综合截渗技术在拦河闸除险加固中的应用

曹 宇，庄新军

（费县许家崖水库管理处，山东 费县 273417）

费县石沟拦河闸除险加固工程主要由拦河闸、护岸、引水闸和管理设施等组成。拦河闸在原闸址下游30.0 m处改建，闸轴线垂直于浚河水流方向布置，拦河闸工程由上游连接段、闸室段、消力池和下游连接段、截渗墙及闸基处理等部分组成。拦河闸共18孔，单孔尺寸10 m×7 m，采用弧形钢闸门，拦河闸总宽为212.7 m，顺水流向长121.3 m。护岸工程位于拦河闸上下游左、右岸，分别与翼墙连接，上游护岸与公路桥护岸相接，两岸各长30.0 m；下游护岸两岸各长60.0 m。引水闸在左岸原址改建，共设4孔，其中左侧2孔为灌溉引水闸，右侧2孔为发电引水闸，每孔净尺寸为2.5 m×2.5 m，闸室总宽13.0 m，顺水流向长5.0 m，右侧2孔闸室后接水电站引水渠。管理单位在原管理所内改建，改建房屋建筑面积共620.0 m2。

该项目的截渗墙轴线位于铺盖上游侧的底部，设计总长302.7 m，实际完成220.0 m，0.4 m壁厚，采用塑性混凝土，渗透系数为1.0x10-7cm/s。其余的82.7 m位于左岸导流沟、弧墙底部和墙后，由于施工周期的需要，经过研究，现场改为高压旋喷桩施工。

1 混凝土防渗墙施工

根据工程的水文地质条件，采用BH-12液压抓斗开槽机施工混凝土防渗墙，用膨润土泥浆对墙体进行护壁。

1.1 导墙施工

导墙是在地下连续墙挖槽之前修的导向墙，两个导墙之间的距离即为地下连续墙的厚度。导墙的强度和稳定性应满足开槽设备施工的要求。导墙虽然属于临时结构，但除了引导沟槽方向外，还在许多方面起着重要的作用。

1）导墙作为挡土墙，在开挖地下连续墙的沟槽时，起到保持上部土压力、防止沟槽坍塌的作用。为防止导墙在土和水压力作用下产生位移，通常每隔1 m左右在导墙内部安装上下横撑。

2）导墙可用作测量高度、垂直度和准确度的参考。导墙不仅是沟槽机械轨道的支撑，也是连接管等施工设备的支撑。

3）存储泥浆。为了稳定储罐内泥浆的表面，可以将导流壁中的泥浆储存起来。泥浆水平应始终保持在导流墙顶部以下20 cm，地下水位1.0 m以上，使泥浆稳定槽壁。此外，导墙还可以防止雨水等地表水流入槽内。

现浇钢筋混凝土导流墙的施工顺序是找平、测量、定位、处治、弃土、钢筋制安、支撑模板、浇筑混凝土、拆除模板，并在导向墙外侧设置横向支撑。

1.2 开挖槽段

开挖沟槽占地下连续墙持续时间的1/2左右，提高开挖沟槽效率是缩短工期的关键，同时沟槽墙的形状决定了地下连续墙的形状，因此沟槽的精度是保证地下连续墙质量的关键之一。

地下连续墙开槽包括：单元槽段的划分1#、3#为一期槽，2#、4#为二期槽（如图 1示），沟槽机械的选择和正确使用，以及防止槽壁塌陷措施的制定。其中单元槽段的最小长度不得小于挖土机械挖土工作装置的一次挖土长度。单元槽段应尽可能长，以减少缝隙段的接缝数量，提高地下连续墙的完整性。另外，下一个单元槽段长度内的全部混凝土，宜在4 h内一次浇筑完毕。

图1 单元槽段划分图

1.3 泥浆护壁

1）泥浆的组成和功能。泥浆的主要成分是膨润土、外加剂和水。泥浆的作用主要是护壁,载体,冷却和润滑,以护壁为主。

2）泥浆控制指标。确定泥浆混合比时，应测定其黏度、相对密度、含砂量、稳定性、胶体率、静态剪切力、pH值、水分损失和泥皮厚度，在测定其浆液性质时应测定黏土的胶体率、相对密度、稳定性、黏度和含砂量。

3）泥浆的制备、循环与再处理。泥浆搅拌后应静置24 h后使用，泥浆池（罐）的容积应不小于每一单元槽段挖土量的两倍成槽时，护壁泥浆液面应高于导墙底面500 mm。

1.4 清底、刷壁

单元槽段开挖后，首先用抓斗清洗槽底，然后刷墙，刷洗吸附在第一级槽段的混凝土孔壁上的渣泥。使用钢丝刷，自上而下分段刷洗，标准是刷子上不再带泥硝，孔底淤泥不再增加为止。

1.5 混凝土浇筑

混凝土浇筑时，导管内应预先设置隔水栓，导管埋入混凝土的深度宜在2.0~4.0 m之间，导管需全长度水密。

2 高压旋喷桩施工

2.1 定孔

在平面上，根据设计的孔位置进行定位，给出第一、第二、第三和第四序孔的编号。

2.2 造孔

将钻机移动到孔位置，使钻头中心与孔位置中心对齐，并使钻头平放。泥浆护壁钻孔。在钻进过程中，必须随时观察钻机的工作状态，以便及时发现问题并及时纠正，直至达到设计深度。

2.3 下喷射管

将高喷台车移至孔位、对准孔位中心，先进行地面试喷。为防止空气喷嘴堵塞，下管可先用橡皮布包裹，1 MPa水压下管，下至设计深度，垂直度用水平尺校核。

2.4 制浆

浆体的配制和拌和严格按照制浆站主管批准的水灰比1.5∶1。每罐测量一次泥浆的比重，并详细记录。在灌浆过程中连续搅拌，浆液过筛后使用。同时，注意制浆物料的称量可按重量或体积称量进行，误差不超过5%。使用高速搅拌机时，水泥浆的搅拌时间不得少于30 s，普通搅拌机的搅拌时间不得少于90 s。自制备到用完的时间少于4 h。筛后使用浆料，定期测定其密度，浆料温度控制在5～40℃之间。

2.5 喷射提升

喷管下至设计深度后，开始送入气、浆，待孔内浆液冒出孔口后，随即按旋喷的工艺要求提升注浆管，由下而上注浆。在注浆过程中，应特别注意孔口注浆的情况，如孔口有渗漏现象，表明地层中存在较大的孔洞或集中渗漏。应及时采取填砂或掺合料等措施，以保证桩的连续性。

2.6 回灌、冲洗

待喷射管提出地面后，在原孔位利用水泥浆进行回灌，直至孔内浆液面不下降为止，以确保施工质量。喷射结束后，及时将各管路冲洗干净，以防堵塞。

3 提高防渗性能的措施

1）高压旋喷桩尽量靠近混凝土防渗墙施工，桩中心距离混凝土防渗墙0.3 m，如图2示。

图2 混凝土防渗墙与高压旋喷桩搭接示意图

2）混凝土防渗墙距离上、下游0.3 m处加设高压旋喷加强桩。

3）施工过程中一方面降低高压旋喷桩提升速度，另一方面同时提高高压旋喷桩喷射压力，从而达到增大桩径，达到提高防渗性能的目的。

4 两种截渗方法比较

两种方法成本对比分析如表1。经比较，采用高压旋喷桩可以提前完成混凝土防渗墙施工，从而提高工程总工期。混凝土防渗墙与高压旋喷桩相比较，高压旋喷桩成本较低，为该工程节约了成本。

表1 混凝土防渗墙与高压旋喷桩成本对比分析表