堤防砂卵石地层防渗墙成槽技术研究——以团洲泵站塑性混凝土防渗墙为例

殷清明

（桃江县桃花江灌区管理局，湖南 益阳413400）

1 工程概况

塑性混凝土防渗墙适应变形能力强、防渗性能好，在水利工程中，被广泛运用于堤防、围堰、水库等防渗工程。团洲泵站堤防工程位于资江大桥下游桩号K1+721处，堤防级别一级，资江大堤塑性防渗墙墙深32.4 m、宽0.4 m、长200 m，墙体渗透系数须不大于1×10-7cm/s。

2 堤防地质情况

本工程防渗范围为39.4～7.0 m，根据勘探报告及现场施工揭露，地质信息见表1。砂卵石层渗透系数2.5×10-2属于强透水地层，且粒径较大，极易发生漏浆、导致槽壁坍塌。

3 泥浆固壁机理及影响因素

3.1 泥浆固壁机理

防渗墙泥浆一般采用膨润土、黏土、化学泥浆，其固壁机理大致相同，划分为三个阶段。第一阶段，因槽内和地下渗透压力差，泥浆向地下土层一定范围扩散的同时吸附土颗粒，槽壁四周透水率下降；第二阶段，因泥浆的黏度在槽壁上初步形成泥皮，槽壁四周透水率明显下降；第三阶段，泥浆不断循环，泥皮厚度增加且防渗、强度等性能进一步增强，槽壁四周形成稳定的渗流场。

表1 地质信息表

3.2 泥浆固壁性能影响因素

1）黏度。泥浆黏度直接影响第一阶段泥浆扩散时吸附土颗粒的能力，以及形成泥皮的性能，黏度越大，更易封堵槽壁四周土体间的裂隙，降低透水率。考虑到浇筑的混凝土性能，黏度应控制在规范允许值内。针对砂卵石层强透水率，应相应增大泥浆黏度。

2）密度。泥浆密度影响泥皮形成厚度和性能，采用新制膨润土泥浆密度一般在1.03～1.10 g/cm3，新制泥浆密度一般在1.1～1.2 g/cm3。

3）渗透时间。一定的渗透时间，有助于泥皮的形成，根据现场情况控制开挖速率，保证泥皮形成时间。

4）渗透压差。渗透压差指泥皮作用处泥浆的压强，受开挖深度和地下渗流场的影响，一般渗透压差越大，更有利泥皮的形成。

3.3 泥皮有效护壁强度

砂卵石层孔隙大，在槽内外压强差的作用下，极易发生漏浆现象，为保证槽壁的稳定性，泥皮强度需达到槽内外压强差：

式中Q——泥皮护壁强度；

q槽内——槽内水压，砂卵石层在24.4 m位置；

q渗流——槽内渗流场压强。

为简便计算，根据地下水位确定，地下水位在32 m处。

根据式（1），该工程砂卵石层泥皮护壁强度需达到76 kPa。

4 泥浆要求及配比瞬间

4.1 泥浆要求

该工程采取液压抓斗成槽，膨润土泥浆护壁，膨润土泥浆性能要求为：密度1.03～1.10 g/cm3，泥浆黏度32～50 s，泥饼厚度2～3 mm。泥浆在槽内水压作用下，在槽壁上形成泥皮起到防渗作用，根据计算砂卵石层泥皮护壁强度需达到76 kPa。现场施工通过控制泥浆的配比和开挖速度（见表2），解决了砂卵石地层成槽漏浆坍塌问题，同时防止泥浆浓度影响塑性混凝土性能。

表2 不同地层护壁泥浆配置表

4.2 泥浆配比

根据不同地层护壁泥浆的性能要求不同，采取试验方式得出泥浆配比，本工程采取膨润土泥浆，配比见表3。

表3 膨润土泥浆配比表(1 m3泥浆)

4.3 泥浆质量要求

1）新制泥浆需搅拌2 h后，放置入储浆池内静置24 h后再使用。

2）循环泥浆放置于指定泥浆池内，需测定黏度、密度、含砂率等指标后，再进行配置，禁止直接与新制泥浆混合使用。

5 砂卵石层槽壁稳定措施

根据现场施工经验，保持砂卵石层槽壁稳定的措施有：

1）改变膨润土泥浆补充途径，采取导管直达下部的方式补充泥浆。

2）在砂卵石层上2 m处，需降低开挖速率至0.5 m/h，同时改变泥浆配比。

3）开挖至砂卵石层时，需监控泥浆漏失速率，当漏失速率过大，泥浆液面明显下降时，采取锯木灰混合黏土回填，保证槽壁稳定。

4）避免地面超载，除开挖机械外，堤顶禁止其它机械和堆载。

6 结论

通过探讨泥浆护壁机理，估算砂卵石层泥皮护壁强度，针对不同地层优化膨润土泥浆性能及开挖速率，解决砂卵石地层成槽难题。运用于团洲泵站塑性混凝土防渗墙工程中，有效地避免了因砂卵石层导致漏浆，回填处置耽误的工期，节省了施工成本。