河闸重建中地下连续墙运用讨论

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本文作者：罗贵芳作者单位：广东省水利水电第三工程局

1.引言

近年来，我国运用了较多的地下连续墙新工法作为软土层（粘性土、砂土以及冲填土等）基础和地下工程止水、防渗、承重、挡土的钢筋混凝土墙体结构，其发展日臻完善。地下连续墙具有强度、刚度大，防渗止水性能好，耐久，无噪声，震动小，成墙垂直精度高、施工布置灵活。其既可用作临时性施工围护措施，又可作永久性结构，既可独立受力，也可与后浇混凝土结构结合共同受力，适应地层范围广，可作为各种大型基坑支护及地下结构；造墙性价比高等显著优点。将该新技术应用于水利应急工程可缩短工期，确保安全度汛，有其特殊的意义。本文结合揭阳市三洲拦河闸应急重建工程中的射水法地下连续墙施工，研究探讨该项技术的施工工艺原理等一系列技术问题，为类似工程提供借鉴和参考。

2.工程应用

2.1工程概况

三洲拦河闸位于榕江南河中游，是一宗以灌溉为主，结合供水、航运和发电等综合利用的大型闸坝工程，工程由左岸发电厂房、河中16孔拦河水闸、右岸船闸、左右岸连接土坝及引水涵等组成，为Ⅰ等大（1）型工程。水闸闸址区地表为第四系冲积层覆盖，其厚度一般10m～16m，下部为燕山三期花岗岩，风化剧烈。闸址区冲积层在两岸阶地表现为“粘性土—粗砂—粘性土—砂砾石”二元复合结构，上部粘性土厚一般2m～4m，砂层厚2m～3.5m，中部粘性土厚1m～3m，底部砂砾石厚2m～6.7m。在主河床区，堆积厚度为10m左右的粗砂、砂砾石层，其中上部粗砂、砾石一般呈松散～稍密状，为强透水层，下部砾砂、砾石层含泥质较多，呈稍密～中密状，为中等透水层。在左岸堤脚处地表上部为厚约4.2～6.7m的淤泥质土，底层高程‐2.6～4.1m，呈流塑～软塑状。考虑到施工进度确保安全度汛，同时兼顾结构安全可靠、经济合理等诸多特点，经过技术经济比较并优化，确定本水闸的闸前防渗采用400mm厚C25砼防渗墙；连接岛基础防渗采用600mm厚C25钢筋砼地下连续墙；拦河水闸防冲结构采用600mm厚C25钢筋砼防冲墙，施工时采用射水法施工。

射水法建造砼地下连续防渗墙就是通过装置，采用射流力量达到破坏地层结构的目的，同时利用成形器将地层进一步破坏并切割成设计要求的规格尺寸的槽孔。随后采用常规的方法，即水下砼直管浇筑进行槽孔内的砼直管浇筑工作，最后形成地下混凝土防渗墙体，其施工工艺包括了导墙修筑、泥浆制备和使用、成槽及清孔、钢筋笼制作及吊放、水下混凝土浇筑等，主要概括为造孔成槽和水下砼浇筑两大技术部分。目前，导管法水下砼浇筑工艺非常成熟，因而造孔成槽工艺成为了地下连续墙施工技术改进提高的关键。造孔成槽主要包括破土、固壁（维持孔壁稳定）、出渣和槽孔的连接等四个关键要素，其相互关联、相互制约，在一定程度上影响着墙体的最终质量。破土要根据土体强度确定水压力等指标，固壁则通过控制泥浆性能质量指标和水流流速来实现，出渣主要采用正、反循环两种方法来实现，槽孔的连接就是接缝连接。

3.施工工艺原理及质量控制

3.1导墙施工

导墙是本工程地下连续墙射水造孔前修筑的临时构造物，具有控制连续墙施工精度、储存泥浆、具备足够承载力、维持稳定液面等作用。本工程采用的导墙砼设计强度等级为C20，墙顶标高高出外地面标高15~20cm。

3.2泥浆制备

泥浆在地下连续墙射水造孔过程中起到护壁携渣、冷却机具和切土润滑等作用，本次施工采用膨润土、水、碳酸钠和CMC进行造浆。新制膨润土泥浆物理性能指标（如：比重、粘度、失水率、含砂率等）和配合比要符合要求，一般要求浓度不小于4.5%，密度不大于1.1g/cm3，pH值介于9.5~12间等。施工过程要经常检查，发现不合格要及时调整。

3.3成槽及出渣

槽孔施工采用跳孔方法进行。先进行Ⅰ序（或Ⅱ序）槽孔的建造，槽孔开挖结束后，进行砼浇筑；而后再进行Ⅱ序（或Ⅰ序）槽孔的开挖和砼浇筑工作，并按槽孔施工步骤安排施工。成槽对地下连续墙的施工质量起着至关重要的作用，因而控制好前后偏差和左右偏差（尤其是后者）是成槽质量控制的关键。射水成槽过程务必控制好槽孔的垂直度，成槽达到深度后检查槽段宽度及垂直度，并在成槽过程中根据不同地层变化提取岩样鉴定入岩情况，确保达到设计入岩深度，验收合格后进行清槽。成孔后要求槽孔孔壁平整垂直，孔位偏差不大于30cm，倾斜率不大于0.4%，深度和宽度均应满足设计要求。为防止塌孔，除了选择合适的泥浆配合比、控制冲孔水流流速和适当缩短单元槽段长度外，还应保证施工期间，槽内泥浆面不应低于导墙顶面0.3m，并有效地降低地下水位，保持槽内泥浆面高于地下水位0.5m以上。出渣主要是利用水泵及成型器中的射水喷嘴形成高速泥浆水流来切割破坏土层结构，水土混合回流，泥砂溢出地面（正循环）或利用砂砾泵抽吸出孔槽（反循环），溢出或抽吸出的与泥浆混合一起的土、砂、卵石等流入沉淀池沉淀，泥浆水循环利用。控制清孔换浆后1h的孔底沉淤厚度不大于1cm，孔内浆液密度、粘度、含砂量等技术指标符合要求，二期槽孔接头刷洗要求刷子、钻头不带泥屑，孔底沉淤厚度不再增大。

3.4钢筋笼制作及吊放

钢筋笼制作质量的好坏是连续墙质量控制的关键点，钢筋笼制作要在专用平台上闪光对焊主筋，钢筋笼尺寸、位置要准确，平卧组装，并按设计要求准确预埋钢筋和管线，严格控制平整度误差及各项指标偏差在允许的范围内。为确保钢筋笼的顺利吊运，务必严格保证钢筋笼的刚度，在纵向钢筋桁架吊点与主筋平面之间焊上斜向拉筋。支撑点预埋件为钢板预埋件，钢板运到现场后进行气割加工，并将锚固钢筋焊在其上，钢筋笼加工成型后将预埋钢板焊接在地下连续墙的水平钢筋外侧，土方开挖时将砼保护层凿除后露出钢板。本工程钢筋笼分为两段制作吊放，以避免长度较大所带来的施工困难，入槽后控制钢筋笼定位偏差为：标高±5cm，垂直墙轴线方向±2cm，沿墙轴线方向±7.5cm。

3.5水下砼浇筑

为保证混凝土强度符合要求，应通过配合比试验确定施工配合比，水泥、Ⅱ级粉煤灰、中砂、石、水、FDN‐4用量符合要求，28d龄期砼强度及指标值均满足设计要求。在清孔合格后4h内开始浇筑砼，采用履带式吊车起吊混凝土料斗，用3根f250导管进行浇筑，开导管时采用预制圆柱形砼隔水塞用8#铁丝吊于导管口，其上覆盖砂浆层，待砼浇筑达一定量后剪断铁丝，混凝土塞下落并埋入底部砼中。在整个浇灌过程保证导管埋入混凝土深度不小于1m且并控制在2~4m，混凝土面上升速度不小于2m/h，中途停歇时间在30min内，并在6h内浇完，导管间距不大于3m，与槽段两端距离不大于1.5m，为保证地下连续墙顶端砼质量，浇灌顶面标高应比设计标高高出50cm。

3.6墙体接头方式

混凝土单槽板之间的接头处理的关键，就是要求做到接头平整严密，达到防渗要求。本工程地下连续墙接头连续墙的接头采用接头管形式。吊放钢筋笼前，在未开挖槽段一端紧靠土壁安放接头管，阻挡混凝土与未开挖槽段土体粘合，并起到浇灌混凝土侧模作用。浇灌混凝土时，要经常提动接头管，待混凝土初凝后逐渐拔出接头管，在浇灌段端部形成半圆形的混凝土接合面。采用接头管的形式，减少了墙块之间的接缝数量，提高了接缝的平整度，达到了更好的防水效果。

4.地下连续墙混凝土质量检验

本工程地下连续墙C25混凝土强度试验强度值为29.1~42.2Mpa，平均值、离差系数、强度保证率均符合要求；通过围井试验检测防渗效果，抗渗试件达到W8抗渗等级。同时随机抽取20%的槽段进行钻孔抽芯检测，结果表明砼芯样完整光滑，无夹层，拼接性好，粗骨料与砂浆胶结良好，强度值符合要求。在内衬墙施工过程中，在基坑四周和连续墙墙身布置了观测点，定期进行观测，发现墙身最大变形为22mm，最小变形为90mm，均在允许变形范围内，无整体变形和下沉现象，本连续墙单元工程验收全部合格，施工质量优良。

5.结束语

射水法建造的混凝土地下连续防渗墙具有施工速度快，墙的厚度薄，槽孔壁稳定形体好，防渗效果好，耗用水泥量少，投资省，性价比高，操作简单，应用广泛等显著优点。在本工程射水法建造地下连续墙的施工过程中，克服了工程工期紧等困难，通过有效的施工组织管理和质量控制措施，保证接缝的质量，使地下连续墙成型的槽孔孔壁稳定，浇筑的混凝土墙面平整，垂直偏差小，整体防渗性能好，造墙工效高，工程造价低，经济效益显著，兼顾了施工进度确保安全度汛，保证工程项目的顺利开展。