擾動(dòng)段長(zhǎng)江堤防防滲處置效果分析

曹德君 朱春光 吳 鑫

(南京市長(zhǎng)江河道管理處，江蘇 南京 210011)

1 引 言

隨著長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶不斷建設(shè)發(fā)展，臨江城市擁江發(fā)展，過(guò)江隧道不斷增多，必將對(duì)長(zhǎng)江堤防造成不同程度的擾動(dòng)。南京樹(shù)人學(xué)校段江堤位于南京主城區(qū)，因受土地資源約束，建設(shè)采用鋼筋混凝土直立式防洪墻[1]，墻后建設(shè)有防汛通道，下方填土情況相對(duì)復(fù)雜，2016年汛期出現(xiàn)滲水險(xiǎn)情。通過(guò)分析滲水原因、制定消險(xiǎn)設(shè)計(jì)方案并實(shí)施，以及進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)及滲流監(jiān)測(cè)分析，工程有效消除隱患，運(yùn)行至今未再出險(xiǎn)。

2 工程概況

2016年7月，南京市鼓樓區(qū)樹(shù)人學(xué)校段江堤背水側(cè)出現(xiàn)多處滲水險(xiǎn)情，遂采取養(yǎng)水盆等緊急措施度汛。出險(xiǎn)段江堤為直立式鋼筋混凝土防洪墻，墻后在濱江風(fēng)光帶提升中建有11m寬防汛通道，堤防等級(jí)1級(jí)，設(shè)計(jì)洪水位10.63m(吳淞高程，下同)，下穿長(zhǎng)江緯三路過(guò)江隧道，防洪墻下填土成分復(fù)雜，局部存在土體軟弱區(qū)。2016年汛后，南京市組織相關(guān)單位，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)查看、勘察、物測(cè)等技術(shù)手段，分析滲水原因并選定相應(yīng)防滲除險(xiǎn)方案，組織實(shí)施消險(xiǎn)。

3 消險(xiǎn)方案設(shè)計(jì)

3.1 滲水原因

樹(shù)人學(xué)校段江堤先后經(jīng)歷砂場(chǎng)碼頭拆除、濱江風(fēng)光帶建設(shè)、長(zhǎng)江隧道穿越，地基情況較為復(fù)雜，根據(jù)勘察發(fā)現(xiàn)場(chǎng)地淺部普遍分布淤泥質(zhì)土,力學(xué)強(qiáng)度低；且堤身、堤基土局部不密實(shí)，存在多處松散滲水現(xiàn)象；隧道穿越處操場(chǎng)存在脫空異常區(qū)；場(chǎng)地工程地質(zhì)條件差。經(jīng)綜合分析認(rèn)為造成滲水的原因?yàn)椋涸械躺砑暗袒植克缮?，存在滲水可能，受到長(zhǎng)江隧道穿越擾動(dòng)后，原有填土滲透性增大，達(dá)到中等—強(qiáng)透水程度，受汛期長(zhǎng)江持續(xù)高水位影響，形成滲流通道，從隧道上方土體向堤后滲水。根據(jù)滲水原因，本次消險(xiǎn)設(shè)計(jì)主要包括堤防防滲及隧道與堤防交叉處的堤基灌漿加固兩部分。工程平面布置見(jiàn)圖1。

圖1 工程平面布置及測(cè)點(diǎn)斷面分布

3.2 堤防消險(xiǎn)范圍

根據(jù)探測(cè)結(jié)果(探測(cè)范圍K0+220～K0+550)，K0+259～K0+490岸段內(nèi)，存在5處滲漏高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域(含本次堤后滲水較為嚴(yán)重的K0+350～K0+410段，隧道下穿江堤段)；另外K0+193附近后方也有滲水點(diǎn)。根據(jù)險(xiǎn)情及探測(cè)隱患分布，考慮應(yīng)當(dāng)向南北兩側(cè)延伸，本次堤防消險(xiǎn)的范圍為K0+153～K0+653，總長(zhǎng)500m。

3.3 堤防防滲措施

3.3.1 防滲方式

堤防防滲方式一般有堤前坡面防滲及堤身垂直防滲[2]，考慮到出險(xiǎn)段堤防迎水面9m高程處有2.5m寬臨江步道，部分岸段存在觀景平臺(tái)，局部灘地有砌石護(hù)坡，且迎水面坡面防滲多為建設(shè)期采用[3]，本次消險(xiǎn)不具備條件；防洪墻后防汛通道均在11m以上，因此擬選用順堤頂縱向垂直防滲墻方案。此外，該段江堤位于南京市主城區(qū)，堤后緊靠樹(shù)人學(xué)校及規(guī)劃中黨史館，綜合考慮地理位置重要性，經(jīng)咨詢(xún)相關(guān)行業(yè)專(zhuān)家后，最終采用順堤頂縱向設(shè)置兩排高噴樁垂直防滲墻，兩道防滲墻之間根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況補(bǔ)強(qiáng)。防滲墻平面布置見(jiàn)圖1,K0+365斷面防滲墻布置見(jiàn)圖2。

圖2 K0+365工程布置斷面 (單位：m)

3.3.2 控制要點(diǎn)

a.雙排高噴樁前后間距1.5m，其中前排側(cè)高噴樁距防洪墻底板后趾2.5m，設(shè)計(jì)樁底高程-11m(距離隧道頂安全距離不小于3m)，樁頂高程11m。

b.高噴樁設(shè)計(jì)樁徑0.6m，樁距0.44m，成墻厚度0.4m，噴射灌漿采用強(qiáng)度等級(jí)42.5的普通硅酸鹽水泥，防滲墻滲透系數(shù)不大于(1～9)×10-6cm/s，墻體抗壓強(qiáng)度(28天齡期)不小于1.5MPa[4]。

c.選用鉆孔位置的允許偏差不大于50mm，垂直度允許偏差不大于0.3%；噴射管分段提升的搭接長(zhǎng)度不小于100mm，建議水泥用量不少于300kg/m3，水泥漿液的水灰比取0.8～1.2，灌漿噴射壓力20～40MPa，漿液流量70～120L/min，土層中提升速度10～20cm/min，旋轉(zhuǎn)速度8～20r/min[5]。

d.考慮到堤身上部填土較為松散且內(nèi)含雜質(zhì)、空隙率較大等不利成墻的因素，在高噴樁導(dǎo)孔(引孔)內(nèi)可先注漿(水泥黏土漿，黏土85%)，灌漿孔間距1.75m、孔底高程0.0m，復(fù)灌三次，充填空隙(最終施工工藝及參數(shù)應(yīng)根據(jù)土質(zhì)條件通過(guò)試樁確定)。

e.為同時(shí)確保既有鋼筋混凝土防洪墻穩(wěn)定及高壓旋噴樁成墻效果，先施工前排高壓旋噴樁防滲墻，一段時(shí)間后再施工后排高壓旋噴防滲墻，可適當(dāng)加大灌漿噴射壓力，施工全程需做好防洪墻位移觀測(cè)[6]。

3.4 交叉處堤基灌漿加固措施

3.4.1 加固范圍

對(duì)隧道穿越江堤處防洪墻前迎水坡灘面、堤后坡面及地基進(jìn)行充填灌漿以加固土體，根據(jù)物探成果，確定灌漿范圍為隧道邊線兩側(cè)各15m以?xún)?nèi)，同時(shí)避讓防洪墻等既有設(shè)施；灌漿孔錯(cuò)孔布置，孔深一般18m以?xún)?nèi)，橫向排距1m，縱向孔距2m。灌漿孔平面布置見(jiàn)圖1，K0+365斷面灌漿布置見(jiàn)圖2。

3.4.2 控制要點(diǎn)

a.灌漿壓力不大于0.15MPa，漿液干料采用優(yōu)質(zhì)的黃黏土按1∶1加水，摻15%的42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，經(jīng)制漿機(jī)充分?jǐn)嚢瑁瑵{液的容重控制在1.3～1.6t/m3左右[7]。

b.灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)及封孔：在最大允許灌漿壓力下出現(xiàn)吸漿停止或冒漿的情況時(shí)，停止灌漿；或經(jīng)過(guò)分段多次灌漿，漿液已灌注至孔口，且連續(xù)復(fù)灌3次不再吃漿，可結(jié)束灌漿[8-9]；封孔采用密度大于1.5g/cm3的稠漿，孔口析水完全后，用制漿土料將孔口回填搗實(shí)整平[10]。

4 質(zhì)量檢測(cè)

工程完工28天后通過(guò)局部開(kāi)挖檢查，防滲墻厚度滿足設(shè)計(jì)要求；圍井注水試驗(yàn)共檢測(cè)4個(gè)點(diǎn)，對(duì)旋噴樁套接位置鉆芯取樣12個(gè)點(diǎn)，試驗(yàn)結(jié)果均小于設(shè)計(jì)所要求的滲透系數(shù)，滿足設(shè)計(jì)要求；墻體連續(xù)性完好。

5 防滲墻滲流監(jiān)測(cè)分析

為保障消險(xiǎn)段江堤穩(wěn)定，發(fā)揮應(yīng)有的防洪功能，本工程對(duì)除險(xiǎn)段江堤進(jìn)行滲流監(jiān)測(cè)，本文選用2017年5月27日—2019年11月的滲流監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行分析。

5.1 滲流監(jiān)測(cè)方案

在500m消險(xiǎn)范圍內(nèi)，選擇江堤樁號(hào)K0+220、K0+330、K0+365、K0+400和K0+620附近堤身各布置一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，共5個(gè)滲流監(jiān)測(cè)斷面，采用GKD型鋼弦式孔隙水壓力計(jì)，每個(gè)斷面布置6支滲壓計(jì)。儀器埋設(shè)位置見(jiàn)表1，測(cè)點(diǎn)斷面分布見(jiàn)圖1。

表1 儀器埋設(shè)位置一覽

5.2 滲流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

選取江堤樁號(hào)K0+365處(隧道下穿位置)監(jiān)測(cè)斷面6.0m、-1.0m、-9.0m高程測(cè)點(diǎn)水位過(guò)程變化數(shù)據(jù)，見(jiàn)圖3～圖5。通過(guò)觀察滲流測(cè)點(diǎn)水位過(guò)程線(其余斷面基本相同)，可以發(fā)現(xiàn)前排防滲墻迎江側(cè)各測(cè)點(diǎn)隨長(zhǎng)江水位變化而變化，后排防滲墻外側(cè)各測(cè)點(diǎn)受長(zhǎng)江水位影響較小，表明防滲墻截滲效果較好，堤防運(yùn)行正常。

圖3 江堤K0+365斷面6.0m高程P13、P14滲流測(cè)點(diǎn)水位過(guò)程線

圖4 江堤K0+365斷面-1.0m高程P15、P16滲流測(cè)點(diǎn)水位過(guò)程線

圖5 江堤K0+365斷面-9.0m高程P17、P18滲流測(cè)點(diǎn)水位過(guò)程線

6 結(jié) 語(yǔ)

長(zhǎng)江隧道擾動(dòng)段江堤防滲除險(xiǎn)加固工程，影響因素較多且復(fù)雜，受施工地理位置、過(guò)江隧道、現(xiàn)有防洪墻及特定土質(zhì)等條件制約，采用雙排高噴樁垂直防滲墻結(jié)合充填灌漿的消險(xiǎn)方式可有效消除隱患，工程完工至今已經(jīng)歷了4次汛期考驗(yàn)，特別是2020年長(zhǎng)江南京段超歷史洪水工況下，堤防未出現(xiàn)滲水險(xiǎn)情，為類(lèi)似工程條件下的擾動(dòng)段堤防除險(xiǎn)加固提供了很好的參考。今后，可在除險(xiǎn)加固的同時(shí)埋設(shè)滲流監(jiān)測(cè)及位移監(jiān)測(cè)等信息技術(shù)設(shè)備，同時(shí)收集除險(xiǎn)加固段江堤長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，持續(xù)觀測(cè)分析江堤穩(wěn)定性。