河閘重建中地下連續(xù)墻運用討論

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本文作者：羅貴芳作者單位：廣東省水利水電第三工程局

1.引言

近年來，我國運用了較多的地下連續(xù)墻新工法作為軟土層（粘性土、砂土以及沖填土等）基礎和地下工程止水、防滲、承重、擋土的鋼筋混凝土墻體結構，其發(fā)展日臻完善。地下連續(xù)墻具有強度、剛度大，防滲止水性能好，耐久，無噪聲，震動小，成墻垂直精度高、施工布置靈活。其既可用作臨時性施工圍護措施，又可作永久性結構，既可獨立受力，也可與后澆混凝土結構結合共同受力，適應地層范圍廣，可作為各種大型基坑支護及地下結構；造墻性價比高等顯著優(yōu)點。將該新技術應用于水利應急工程可縮短工期，確保安全度汛，有其特殊的意義。本文結合揭陽市三洲攔河閘應急重建工程中的射水法地下連續(xù)墻施工，研究探討該項技術的施工工藝原理等一系列技術問題，為類似工程提供借鑒和參考。

2.工程應用

2.1工程概況

三洲攔河閘位于榕江南河中游，是一宗以灌溉為主，結合供水、航運和發(fā)電等綜合利用的大型閘壩工程，工程由左岸發(fā)電廠房、河中16孔攔河水閘、右岸船閘、左右岸連接土壩及引水涵等組成，為Ⅰ等大（1）型工程。水閘閘址區(qū)地表為第四系沖積層覆蓋，其厚度一般10m～16m，下部為燕山三期花崗巖，風化劇烈。閘址區(qū)沖積層在兩岸階地表現為“粘性土—粗砂—粘性土—砂礫石”二元復合結構，上部粘性土厚一般2m～4m，砂層厚2m～3.5m，中部粘性土厚1m～3m，底部砂礫石厚2m～6.7m。在主河床區(qū)，堆積厚度為10m左右的粗砂、砂礫石層，其中上部粗砂、礫石一般呈松散～稍密狀，為強透水層，下部礫砂、礫石層含泥質較多，呈稍密～中密狀，為中等透水層。在左岸堤腳處地表上部為厚約4.2～6.7m的淤泥質土，底層高程‐2.6～4.1m，呈流塑～軟塑狀。考慮到施工進度確保安全度汛，同時兼顧結構安全可靠、經濟合理等諸多特點，經過技術經濟比較并優(yōu)化，確定本水閘的閘前防滲采用400mm厚C25砼防滲墻；連接島基礎防滲采用600mm厚C25鋼筋砼地下連續(xù)墻；攔河水閘防沖結構采用600mm厚C25鋼筋砼防沖墻，施工時采用射水法施工。

射水法建造砼地下連續(xù)防滲墻就是通過裝置，采用射流力量達到破壞地層結構的目的，同時利用成形器將地層進一步破壞并切割成設計要求的規(guī)格尺寸的槽孔。隨后采用常規(guī)的方法，即水下砼直管澆筑進行槽孔內的砼直管澆筑工作，最后形成地下混凝土防滲墻體，其施工工藝包括了導墻修筑、泥漿制備和使用、成槽及清孔、鋼筋籠制作及吊放、水下混凝土澆筑等，主要概括為造孔成槽和水下砼澆筑兩大技術部分。目前，導管法水下砼澆筑工藝非常成熟，因而造孔成槽工藝成為了地下連續(xù)墻施工技術改進提高的關鍵。造孔成槽主要包括破土、固壁（維持孔壁穩(wěn)定）、出渣和槽孔的連接等四個關鍵要素，其相互關聯、相互制約，在一定程度上影響著墻體的最終質量。破土要根據土體強度確定水壓力等指標，固壁則通過控制泥漿性能質量指標和水流流速來實現，出渣主要采用正、反循環(huán)兩種方法來實現，槽孔的連接就是接縫連接。

3.施工工藝原理及質量控制

3.1導墻施工

導墻是本工程地下連續(xù)墻射水造孔前修筑的臨時構造物，具有控制連續(xù)墻施工精度、儲存泥漿、具備足夠承載力、維持穩(wěn)定液面等作用。本工程采用的導墻砼設計強度等級為C20，墻頂標高高出外地面標高15~20cm。

3.2泥漿制備

泥漿在地下連續(xù)墻射水造孔過程中起到護壁攜渣、冷卻機具和切土潤滑等作用，本次施工采用膨潤土、水、碳酸鈉和CMC進行造漿。新制膨潤土泥漿物理性能指標（如：比重、粘度、失水率、含砂率等）和配合比要符合要求，一般要求濃度不小于4.5%，密度不大于1.1g/cm3，pH值介于9.5~12間等。施工過程要經常檢查，發(fā)現不合格要及時調整。

3.3成槽及出渣

槽孔施工采用跳孔方法進行。先進行Ⅰ序（或Ⅱ序）槽孔的建造，槽孔開挖結束后，進行砼澆筑；而后再進行Ⅱ序（或Ⅰ序）槽孔的開挖和砼澆筑工作，并按槽孔施工步驟安排施工。成槽對地下連續(xù)墻的施工質量起著至關重要的作用，因而控制好前后偏差和左右偏差（尤其是后者）是成槽質量控制的關鍵。射水成槽過程務必控制好槽孔的垂直度，成槽達到深度后檢查槽段寬度及垂直度，并在成槽過程中根據不同地層變化提取巖樣鑒定入巖情況，確保達到設計入巖深度，驗收合格后進行清槽。成孔后要求槽孔孔壁平整垂直，孔位偏差不大于30cm，傾斜率不大于0.4%，深度和寬度均應滿足設計要求。為防止塌孔，除了選擇合適的泥漿配合比、控制沖孔水流流速和適當縮短單元槽段長度外，還應保證施工期間，槽內泥漿面不應低于導墻頂面0.3m，并有效地降低地下水位，保持槽內泥漿面高于地下水位0.5m以上。出渣主要是利用水泵及成型器中的射水噴嘴形成高速泥漿水流來切割破壞土層結構，水土混合回流，泥砂溢出地面（正循環(huán)）或利用砂礫泵抽吸出孔槽（反循環(huán)），溢出或抽吸出的與泥漿混合一起的土、砂、卵石等流入沉淀池沉淀，泥漿水循環(huán)利用。控制清孔換漿后1h的孔底沉淤厚度不大于1cm，孔內漿液密度、粘度、含砂量等技術指標符合要求，二期槽孔接頭刷洗要求刷子、鉆頭不帶泥屑，孔底沉淤厚度不再增大。

3.4鋼筋籠制作及吊放

鋼筋籠制作質量的好壞是連續(xù)墻質量控制的關鍵點，鋼筋籠制作要在專用平臺上閃光對焊主筋，鋼筋籠尺寸、位置要準確，平臥組裝，并按設計要求準確預埋鋼筋和管線，嚴格控制平整度誤差及各項指標偏差在允許的范圍內。為確保鋼筋籠的順利吊運，務必嚴格保證鋼筋籠的剛度，在縱向鋼筋桁架吊點與主筋平面之間焊上斜向拉筋。支撐點預埋件為鋼板預埋件，鋼板運到現場后進行氣割加工，并將錨固鋼筋焊在其上，鋼筋籠加工成型后將預埋鋼板焊接在地下連續(xù)墻的水平鋼筋外側，土方開挖時將砼保護層鑿除后露出鋼板。本工程鋼筋籠分為兩段制作吊放，以避免長度較大所帶來的施工困難，入槽后控制鋼筋籠定位偏差為：標高±5cm，垂直墻軸線方向±2cm，沿墻軸線方向±7.5cm。

3.5水下砼澆筑

為保證混凝土強度符合要求，應通過配合比試驗確定施工配合比，水泥、Ⅱ級粉煤灰、中砂、石、水、FDN‐4用量符合要求，28d齡期砼強度及指標值均滿足設計要求。在清孔合格后4h內開始澆筑砼，采用履帶式吊車起吊混凝土料斗，用3根f250導管進行澆筑，開導管時采用預制圓柱形砼隔水塞用8#鐵絲吊于導管口，其上覆蓋砂漿層，待砼澆筑達一定量后剪斷鐵絲，混凝土塞下落并埋入底部砼中。在整個澆灌過程保證導管埋入混凝土深度不小于1m且并控制在2~4m，混凝土面上升速度不小于2m/h，中途停歇時間在30min內，并在6h內澆完，導管間距不大于3m，與槽段兩端距離不大于1.5m，為保證地下連續(xù)墻頂端砼質量，澆灌頂面標高應比設計標高高出50cm。

3.6墻體接頭方式

混凝土單槽板之間的接頭處理的關鍵，就是要求做到接頭平整嚴密，達到防滲要求。本工程地下連續(xù)墻接頭連續(xù)墻的接頭采用接頭管形式。吊放鋼筋籠前，在未開挖槽段一端緊靠土壁安放接頭管，阻擋混凝土與未開挖槽段土體粘合，并起到澆灌混凝土側模作用。澆灌混凝土時，要經常提動接頭管，待混凝土初凝后逐漸拔出接頭管，在澆灌段端部形成半圓形的混凝土接合面。采用接頭管的形式，減少了墻塊之間的接縫數量，提高了接縫的平整度，達到了更好的防水效果。

4.地下連續(xù)墻混凝土質量檢驗

本工程地下連續(xù)墻C25混凝土強度試驗強度值為29.1~42.2Mpa，平均值、離差系數、強度保證率均符合要求；通過圍井試驗檢測防滲效果，抗?jié)B試件達到W8抗?jié)B等級。同時隨機抽取20%的槽段進行鉆孔抽芯檢測，結果表明砼芯樣完整光滑，無夾層，拼接性好，粗骨料與砂漿膠結良好，強度值符合要求。在內襯墻施工過程中，在基坑四周和連續(xù)墻墻身布置了觀測點，定期進行觀測，發(fā)現墻身最大變形為22mm，最小變形為90mm，均在允許變形范圍內，無整體變形和下沉現象，本連續(xù)墻單元工程驗收全部合格，施工質量優(yōu)良。

5.結束語

射水法建造的混凝土地下連續(xù)防滲墻具有施工速度快，墻的厚度薄，槽孔壁穩(wěn)定形體好，防滲效果好，耗用水泥量少，投資省，性價比高，操作簡單，應用廣泛等顯著優(yōu)點。在本工程射水法建造地下連續(xù)墻的施工過程中，克服了工程工期緊等困難，通過有效的施工組織管理和質量控制措施，保證接縫的質量，使地下連續(xù)墻成型的槽孔孔壁穩(wěn)定，澆筑的混凝土墻面平整，垂直偏差小，整體防滲性能好，造墻工效高，工程造價低，經濟效益顯著，兼顧了施工進度確保安全度汛，保證工程項目的順利開展。