張曉春 崔靜

摘 要：文章對(duì)北引渠首泄洪閘特殊地質(zhì)條件下混凝土防滲墻采取的施工方案進(jìn)行了比較，可供同行參考。

關(guān)鍵詞：水利工程；防滲墻；振動(dòng)射沖

引言

在特殊地質(zhì)條件下的防滲墻采取振動(dòng)射沖與高噴灌漿相結(jié)合的施工方案，既可以節(jié)約成本，而且還能提前工期。

1 地質(zhì)條件

泄洪閘位于嫩江江道中，江底高程164.27m～170.47m，地層為第四系全新統(tǒng)沖積層（alQ4）及中更新統(tǒng)沖積、湖積層 （al+lQ2）。其巖性主要為級(jí)配良好細(xì)礫、高液限粘土、級(jí)配良好粗砂、級(jí)配良好粗礫等。

區(qū)內(nèi)地下水為第四系松散層孔隙水，共有兩層，其第一層也就是上層是第四系全新統(tǒng)松散層孔隙潛水，它的含水性非常好，而且能有效的滲透。第二層是第四系中更新統(tǒng)孔隙承壓水，組成成分是粗砂以及一些砂礫等。它的含水性和滲透能力等都比較好。其巖性根據(jù)鉆孔揭露自上而下為：③級(jí)配良好細(xì)礫，連續(xù)分布于全區(qū)，層厚3.90m～6.20m，層頂面高程168.45m～170.55m，位于水下。④高液限粘土，連續(xù)分布于全區(qū)，層厚2.00m～6.50m，層頂面高程163.85m～164.95m。④-1級(jí)配良好粗砂，呈透鏡體狀分布于④層中，層頂面高程162.07m～164.26m，最大厚度2.50m。⑧級(jí)配良好細(xì)礫，連續(xù)分布于全區(qū)，層厚15.80m～20.00m，頂面高程158.45m～161.07m。⑧-1級(jí)配良好粗砂，層厚2.00m，層頂面高程143.45m～143.46m。⑨級(jí)配良好粗礫，存在于整個(gè)的區(qū)域當(dāng)中，勘探深度內(nèi)未揭穿，最大揭露厚度4.00m，頂面高程140.46m～144.57m。

2 方案比選

通過設(shè)計(jì)人員的多方比對(duì)分析，最后選定了三個(gè)方案，接下來將對(duì)三種方案展開細(xì)致的分析。

方案1：薄壁砼防滲墻方案

基本原理是：用薄型液壓抓斗分期成槽，然后下設(shè)接頭管、澆筑混凝土、拔接頭管，然后二期重復(fù)上述步驟。該措施在河壩項(xiàng)目中經(jīng)常使用，其抓取地層的水平很高，而且墻的穩(wěn)定性好。它的優(yōu)點(diǎn)是品質(zhì)高，而且易于檢測，具有較高的防滲能力。它也存在缺陷。比如項(xiàng)目的開展必須要建設(shè)較高水準(zhǔn)的平臺(tái)，而且要建設(shè)很多的輔助工程。項(xiàng)目的整體耗時(shí)很久，花費(fèi)的資金也較多。

方案2：高噴灌漿方案

高噴灌漿技術(shù)是目前水利工程中應(yīng)用較廣泛的防滲措施之一，是山東省水科院在20世紀(jì)80年代的科研成果。施工工藝是利用鉆機(jī)造孔，然后將噴射裝置放入預(yù)先鉆好的孔內(nèi)，用高壓射流對(duì)地層進(jìn)行切割破碎，同時(shí)灌注水泥漿與破碎的土體摻攪混合，在土中形成凝結(jié)防滲體，以達(dá)到防滲目的。

本地層細(xì)礫滲透系數(shù)500～800m/d，水泥漿在動(dòng)水條件下極易流失，目前的試驗(yàn)已證實(shí)了這一點(diǎn)。除應(yīng)摻加速凝劑外，在噴射形式上宜采用旋噴樁套接方案。本方案設(shè)計(jì)墻體指標(biāo)如下：彈性模量500-10000MPa，抗壓強(qiáng)度1-10MPa，滲透系數(shù)小于i×10-6cm/s，最小墻厚0.3m，比降不小于50。

它的優(yōu)點(diǎn)是其施工的品質(zhì)較好，符合項(xiàng)目對(duì)于防滲的規(guī)定，除此之外，它的速度方面也非常有優(yōu)勢，符合項(xiàng)目的時(shí)間要求。最后它對(duì)地層的適應(yīng)能力非常好，不需要建設(shè)過多的暫時(shí)性的項(xiàng)目。當(dāng)然這并不表示它不存在缺陷。它的主要問題是防滲的能力比對(duì)于別的方案來講有一定的欠缺。而且花費(fèi)的資金比較多。

方案3：振動(dòng)射沖防滲墻+高噴灌漿方案

振動(dòng)射沖法是最近幾年才得以發(fā)展使用的一類工藝，它主要被應(yīng)用到河湖等項(xiàng)目中，起到垂直防滲的作用。

之所以使用這種綜合措施，主要是考慮到了以下幾點(diǎn)。首先項(xiàng)目規(guī)劃的泄洪閘所在區(qū)域地下有拋石等，單獨(dú)的使用一種方法，無法將存在的問題處理好。第二，對(duì)于那些卵石聚集的區(qū)域，振動(dòng)射沖的效果不是很好，如果使用綜合方法的話就能夠?qū)蓚€(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)都體現(xiàn)出來。

該方案的優(yōu)點(diǎn)非常多。比如它符合圍堰對(duì)于防滲的規(guī)定。同時(shí)射沖的速率非常高，而且總體的防滲水平較好，一體機(jī)的使用能夠?qū)⒃据^為復(fù)雜的地層施工工作開展的非常順暢，進(jìn)而節(jié)省了部分時(shí)間。除此之外，還能夠?qū)⒅胺桨钢忻鎸?duì)的泥漿浪費(fèi)問題解決好，節(jié)省了大量的水泥，而且能夠起到省電的作用。最后，它不需要建設(shè)過多的暫時(shí)性的項(xiàng)目，也就是說項(xiàng)目的總體工程量減少了。它的缺點(diǎn)較為明顯，比其他的方案多了一個(gè)工作步驟，它的防滲能力比第一個(gè)方案要差，不過要比第二個(gè)優(yōu)秀。

通過上文的多方面比對(duì)，可以發(fā)現(xiàn)第三個(gè)方案的可行性非常高，不論是對(duì)工期的把握還是對(duì)質(zhì)量的保證都能夠做得非常合理。

3 振動(dòng)射沖防滲墻+高噴灌漿綜合實(shí)施方案

3.1 圍井試驗(yàn)

根據(jù)2009年11月1日的會(huì)議要求，原定圍井試驗(yàn)方案有變動(dòng)，在已完成圍井的一邊的情況下，另外三個(gè)邊改為上部8.5m為振動(dòng)射沖防滲墻，下部用旋噴樁套接接墻方案。施工參數(shù)如下：

孔距暫按1.0m考慮，噴射參數(shù)如下：

高壓漿壓力36～38MPa，流量不小于80L/min；壓縮空氣壓力0.7MPa，流量不小于1.2m3/min；提升速度8～10cm/min；槳液水灰比1：1，比重約1.50。

3.2 組合施工工法各自的施工范圍

依據(jù)現(xiàn)有的試驗(yàn)資料，自堰頂高程179.8以下11m范圍內(nèi)可以較為容易的建造振動(dòng)射沖防滲墻，其下5.5m深度需采用鉆噴一體旋噴樁與上部防滲墻連接成整體。兩種工法所完成的工程量比例約為3：2。

3.3 實(shí)施方式

組合施工工法將振動(dòng)射沖防滲墻和高噴灌漿作為綜合施工技術(shù)的兩道工序，首先進(jìn)行振動(dòng)射沖防滲墻施工，在漿液未達(dá)到終凝之前完成其下的高噴灌漿施工，高噴灌漿采用鉆噴一體不分序施工技術(shù)，可將防滲體混合成一個(gè)整體，從而提高防滲性能。

3.4 工效、工期、設(shè)備組合

依據(jù)常規(guī)經(jīng)驗(yàn)，振動(dòng)射沖防滲墻按每天完成200m2，鉆噴一體高噴灌漿按每天完成150平方米。圍封面積按2.2萬平方米考慮，按上述劃分比例各自的工程量分別為1.32萬平方米和0.88萬平方米。單套設(shè)備需要的施工時(shí)間分別為66天和59天，兩套設(shè)備需要的施工時(shí)間分別為33天和30天，考慮1.5倍的不可預(yù)見因素，振動(dòng)射沖和高噴灌漿各兩套設(shè)備施工工期分別為50天和45天。

3.5 水泥及電力消耗預(yù)測

與單純采用旋噴樁相比，組合方案除了防滲體性能優(yōu)于旋噴樁外，另一個(gè)優(yōu)勢是水泥、電力用量省。在利用高噴回漿的情況下，振動(dòng)射沖防滲墻水泥用量預(yù)計(jì)不超過300kg/m2，比采用旋噴樁節(jié)省200kg/m2，平均水泥用量約0.38t/m2，節(jié)省水泥總量超過2000噸以上；振動(dòng)射沖的動(dòng)力僅及高噴的一半，鉆噴一體設(shè)備成孔的用電量也有較大下降，綜合分析用電量比單純高噴減少1/3。以旋噴樁用電量20度/m2計(jì)算，預(yù)計(jì)電力消耗減少14萬度以上。

3.6 施工設(shè)備配備

編號(hào)名稱、型號(hào)及規(guī)格額定功率（KW）數(shù)量（臺(tái)）用途。

3.6.1 振動(dòng)射沖設(shè)備

（1）中壓泥漿泵22 2提供中壓漿；（2）振動(dòng)射沖成槽機(jī) 60 2 成槽作業(yè)平臺(tái)；（3）攪灌機(jī) 4 2 攪拌水泥漿。

3.6.2 高噴灌漿設(shè)備

（1）高壓泥漿泵 90 2 提供高壓漿；（2）空壓機(jī) 14 2 提供壓縮空氣；（3）攪灌機(jī) 14 4 攪拌水泥漿；（4）旋噴鉆機(jī) 50 2 高噴作業(yè)平臺(tái)。

3.6.3 輔助設(shè)備0

（1）污水泵 4kw 4 排污；（2）潛水泵 2.2KW 6 提供生產(chǎn)、清洗用水；（3）電焊機(jī)30KVA2 加工維修。

4 結(jié)束語

北引渠首泄洪閘工程采取的振動(dòng)射沖+高噴灌漿防滲墻施工，防滲性能達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。節(jié)省了大量的資金，而且提前了工期，為下一步主體工程施工創(chuàng)造了良好的條件。