論述北引渠首泄洪閘特殊地質條件下防滲墻施工方案的選擇

張曉春 崔靜

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

關鍵詞：水利工程；防滲墻；振動射沖

引言

在特殊地質條件下的防滲墻采取振動射沖與高噴灌漿相結合的施工方案，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）。其巖性主要為級配良好細礫、高液限粘土、級配良好粗砂、級配良好粗礫等。

區(qū)內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級配良好細礫，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級配良好細礫，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級配良好粗砂，層厚2.00m，層頂面高程143.45m～143.46m。⑨級配良好粗礫，存在于整個的區(qū)域當中，勘探深度內未揭穿，最大揭露厚度4.00m，頂面高程140.46m～144.57m。

2 方案比選

通過設計人員的多方比對分析，最后選定了三個方案，接下來將對三種方案展開細致的分析。

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，然后下設接頭管、澆筑混凝土、拔接頭管，然后二期重復上述步驟。該措施在河壩項目中經(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)點是品質高，而且易于檢測，具有較高的防滲能力。它也存在缺陷。比如項目的開展必須要建設較高水準的平臺，而且要建設很多的輔助工程。項目的整體耗時很久，花費的資金也較多。

方案2：高噴灌漿方案

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

本地層細礫滲透系數(shù)500～800m/d，水泥漿在動水條件下極易流失，目前的試驗已證實了這一點。除應摻加速凝劑外，在噴射形式上宜采用旋噴樁套接方案。本方案設計墻體指標如下：彈性模量500-10000MPa，抗壓強度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)點是其施工的品質較好，符合項目對于防滲的規(guī)定，除此之外，它的速度方面也非常有優(yōu)勢，符合項目的時間要求。最后它對地層的適應能力非常好，不需要建設過多的暫時性的項目。當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于別的方案來講有一定的欠缺。而且花費的資金比較多。

方案3：振動射沖防滲墻+高噴灌漿方案

振動射沖法是最近幾年才得以發(fā)展使用的一類工藝，它主要被應用到河湖等項目中，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。首先項目規(guī)劃的泄洪閘所在區(qū)域地下有拋石等，單獨的使用一種方法，無法將存在的問題處理好。第二，對于那些卵石聚集的區(qū)域，振動射沖的效果不是很好，如果使用綜合方法的話就能夠將兩個方法的優(yōu)點都體現(xiàn)出來。

該方案的優(yōu)點非常多。比如它符合圍堰對于防滲的規(guī)定。同時射沖的速率非常高，而且總體的防滲水平較好，一體機的使用能夠將原本較為復雜的地層施工工作開展的非常順暢，進而節(jié)省了部分時間。除此之外，還能夠將之前方案中面對的泥漿浪費問題解決好，節(jié)省了大量的水泥，而且能夠起到省電的作用。最后，它不需要建設過多的暫時性的項目，也就是說項目的總體工程量減少了。它的缺點較為明顯，比其他的方案多了一個工作步驟，它的防滲能力比第一個方案要差，不過要比第二個優(yōu)秀。

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

3 振動射沖防滲墻+高噴灌漿綜合實施方案

3.1 圍井試驗

根據(jù)2009年11月1日的會議要求，原定圍井試驗方案有變動，在已完成圍井的一邊的情況下，另外三個邊改為上部8.5m為振動射沖防滲墻，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)有的試驗資料，自堰頂高程179.8以下11m范圍內可以較為容易的建造振動射沖防滲墻，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 實施方式

組合施工工法將振動射沖防滲墻和高噴灌漿作為綜合施工技術的兩道工序，首先進行振動射沖防滲墻施工，在漿液未達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，可將防滲體混合成一個整體，從而提高防滲性能。

3.4 工效、工期、設備組合

依據(jù)常規(guī)經(jīng)驗，振動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。單套設備需要的施工時間分別為66天和59天，兩套設備需要的施工時間分別為33天和30天，考慮1.5倍的不可預見因素，振動射沖和高噴灌漿各兩套設備施工工期分別為50天和45天。

3.5 水泥及電力消耗預測

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，另一個優(yōu)勢是水泥、電力用量省。在利用高噴回漿的情況下，振動射沖防滲墻水泥用量預計不超過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；振動射沖的動力僅及高噴的一半，鉆噴一體設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計算，預計電力消耗減少14萬度以上。

3.6 施工設備配備

編號名稱、型號及規(guī)格額定功率（KW）數(shù)量（臺）用途。

3.6.1 振動射沖設備

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

3.6.2 高噴灌漿設備

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

3.6.3 輔助設備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30KVA2 加工維修。

4 結束語

北引渠首泄洪閘工程采取的振動射沖+高噴灌漿防滲墻施工，防滲性能達到了設計要求。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。