑式埋設(shè)方式。

4.2 監(jiān)測(cè)環(huán)境變量

在靠近贛江側(cè)布置水位尺對(duì)水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

4.3 監(jiān)測(cè)成果（為更直觀表示，滲壓計(jì)計(jì)數(shù)已換算為水位，采用黃海高程）

自2018年9月監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如下圖表所示：

由上圖可見，滲壓水頭較穩(wěn)定，隨贛江水位變化，其變化值均小于贛江水位變化量，說明圍堰整體防滲效果良好，滿足施工防滲要求。且高噴板墻內(nèi)側(cè)滲壓水頭明顯低于板墻外側(cè)水頭，說明高噴板墻防滲效果良好，在圍堰整體防滲中起到關(guān)鍵作用。

5 結(jié)語

本圍堰防滲采用了高噴防滲板墻、模袋砼覆面，堰體采用了防滲效果良好的均質(zhì)粘土填筑，并嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。本圍堰在汛期贛江洪水位20.42m高程情況下，未發(fā)現(xiàn)滲漏和管涌現(xiàn)象，綜合幾方面的防滲措施，達(dá)到了預(yù)期防滲效果。