粉砂地基中薄壁塑性混凝土截滲墻施工

華建飛，李同漢，魯文妍

（1.浙江省第一水電建設集團股份有限公司，浙江杭州 310051；2.安徽省水利水電工程建設監(jiān)理中心，安徽合肥 230000；3.南京水利科學研究院，江蘇南京 210029）

0 引言

我國黃泛區(qū)、沿海、長江口等區(qū)域廣泛分布有粉砂土層，近年來，江淮主干流大型工程相繼興建，許多水閘樞紐工程修建于粉砂地基上。粉砂地基具有允許滲透比降小、抗沖刷能力差等特點，基坑施工截滲降水問題突出，是水利工程建設中的難題。

渦河蒙城樞紐建設工程節(jié)制閘及船閘底板坐落于粉砂土層，工程區(qū)域地下水豐富，粉砂土含水層透水性強，且地下水與附近渦河水相互補給，基坑開挖深度較大（達到了18 m），除做好降水外還需設置防滲墻，以形成干地施工條件。截滲墻的防滲效果直接影響施工進度目標。

為保證良好的施工質量和防滲性能，兼綜合考慮工程地質情況和經濟因素，渦河蒙城樞紐建設工程節(jié)制閘及船閘防滲體系采用柔性的塑性混凝土防滲墻。塑性混凝土是在傳統(tǒng)混凝土基礎上摻加較多的膨潤土、粘土等材料，從而明顯提升混凝土的變形能力，可以很好地與基礎相適應，同時又具有很好的防滲性能。在施工的過程中，渦河蒙城樞紐建設工程塑性混凝土截滲墻在原沖擊成槽的基礎上，對沖擊鉆頭和施工工藝加以改進，用扁鉆頭代替圓鉆頭，防滲墻厚度由原60～80 cm減為20～40 cm，進一步降低了施工成本，并通過現(xiàn)場試驗和工程實踐，研究提出了適用于粉砂性地基的薄壁塑性混凝土截滲墻施工工法及其參數，可為類似工程提供參考。

1 工程概況

渦河蒙城樞紐位于蒙城縣城北關渦河上，主要由節(jié)制閘、分洪閘、船閘等組成，具有防洪排澇、蓄水灌溉、航運等多種功能。工程等別為Ⅲ等，節(jié)制閘為中型水閘，船閘為Ⅳ級。工程區(qū)屬皖北地層區(qū)，地層以第四紀沖、洪積層為主，土性主要為粉質粘土、壤土、砂壤土、粉土及細砂等。工程區(qū)孔隙潛水埋藏較淺，孔隙承壓水主要賦存于覆蓋層之下的細砂夾壤土、砂壤土及細砂層中，因其上部有一定厚度的粘性土層覆蓋，從而形成一定的承壓性，與渦河水的水力聯(lián)系密切，汛期河水位上升，承壓水壓力相應增大。

在以往的工程實踐中，高滲透性地基在實施過程中，因地下水的控制措施采取不當而引發(fā)的工程安全事故屢見不鮮，因此，在合理降水的同時保障基坑截滲墻質量，是工程順利實施的關鍵。

2 截滲墻材料

1）制漿材料選用鈉基膨潤土制備護壁泥漿，膨潤土具有造漿率高、粘度大、比重小、固壁效果好等優(yōu)點。新制泥漿的密度不大于1.07 g/cm3，馬氏漏斗粘度為18~30 s。

2）墻身材料截滲墻采用塑性混凝土，混凝土強度3.0 MPa，彈性模量300～1 000 MPa，膠凝材料采用32.5R等級復合硅酸鹽水泥，砂采用河砂，碎石采用一級配，粉煤灰選用二級粉煤灰。

3 施工工藝流程及操作要點

通過現(xiàn)場試驗研究，形成粉砂地基中薄壁塑性混凝土截滲墻施工工藝，操作要點如下：

1）構筑導墻

采用全站儀放出截滲墻軸線，小型挖掘機挖出導向槽，人工清理平整。然后放出導墻位置，綁扎鋼筋，支設模板，澆筑C15混凝土。

2）槽段劃分及抓斗成槽

根據工程區(qū)域粉砂地質情況、抓斗斗體開距、澆筑導管布置的要求等，確定槽孔長度：一期槽開槽長6.4 m，兩頭設置接頭管，澆筑長5.6 m；二期槽孔開槽長6.4 m，澆筑長6.4 m。槽段的劃分如圖1所示。采用“三抓成槽”施工工藝，在成槽施工中，采用膨潤土泥漿形成泥皮，防止槽壁坍塌，新制泥漿的密度控制在1.03～1.08 g/cm3，粘度為35~55 s。

圖1 槽段劃分示意圖

3）清孔驗收

清孔換漿采用氣舉法將槽孔內淤積與大顆粒沉渣清除，直至滿足設計及規(guī)范要求。清孔結束后1 h應達到以下標準：孔底淤積厚度應滿足H≤10 cm；孔內泥漿應滿足密度Ps≤1.15 g/cm3，粘度為32~50 s，含砂量不大于4%；二期槽孔清孔結束前，用專用鋼絲刷子洗刷槽孔兩端接頭孔，直至刷子鉆頭上基本不帶泥屑，孔底淤積不再增加。

4）下設接頭管

墻段之間的連接選取“接頭管法”，接頭管采用外徑40 cm的圓柱形鐵管。一期槽孔清孔結束后，采用50 t汽車吊在槽孔兩端，下設接頭管，并進行孔口固定。等一期混凝土澆筑基本穩(wěn)定、接近初凝時將接頭管拔出，從而在槽孔的端頭形成接頭孔。接頭孔將一期槽孔和二期槽孔混凝土有效連接。

5）塑性混凝土澆筑

混凝土澆筑采取直升導管法，導管內徑為20 cm。根據規(guī)范導管應滿足：同一槽段兩套導管間距不大于3.5 m；一期槽段的導管距接頭管為1.0～1.5 m；二期槽段的導管距孔端不大于1.5 m；導管底口距槽底應控制在15～25 cm范圍內。

開澆前，導管內放入直徑適當的隔離球，澆筑過程中導管內應充滿混凝土，保證導管底口始終埋在已澆混凝土內。開澆后，槽孔混凝土面應控制上升速度不得低于2 m/h。

澆筑時,導管埋入混凝土的深度應控制在1.0～6.0 m，各槽孔混凝土面澆筑高差應控制在0.5 m以下，終澆高程按超過設計墻頂高程0.5 m控制。澆筑過程中，槽內混凝土面的深度應每30 min測量一次，并將測量結果記錄，根據澆筑記錄繪制澆筑面貌圖，該成果可用于澆筑方量的復核和拆卸導管決策指導。具體工藝流程見圖2。

圖2 粉砂地基薄壁塑性混凝土截滲墻施工工藝流程

4 施工質量控制

4.1 造孔質量控制

造孔質量控制包括槽段的位置、輪廓尺寸、孔斜率和孔深等，其質量標準見表1。

表1 造孔檢查內容及質量標準

4.2 清孔質量控制

清孔階段檢查項目包括孔底淤積情況、孔內清孔泥漿質量、墻段接頭刷洗情況（二期槽孔）。各項檢查具體質量要求見表2。

表2 清孔質量標準

4.3 截滲墻墻體材料

截滲墻墻體材料的入孔坍落度s應滿足18 cm≤s≤22 cm，且s≥15 cm的時間應大于等于1 h；擴散度應滿足34 cm≤v≤40 cm；初凝時間t1、終凝時間t2應滿足t1≥6 h，t2≤24 h；塑性混凝土密度pc≥210 kg/m3，水泥用量mc≥80 kg/m3，膨潤土用量mb≥80 kg/m3，膠凝材料總量mg≥240 kg/m3。

4.4 混凝土澆筑質量控制

1）埋入混凝土的導管深度h應滿足1.0 m≤h≤6.0 m；

2）混凝土澆筑面上升速度v應滿足v≥2 m/h；

3）應確保澆筑中混凝土面均勻上升，各處高差△h應滿足△h≤0.5 m；

4）為核對混凝土澆筑方量，應間斷測量槽孔內和導管內混凝土面深度，槽孔內最長間隔30 min測量一次，導管內最長間隔2 h測量一次，并依據測量深度繪制混凝土澆筑指示圖；

5）應當在槽孔口設置蓋板，以防止混凝土散落到槽孔內；

6）應確保澆入槽孔內的混凝土均符合質量要求；

7）澆筑時應注意避免進入導管的混凝土把空氣壓入。

5 結語

粉砂地基上水利工程建設面臨基坑防滲難題，針對渦河蒙城樞紐建設工程粉砂地基基坑施工中的薄壁塑性混凝土防滲墻施工問題，提出了適用于粉砂地基的相關截滲墻施工工法及其質量控制參數，薄壁塑性混凝土截滲墻沿預開挖基坑外周設置，底部伸入不透水層，有效阻斷了基坑內外水力聯(lián)系。截滲墻采用液壓成槽機成槽，塑性混凝土澆筑，截滲墻厚40 cm，混凝土強度為3.0 MPa，低彈模，墻段銜接采用接頭管法，使截滲墻形成四周封閉隔水帷幕，有效保障了蒙城基坑的干地施工條件，為類似工程提供了參考。