茨河铺分洪闸工程铺盖上游防渗幕墙的设计与施工

牛广勤

摘要：本文通过对茨河铺分洪闸地基防渗幕墙的方案进行详尽的比较，分析了各方案的优缺点，对今后水闸底板地基防渗处理具有很好的参考借鉴价值。

关键词：粘土铺盖；防渗幕墙；压密注浆

1.引言

茨河铺分洪闸闸址位于黑茨河入茨淮新河河口的西侧，安徽省阜阳市周棚镇茨河铺集北1.0km处，设计规模为17孔，每孔净宽10.0m，底板高程24.00m（废黄河高程系，下同）。胸墙底高程30.00m，闸孔净高6.0m，闸门为弧形钢结构，臂长10.5m，高6.0m，配-2×200kN启闭机17台。

沙颍河近期治理后，茨河铺分洪闸上、下游运行水位与原设计条件已有所不同，经核算，其地基防渗轮廓线长度及出口段渗流坡降值均不满足规范要求，经过分析研究，需在粘土铺盖前做防渗幕墙，以满足规范要求。

根据2004年11月最新补勘的地质资料表明，高程21.50～22.80m为细砂层，细砂层以下为重粉质砂壤土。由于地基土质坚硬（承载力达190kPa），采用定向旋喷防渗水泥幕墙或水泥土搅拌桩无法钻进成孔，加之闸室底板下原做的粘土铺盖底部高程为20.60m，己截断该细砂层，故考虑在粘土铺盖前做粘土截渗墙或压密注浆，以形成防渗幕墙。笔者曾参与该幕墙的具体设计及施工全过程，以下谈点粗浅看法，以与同行商榷。

2.粘土截渗墙方案（方案一）

2.1设计要求及施工方法

在砼框格护砌上游揭开干砌块石护砌，用小型挖掘机开槽，配以人工整坡，槽底高程19.50m，上游边坡1：1，下游在粘土铺盖底部（高程21.50m）以下采用1：0.8边坡（铺盖底部以上因有砼框格护砌的齿墙而不需做坡），槽底宽0.8 m，顶口宽0.8 m。

施工时采用在沟槽上游3.0 m处布设一排轻型井点降水，要求沟槽内地下水位保持在还土面以下0.50m，底部采用机械还土、人工夯实，顶部采用机械还土、机械压实。

2.2优点

（1）施工方法简单，监理人员根据目测和实验容易控制施工质量；

（2）新做的截渗墙粘土与原铺盖粘土能较好的连接。

2.3缺点

（1）揭开的干砌块石护砌量及重砌方量的较大；

（2）降水比较困难，本方案加固采用轻型井点降水，降水台班和费用较多；

（3）工程造价较高（需541584元）。

3.压密注浆（方案）一实际采用方案

3.1设计要求及施工方法

（1）设计要求：在砼框格护砌上游揭开干砌块石护砌，采用单管注浆法施工。在钻机与灌浆设备就位后开始钻孔，然后插入注浆花管进行注浆，注浆完毕后，用清水冲洗花管中的残留浆液，以利下次再行重复灌浆。钻孔共钻两排，孔径70mm（麻花钻成孔），孔底高程19.50m，两排中心线之间距1.0m，每排上的钻孔孔距1.5 m，两排钻孔之间采用梅花型布置。

（2）施工方法：注浆孔的钻孔宜采用旋转式机械，钻孔垂直偏差应小于1%。注浆开始前应做必要的试验，注浆一经开始即应连续进行，力求避免中断；注浆流量控制在7～SL/s，注浆用水应是可饮用的河水、井水或其他清洁水，不宜采用pH值小于4的酸性水和工业用水；注浆用的水泥为P.032.5普通硅酸盐水泥，不得超过出厂日期3个月。浆体必须经过高速搅拌机搅拌均匀后才能开始注压，并应在注浆过程中不停顿地缓慢搅拌，浆体在泵送前应经过筛网过滤；当日平均气温低于50C或最低气温低于一30C的条件下注浆时，应在施工现场采取适当措施，以保证不使浆体冻结；

（3）注浆使用的原材料及制成的浆液应符合下列要求：

A.制成的浆体应能在适宜的时间内凝固成具有一定强度的结石（5～20min左右），其本身的防渗性和耐久性应能满足设计要求；

B.浆体在硬结时其体积不应有较大的收缩；

C.所制成的浆体短时间内不应发生离析现象；

D.水泥浆的水灰比为1.0。

（4）为了改善浆液性能，应在浆液拌制时加入如下外加剂：

A.水玻璃：用以加速浆体凝固，其模数应为3.0～3.3。不溶于水的杂质含量应不超过2%，水玻璃的掺量应通过试验确定；

B.表面活性剂（或减水剂）：用以提高浆液扩散能力和可泵性的，其掺量为水泥用量的0.3%～0.5%；

C.澎润土：用以提高浆液均匀性和稳定性，防止固体颗粒离析和沉淀，其掺量不宜大于水泥用量的5%；

（5）注浆压力：0.2～0.5MPa。

（6）注浆顺序：分排进行，由两边向中间推进，隔孔注浆。

3.2优点

（1）揭开的干砌块石护砌量及重砌方量的较小；

（2）不需采用降水：

（3）工程造价较低（需358099元）。

3.3缺点

（1）监理人员难以根据目测控制施工质量；

（2）注浆检验时间较长，应在注浆结束后28d进行；

4.结语

通过以上分析比较，方案二的优点明显，可以节约大量工程量和投资。虽然监理和施工人员难以根据目测控制施工质量，但对加固部位的土体，可要求具有水利质量检验资质的单位进行局部开挖直观检查，对每单元进行加固前与加固后的原位静力触探和原状土样做对比试验，用以确定加固土在加固前与加固后的相关物理力学指标。

该幕墙实施后，通过检验证明，被加固后的土体渗透系数比加固前降低了1～2个数量级，满足设计和防渗规范要求。