防滲施工工藝在艷洲樞紐圍堰中的應(yīng)用

劉領(lǐng)，肖宇

（湖南省湘水集團(tuán)有限公司，湖南 長沙 410014）

1 工程概況

1.1 基本情況

艷洲樞紐工程位于常德市澧縣境內(nèi)。圍堰分兩期導(dǎo)流，一期圍廠房及船閘，二期攔斷右汊河床。一期全年圍堰圍右側(cè)電站廠房及船閘，由上游橫向圍堰、左側(cè)縱向圍堰、下游橫向圍堰、下游開挖預(yù)留橫向圍堰及右側(cè)開挖預(yù)留圍堰組成，總長1 137m。施工期間，由右汊束窄河床泄流及主河床原有20孔泄水閘泄流[1]。

1.2 一期圍堰防滲設(shè)計(jì)

艷洲樞紐工程一期全年圍堰防滲主要采用三種方式：復(fù)合土工膜防滲、高壓旋噴灌漿防滲、水泥-水玻璃雙液灌漿防滲。

1.2.1 上下游橫向圍堰

上下游橫向圍堰采用土石圍堰結(jié)構(gòu)形式，為保證圍堰防滲效果，35.65m戧堤高程以下采用高壓旋噴灌漿防滲（三管法工藝），戧堤以上采用復(fù)合土工膜防滲，型號為SN/PE-5.0-400-0.5，如圖1所示。

圍堰填筑至35.65m作為旋噴樁施工平臺，旋噴樁孔深下界穿過基巖面并伸入中風(fēng)化巖0.5m，沿旋噴軸線布置單排孔，孔間距0.7m，分三步進(jìn)行施工。

1.2.2 下游橫向開挖預(yù)留堰

根據(jù)地勘情況，下游橫向開挖預(yù)留圍堰位于卵石層、含塊石卵石層、粉土層等透水層，中風(fēng)化巖面距離圍堰頂約50m，同時(shí)還受一處斷層破碎帶影響，為保證圍堰防滲效果，擬采用雙排旋噴樁進(jìn)行止水，梅花形布置，初步設(shè)計(jì)孔間距0.6m，采用三管法工藝，靜壓噴射，一管噴水泥、一管噴空氣、一管噴水玻璃，加快漿液凝結(jié)時(shí)間。圍堰防滲施工前先在防滲軸線上進(jìn)行圍井試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)確定防滲施工參數(shù)。

1.2.3 右側(cè)縱向開挖預(yù)留圍堰

根據(jù)地勘情況，右側(cè)縱向開挖預(yù)留圍堰23.5～27m高程處為卵石層，卵石層與下游水位連通，為保證圍堰高噴灌漿防滲效果，擬采用單排高壓旋噴樁止水，旋噴樁孔深下界穿過基巖面并伸入中風(fēng)化巖0.5m，沿旋噴軸線布置單排孔，孔間距0.7m。

1.2.4 左側(cè)縱向混凝土圍堰

縱向混凝土圍堰防滲首先采用水泥-水玻璃雙液灌漿工藝，將卵石覆蓋層孔隙封堵，隨后進(jìn)行高噴防滲墻施工。沿圍堰軸向布置，在水下混凝土澆筑完成后即開始高噴灌漿施工，高噴伸入巖層0.5m。

2 復(fù)合土工膜施工

2.1 復(fù)合土工膜施工工藝原理

復(fù)合土工膜施工時(shí)，將復(fù)合土工膜鋪設(shè)在需要進(jìn)行防滲處理圍堰坡面上，坡面鋪設(shè)的復(fù)合土工膜上部與坡頂路肩壓封相接，下部與垂直防滲墻連接，復(fù)合土工膜利用自身的連接，使垂直防滲墻、坡面復(fù)合土工膜、坡頂壓封形成一個(gè)整體完全封閉的防滲體系。在土石圍堰與混凝土縱向圍堰的結(jié)合部位，采用刺墻形式插入土石圍堰的防滲體，同時(shí)，土工膜布置在混凝土圍堰中，增加了接頭的防滲斷面[2]。

2.2 施工方法

本工程采用的復(fù)合土工膜的型號為SN/PE-5.0-400-0.5。

2.2.1 施工準(zhǔn)備

首先，要確保圍堰的迎水坡干凈整潔，表面基本平整。欠坡應(yīng)采取回填的方式壓實(shí)基礎(chǔ)，基礎(chǔ)采用細(xì)砂進(jìn)行鋪筑；其次，要根據(jù)復(fù)合土工膜的幅寬以及現(xiàn)場所需長度，按量進(jìn)行剪裁、拼接，制成符合規(guī)范要求的塊體，將其附著在鋼管上，并運(yùn)至施工現(xiàn)場進(jìn)行鋪設(shè)；最后，鋪設(shè)前要開展焊接工藝試驗(yàn)。

2.2.2 復(fù)合土工膜的鋪設(shè)

在施工準(zhǔn)備工作驗(yàn)收合格后，復(fù)合土工膜要從堰頂開始向坡腳處鋪設(shè)，方向?yàn)榇怪庇诜罎B墻的軸線方向，直至緩慢延伸到坡腳，并與防滲墻相接。鋪設(shè)天氣不應(yīng)過于干燥或潮濕，復(fù)合土工膜鋪設(shè)不宜過于平直，不利于拼接，并極易產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象，影響工程質(zhì)量。宜采用波浪形松弛的方式鋪設(shè)，其富余度約為1.5%，鋪設(shè)完成后應(yīng)將其拉平拉開，要求復(fù)合土工膜與坡面吻合平整，無突起褶皺，施工時(shí)如發(fā)現(xiàn)土工膜損壞，應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)。

艷洲樞紐工程采用兩布一膜復(fù)合土工膜，焊接采用熱熔焊法施工，土工膜焊接采用ZPR-210V型熱合土工膜焊接機(jī)，土工布采用手提式封包機(jī)縫接。

焊接工藝按如下步驟進(jìn)行：首先鋪好第-幅土工膜，翻疊所需焊接的那條邊，其翻疊的寬度達(dá)到約600mm即可，當(dāng)鋪設(shè)第二幅土工布時(shí)，要注意與第一幅反向，注意調(diào)整這兩幅膜所需焊接那條邊的邊緣走向，兩邊需搭接100mm。焊接前要確保整個(gè)膜面干凈平滑，沒有沙石等異物。焊接時(shí)應(yīng)在焊接位置下方鋪設(shè)長木板，以便焊機(jī)按規(guī)范要求施工。在正式進(jìn)行焊接作業(yè)之前，要注意當(dāng)天氣溫，并根據(jù)焊接試驗(yàn)的情況確定工作的速度以及焊接的溫度。此流程中共有兩條焊縫，其中焊縫寬10mm/條，焊縫間需要留足10mm的空間，用其檢測本次焊接作業(yè)成果的工作質(zhì)量。復(fù)合土工膜焊接完成后，坡腳錨固、堰頂錨固均采用黏土壓封錨固。

3 高壓旋噴防滲施工

3.1 圍井試驗(yàn)

施工前應(yīng)進(jìn)行圍井試驗(yàn)，以便檢驗(yàn)施工效果，修整相關(guān)施工參數(shù)。艷洲樞紐工程相關(guān)試驗(yàn)參數(shù)設(shè)定如下：圍井試驗(yàn)設(shè)計(jì)為3m×3m的圍井，注漿直徑為800mm，孔間距為600mm，孔深46m，雙排梅花樁式布置，共計(jì)40個(gè)孔[3]。

3.2 施工方法

3.2.1 測量定位

采用挖機(jī)整平施工場地，再依據(jù)控制樁和設(shè)計(jì)圖，使用全站儀和鋼尺放樣主軸線，準(zhǔn)確放出旋噴樁孔位，用短鋼筋頭做好標(biāo)記，并撒白灰標(biāo)識，確保樁機(jī)準(zhǔn)確就位。艷洲樞紐工程測量定位精度要求如下：垂直度小于1%；樁位偏差小于50mm。

3.2.2 鉆機(jī)就位

移動鉆機(jī)到指定樁位，將鉆頭對準(zhǔn)孔位中心，同時(shí)整平鉆機(jī)，放置平穩(wěn)、水平，鉆桿的垂直度偏差不大于1%，樁位對中偏差不大于50mm。就位后，進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，保證設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

3.2.3 制備水泥漿

樁機(jī)移位時(shí)即開始按設(shè)計(jì)配合比制備水泥漿。艷洲樞紐工程水灰比為0.8∶1，采用P·O 42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比為重量比，即1m3水中摻入量為1.25t水泥（袋裝水泥）。制備水泥漿液時(shí)，按照漿液配比準(zhǔn)確稱量，嚴(yán)格控制水泥漿液比重。水泥漿采用普通攪漿機(jī)制漿，攪拌時(shí)間不小于3min，待壓漿前將漿液倒入集料斗中，不斷攪拌，直到噴漿施工。

3.2.4 鉆孔施工

鉆孔施工時(shí)，先進(jìn)行先導(dǎo)孔施工，鉆孔應(yīng)沿帷幕軸線方向布置10%的先導(dǎo)孔，先導(dǎo)孔選用Ⅰ序孔，先導(dǎo)孔需采取芯樣，并對地層、巖層情況做好記錄，根據(jù)芯樣情況，調(diào)整鉆孔深度，確保落漿底線下入不透水層2m。鉆孔采用XY-Ⅱ型地質(zhì)鉆機(jī)，硬質(zhì)合金鉆頭鉆進(jìn)。在下游橫向開挖預(yù)留圍堰高壓旋噴防滲施工中則采用潛孔鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)。

3.2.5 高壓旋噴注漿

首先，在施工前要做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，確保高噴臺車的水平度以及高噴管的垂直度達(dá)到規(guī)范要求，檢查各類主要零部件、工作機(jī)構(gòu)是否可以正常運(yùn)行，確保高壓管道暢通無阻、完好無損。準(zhǔn)備工作完成后，將下入噴漿管噴嘴進(jìn)行包扎或采用較小壓力把漿液壓入管內(nèi)的方式防止噴嘴堵塞。當(dāng)高壓噴管下至設(shè)計(jì)深度后，開始進(jìn)行高壓輸送，直至各壓力均上升到設(shè)計(jì)規(guī)定值，且在孔口出現(xiàn)返漿的情況，再按照設(shè)計(jì)要求將提升速度、旋轉(zhuǎn)速度調(diào)整到相關(guān)要求，開始進(jìn)行噴灌作業(yè)，當(dāng)孔口達(dá)到20%～30%的返漿率后，判定成樁強(qiáng)度。為防止埋管，卸管速度應(yīng)迅速。在該項(xiàng)作業(yè)結(jié)束后，可能會遇到孔口漿面下沉的情況，如遇到類似情況，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行回填灌漿，直至漿面不再下沉方可停止作業(yè)。

施工過程中，若因各種原因?qū)е率┕ぶ袛?，在重新施工時(shí)應(yīng)進(jìn)行復(fù)噴，其中復(fù)噴搭接長度不應(yīng)小于500mm。

3.3 施工參數(shù)要求

艷洲樞紐工程設(shè)計(jì)每延米水泥用量不低于350kg/m，旋轉(zhuǎn)速度8～12r/min，提升速度8～12cm/min。通過計(jì)算注漿施工參數(shù)如表1所示。

表1 高壓噴射注漿施工參數(shù)表

4 水泥-水玻璃雙液灌漿

4.1 工藝試驗(yàn)

在施工前進(jìn)行工藝試驗(yàn)，檢驗(yàn)施工效果，修整相關(guān)施工參數(shù)。艷洲樞紐工程相關(guān)試驗(yàn)參數(shù)設(shè)定如下：水玻璃摻入比2%～8%，漿壓0～2.5MPa，流量80～100L/min，深度12m。灌漿段長為6.5m[4]。

4.2 施工方法

靜壓注漿是用注漿泵將A、B兩液分別壓入外管和內(nèi)管，并在二重管的端頭混合室混合，通過濾網(wǎng)在水平方向進(jìn)行噴射，使?jié){液能浸透到地層中，使地質(zhì)加固密實(shí)達(dá)到止水的效果。

按照注漿范圍、形式等各方面要求進(jìn)行定位，根據(jù)定位結(jié)果確定孔位，其偏差應(yīng)小于或等于20mm，其角度偏差應(yīng)小于或等于1°。鉆機(jī)按照指定位置就位，并調(diào)整鉆桿角度，對準(zhǔn)孔位后，鉆機(jī)不得移位；嚴(yán)格掌握鉆桿鉆進(jìn)深度，鉆進(jìn)過程中雙通道內(nèi)通水，保證鉆進(jìn)過程中不堵管，如地下水位較高且水壓較大時(shí)，鉆進(jìn)過程中需采用水玻璃和硫酸雙液漿鉆進(jìn)；提升速度要按照有關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行，每次提升應(yīng)小于或等于20mm，且保證勻速上升。注漿時(shí)還應(yīng)密切關(guān)注漿液流量，當(dāng)壓力突然上升、下降，地面溢出時(shí)，應(yīng)立即停止注漿，并查明異常原因，采取調(diào)節(jié)注漿參數(shù)、移位、打斜孔等方式后方可繼續(xù)注漿。

5 結(jié)語

根據(jù)圍堰注水試驗(yàn)表明：本工程對36個(gè)點(diǎn)進(jìn)行了透水試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，透水系數(shù)在8.58×10-7～1.54×10-5cm/s，均滿足設(shè)計(jì)要求，充分證明了艷洲樞紐工程一期圍堰防滲效果良好，完全滿足工程質(zhì)量需要；針對不同的地質(zhì)條件，復(fù)合土工膜防滲、高壓旋噴防滲、水泥-水玻璃雙液灌漿三類防滲施工工藝應(yīng)用合理，可為后續(xù)同類工程的建設(shè)提供參考。