堤防砂卵石地層防滲墻成槽技術(shù)研究
——以團(tuán)洲泵站塑性混凝土防滲墻為例

殷清明

（桃江縣桃花江灌區(qū)管理局，湖南 益陽(yáng)413400）

1 工程概況

塑性混凝土防滲墻適應(yīng)變形能力強(qiáng)、防滲性能好，在水利工程中，被廣泛運(yùn)用于堤防、圍堰、水庫(kù)等防滲工程。團(tuán)洲泵站堤防工程位于資江大橋下游樁號(hào)K1+721處，堤防級(jí)別一級(jí)，資江大堤塑性防滲墻墻深32.4 m、寬0.4 m、長(zhǎng)200 m，墻體滲透系數(shù)須不大于1×10-7cm/s。

2 堤防地質(zhì)情況

本工程防滲范圍為39.4～7.0 m，根據(jù)勘探報(bào)告及現(xiàn)場(chǎng)施工揭露，地質(zhì)信息見(jiàn)表1。砂卵石層滲透系數(shù)2.5×10-2屬于強(qiáng)透水地層，且粒徑較大，極易發(fā)生漏漿、導(dǎo)致槽壁坍塌。

3 泥漿固壁機(jī)理及影響因素

3.1 泥漿固壁機(jī)理

防滲墻泥漿一般采用膨潤(rùn)土、黏土、化學(xué)泥漿，其固壁機(jī)理大致相同，劃分為三個(gè)階段。第一階段，因槽內(nèi)和地下滲透壓力差，泥漿向地下土層一定范圍擴(kuò)散的同時(shí)吸附土顆粒，槽壁四周透水率下降；第二階段，因泥漿的黏度在槽壁上初步形成泥皮，槽壁四周透水率明顯下降；第三階段，泥漿不斷循環(huán)，泥皮厚度增加且防滲、強(qiáng)度等性能進(jìn)一步增強(qiáng)，槽壁四周形成穩(wěn)定的滲流場(chǎng)。

表1 地質(zhì)信息表

3.2 泥漿固壁性能影響因素

1）黏度。泥漿黏度直接影響第一階段泥漿擴(kuò)散時(shí)吸附土顆粒的能力，以及形成泥皮的性能，黏度越大，更易封堵槽壁四周土體間的裂隙，降低透水率?？紤]到澆筑的混凝土性能，黏度應(yīng)控制在規(guī)范允許值內(nèi)。針對(duì)砂卵石層強(qiáng)透水率，應(yīng)相應(yīng)增大泥漿黏度。

2）密度。泥漿密度影響泥皮形成厚度和性能，采用新制膨潤(rùn)土泥漿密度一般在1.03～1.10 g/cm3，新制泥漿密度一般在1.1～1.2 g/cm3。

3）滲透時(shí)間。一定的滲透時(shí)間，有助于泥皮的形成，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況控制開(kāi)挖速率，保證泥皮形成時(shí)間。

4）滲透壓差。滲透壓差指泥皮作用處泥漿的壓強(qiáng)，受開(kāi)挖深度和地下滲流場(chǎng)的影響，一般滲透壓差越大，更有利泥皮的形成。

3.3 泥皮有效護(hù)壁強(qiáng)度

砂卵石層孔隙大，在槽內(nèi)外壓強(qiáng)差的作用下，極易發(fā)生漏漿現(xiàn)象，為保證槽壁的穩(wěn)定性，泥皮強(qiáng)度需達(dá)到槽內(nèi)外壓強(qiáng)差：

式中Q——泥皮護(hù)壁強(qiáng)度；

q槽內(nèi)——槽內(nèi)水壓，砂卵石層在24.4 m位置；

q滲流——槽內(nèi)滲流場(chǎng)壓強(qiáng)。

為簡(jiǎn)便計(jì)算，根據(jù)地下水位確定，地下水位在32 m處。

根據(jù)式（1），該工程砂卵石層泥皮護(hù)壁強(qiáng)度需達(dá)到76 kPa。

4 泥漿要求及配比瞬間

4.1 泥漿要求

該工程采取液壓抓斗成槽，膨潤(rùn)土泥漿護(hù)壁，膨潤(rùn)土泥漿性能要求為：密度1.03～1.10 g/cm3，泥漿黏度32～50 s，泥餅厚度2～3 mm。泥漿在槽內(nèi)水壓作用下，在槽壁上形成泥皮起到防滲作用，根據(jù)計(jì)算砂卵石層泥皮護(hù)壁強(qiáng)度需達(dá)到76 kPa?，F(xiàn)場(chǎng)施工通過(guò)控制泥漿的配比和開(kāi)挖速度（見(jiàn)表2），解決了砂卵石地層成槽漏漿坍塌問(wèn)題，同時(shí)防止泥漿濃度影響塑性混凝土性能。

表2 不同地層護(hù)壁泥漿配置表

4.2 泥漿配比

根據(jù)不同地層護(hù)壁泥漿的性能要求不同，采取試驗(yàn)方式得出泥漿配比，本工程采取膨潤(rùn)土泥漿，配比見(jiàn)表3。

表3 膨潤(rùn)土泥漿配比表(1 m3泥漿)

4.3 泥漿質(zhì)量要求

1）新制泥漿需攪拌2 h后，放置入儲(chǔ)漿池內(nèi)靜置24 h后再使用。

2）循環(huán)泥漿放置于指定泥漿池內(nèi)，需測(cè)定黏度、密度、含砂率等指標(biāo)后，再進(jìn)行配置，禁止直接與新制泥漿混合使用。

5 砂卵石層槽壁穩(wěn)定措施

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，保持砂卵石層槽壁穩(wěn)定的措施有：

1）改變膨潤(rùn)土泥漿補(bǔ)充途徑，采取導(dǎo)管直達(dá)下部的方式補(bǔ)充泥漿。

2）在砂卵石層上2 m處，需降低開(kāi)挖速率至0.5 m/h，同時(shí)改變泥漿配比。

3）開(kāi)挖至砂卵石層時(shí)，需監(jiān)控泥漿漏失速率，當(dāng)漏失速率過(guò)大，泥漿液面明顯下降時(shí)，采取鋸木灰混合黏土回填，保證槽壁穩(wěn)定。

4）避免地面超載，除開(kāi)挖機(jī)械外，堤頂禁止其它機(jī)械和堆載。

6 結(jié)論

通過(guò)探討泥漿護(hù)壁機(jī)理，估算砂卵石層泥皮護(hù)壁強(qiáng)度，針對(duì)不同地層優(yōu)化膨潤(rùn)土泥漿性能及開(kāi)挖速率，解決砂卵石地層成槽難題。運(yùn)用于團(tuán)洲泵站塑性混凝土防滲墻工程中，有效地避免了因砂卵石層導(dǎo)致漏漿，回填處置耽誤的工期，節(jié)省了施工成本。