防滲墻體間的搭接處理及特殊工藝研究

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摘    要：各種工法在長江重要堤防隱蔽工程中采用，由于成墻原理不一樣，在成墻體搭接時容易產(chǎn)生分叉等問題。經(jīng)過近幾年的實踐，得出：當(dāng)采用分期施工，如用抓斗法施工一二期槽孔，應(yīng)采用接頭管法，如用射水法施工一二期槽孔，應(yīng)采用沖切法；當(dāng)采用順序施工，其槽段間混凝土段連接，拉槽法應(yīng)采用無接縫澆筑法平接；對于接頭或合龍口部位應(yīng)盡量選擇地質(zhì)條件較好，相對隔水層較淺的部位，這樣才能保證防滲墻體間的搭接質(zhì)量。
    關(guān)鍵詞：防滲墻 接頭 裂縫 處理
 

    水利部長江水利委員會長江巖土工程總公司，近幾年來先后承建了長江重要堤防隱蔽工程武漢沿江大堤（7）標、粑鋪大堤防滲工程（1）標、岳陽防滲工程民生垸（2）標、日本政府無償援助鋼板樁長江堤防加固示范工程荊州觀音寺堤段和洪湖燕窩鋼板樁防滲工程、洪湖田家口和湖南南縣干堤防滲加固工程等1010余項具有一定社會影響的水利施工項目，采用的工法涉及射水法、抓斗法、高噴灌漿、深層攪拌法和拉槽法。在工程實踐中，只要能根據(jù)地層合理選擇好工法，嚴格按設(shè)計要求和技術(shù)條款加強質(zhì)量控制，各種工法在相應(yīng)的深度內(nèi)均能較好地起到防滲作用。
    一、各種工法成墻墻體間搭接問題
    要確保各種工法成墻墻體間搭接可靠，各種墻體間搭接對策應(yīng)如下：
    1、水泥土防滲墻與射水法塑性混凝土防滲墻
    采取平搭接（見圖1），即兩種工法墻由水泥土工法墻向塑性混凝土防滲墻對接，對接軸線偏差小于3cm，對接前水泥土工法提前調(diào)整對接最后一板墻位置。以對接縫為中在墻堤臨江面平行搭接長度10ｍ水泥土防滲墻。平行搭接墻之間應(yīng)保證結(jié)合緊密。
    2、水泥土防滲墻與拉槽法塑性混凝土防滲墻搭接
    取預(yù)留搭接孔槽法（見圖2）處理墻對接，可保證連接處墻體質(zhì)量，對接軸線偏差小于2cm。

 
 
 
圖1　平搭接示意圖
 圖2　水泥土與拉槽法對接示意圖
 

    3、射水防滲墻與拉槽防滲墻搭接
    采用拉槽機施工第一槽孔時預(yù)留一隔離孔與射水墻最后一槽板對位搭接。
    4、拉槽機與拉槽機之間搭接
    若相向施工，采用先期施工的拉槽機澆筑第一槽板時預(yù)留一隔離孔，作為后面施工的拉槽機的進刀槽；相對施工則最后一槽孔其中一拉槽機只拉槽不澆筑提前退場，所拉槽孔為另一機的進刀槽。
    5、射水法相鄰槽段間的搭接問題
    為保證一二期槽孔的搭接可靠，應(yīng)做到如下幾點：一是孔距的標記做在鋼軌上，應(yīng)清晰準確，誤差控制在5ｍｍ以內(nèi)，每次移動定位要對準標記。二是沖切槽孔過程中要保持鋼絲繩及成形器的鉛直及成形器鉛直位置穩(wěn)定。三是施工雙序孔時應(yīng)打開側(cè)向噴嘴，保證其不被堵塞，射流壓力控制在0.35～0.4MPa。
    6、水泥土樁間與樁間的搭接
    施工中樁與樁之間的搭接間歇時間不應(yīng)大于24ｈ，如因特殊原因超過上述時間，應(yīng)對最后一根樁空鉆留出樨頭，以待下一批進行搭接，如間歇時間太長，與后續(xù)樁無法搭接，應(yīng)采用局部加樁或注漿措施進行處理。
    7、防滲墻與江堤橫穿管道的接合部位的問題
    江堤橫穿管道有供水、排水等其他設(shè)施的管道，為了保證防滲墻的連續(xù)性，當(dāng)與管道相交時，采取高噴灌漿措施對上下地層進行封閉處理，在進行高噴灌漿布置時應(yīng)按有關(guān)高噴灌漿與防滲墻的連接處與建筑物的有關(guān)技術(shù)要求進行處理，其具體的孔位布置是：高噴灌漿孔與防滲墻的最大距離不大于0.4ｍ，在必要的情況下可沿防滲墻軸線左右各增加一孔，以保證與防滲墻更好的連接，在與管道相交時，高噴灌漿孔應(yīng)盡量靠近管道，在必要情況下應(yīng)沿防滲墻軸線左右各增加一孔，以保證與管道下面的防滲墻連接成一體，達到防滲效果。
    8、防滲墻與其他建筑物的搭接問題
    當(dāng)防滲墻的軸線與有關(guān)建筑設(shè)施交叉時，亦應(yīng)改變防滲施工措施來達到防滲效果；當(dāng)與堤頂建筑物相交時，應(yīng)改變防滲墻的軸線，繞建筑物進行防滲處理，當(dāng)與過車或過人閘口相交時，同樣采用高壓噴射灌漿的方式達到防滲目的，在進行高壓噴射灌漿布孔時，應(yīng)按規(guī)定要求，增加與塑性混凝土防滲墻搭接長度。
    9、鋼板樁合龍問題
    合龍是鋼板樁施工過程中的一個技術(shù)難點，合龍施工對合龍前插打的鋼板樁質(zhì)量要求較高，對這一部分樁的質(zhì)量控制是合龍成功與否的關(guān)鍵。同時根據(jù)施工場地不同的地質(zhì)條件選擇最佳的合龍點、編制合龍鋼板樁的焊接工藝、挑選參加合龍施工的主要人員等都有明確的要求。
    （1）合龍點選擇
    合龍點選擇在標貫擊數(shù)較小，地質(zhì)條件好，打樁阻力小，深度較淺的部位。這樣其法向和軸向傾斜度均易保證，便于鋼板樁合龍施工。
    （2）控制合龍口處鋼板樁垂直度
    首先在距合龍口兩側(cè)還剩30余根鋼板樁時，便嚴格控制鋼板樁的傾斜度，每插打一根鋼板樁就應(yīng)測量軸向及法向傾斜度，并根據(jù)傾斜度累積增加的規(guī)律及已有的施工經(jīng)驗，預(yù)計最后幾根樁的傾斜度。為確保合龍口處鋼板樁的垂直度，在距合龍口還剩幾根樁時便下一根異形鋼板樁，將樁的軸向傾斜度糾正為負數(shù)，然后打樁至合龍?zhí)帲蛊漭S向及法向傾斜度均控制在0～0.2％之間。
    （3）確定合龍鋼板樁尺寸
    根據(jù)合龍口的形狀確定合龍樁的尺寸，首先測量合龍口的寬度，12ｈ后，再復(fù)測一次，目的是讓合龍口各樁（向自由端）釋放插打嵌合過程中的內(nèi)力和位移，待其充分釋放后再測合龍口寬度。按最終實測的合龍口寬度焊接一根合龍樁試樣，將試樣在合龍口處試插，若試樣能在兩相鄰樁鎖口中上下自由活動，即可確定合龍鋼板樁的加工尺寸。
    （4）施打合龍鋼板樁
    為了使合龍鋼板樁能順利與相鄰樁的鎖口相互咬合，插打前應(yīng)使合龍鋼板樁兩側(cè)樁高度不同，以便合龍鋼板樁的鎖口可先與高樁套好，再與低樁的鎖口套好。鎖口套好后，緩慢施打合龍鋼板樁至設(shè)計樁頂高程。
    二、堤頂裂縫預(yù)防與處理
    根據(jù)以往施工經(jīng)驗，在堤頂建造塑性混凝土防滲墻時，可能會引起大堤沿防滲墻軸線產(chǎn)生裂縫。產(chǎn)生裂縫的堤段一般是新近加高培厚的堤段，主要原因是堤身密實度不夠，堤身質(zhì)量較差，該類堤段一般不宜作堤身防滲墻，應(yīng)采用堤基防滲墻結(jié)合堤身土工膜斜墻防滲。若進行堤身防滲，應(yīng)加強預(yù)防和處理。
    1、預(yù)防與處理措施
    （1）改善固壁泥漿性能，采用優(yōu)質(zhì)膨潤土制漿，嚴格控制泥漿比重、粘度、靜切力、泥餅厚度等技術(shù)參數(shù)，適當(dāng)摻加增強漿液粘滯度的外加劑。
    （2）盡量縮短成槽時間，減少施工中裂縫的產(chǎn)生。
    （3）成槽作業(yè)過程中，對已成槽段適時進行擾動，避免出現(xiàn)泥漿離析改變性能現(xiàn)象。
    （4）完善泥漿凈化系統(tǒng)，保證成槽全過程槽內(nèi)泥漿質(zhì)量，及時廢棄不合格漿液。
    2、堤身裂縫處理方法
    1）在裂縫末端設(shè)減壓井，以約束裂縫的進一步發(fā)展。
    2）沿裂縫下挖深1ｍ（底寬0.5ｍ）的置換槽，回填黏土夯實。
    3）對于縫面愈合不良時采用套管灌粘土水泥漿，控制灌漿壓力不超過0.5kg/cm2。
    4）出現(xiàn)裂縫部位局部鋪設(shè)復(fù)合土工膜加固。
    5）對坡面采取斜面碾壓。
    三、軟弱地層的施工工藝
    軟弱地層水位較高，土體含水量較豐富，土體為軟塑狀黏土、有機質(zhì)黏土夾砂壤土、壤土透鏡體，標貫擊數(shù)3～5，土體較松軟，承載力低。易發(fā)生較強烈的塑性變形，形成縮孔。我們研究認為槽壁出現(xiàn)縮孔現(xiàn)象，有下列規(guī)律：
    （1）槽壁失穩(wěn)多發(fā)生在淺部，很少有超過10ｍ者。
    （2）槽壁失穩(wěn)與施工機械在某處的連續(xù)工作時間關(guān)系很大，只要機械運轉(zhuǎn)正常，以每天2延米以上的成槽速度通過，槽壁極少出現(xiàn)險情。
    （3）槽壁失穩(wěn)出現(xiàn)在雨天和漏水浸泡處。
    （4）槽內(nèi)漿面因嚴重漏失而急劇下降時，槽壁必然垮塌，一般漿面不應(yīng)低于槽口0.5ｍ。
    研究還認為在該地層造成槽壁不穩(wěn)的主要因素有：
    （1）局部土體的變形，某些軟弱夾層受上覆壓力的影響向槽內(nèi)緩慢擠出，可能引起軟層上部地層的破壞，使槽段楔形變形。
    （2）施工機械的外荷載，特別是機械在一個地方長時間的振動?也會影響槽段的穩(wěn)定。
    （3）槽內(nèi)泥漿面的波動，漏漿而引起漿面的急劇下降。
    施工中為減小縮孔應(yīng)采取如下措施：
    （1）采用優(yōu)質(zhì)泥漿，提高泥漿的比重，優(yōu)質(zhì)泥漿比重可由梅耶霍夫經(jīng)驗公式求得。
    （2）在泥漿中加入重晶石粉，平衡地層壓力。
    （3）加寬刀齒，擴槽系數(shù)為10％左右。
    （4）加密枕木，減少地表比壓。
    （5）縮短槽孔裸露時間，減少澆筑隔離長度，盡快澆筑。
    （6）鋪墊枕木前，應(yīng)壓實地面；盡量避免重型機械在槽孔附近通行，不允許在槽口兩側(cè)堆放重物。若出現(xiàn)坍孔現(xiàn)象，應(yīng)迅速采取措施處理：盡快補充大量泥漿，以穩(wěn)定孔壁；回填適量的黏土，平衡孔壁土壓力；投放適量水泥封底堵漏。
    四、砂卵石層的施工工藝
    在砂卵石層及礫質(zhì)土的施工，根據(jù)設(shè)計要求?進場后先進行每50ｍ一個先導(dǎo)孔勘探，局部地層條件變化較大的部位加密先導(dǎo)孔，編制地質(zhì)剖面圖分析砂卵石及礫質(zhì)土的空間分布。
    對于淺層（4ｍ以內(nèi)）采用挖掘機沿軸線挖除礫質(zhì)土，再填土平整成槽機工作平臺，填筑土嚴格按照土料填筑技術(shù)要求分層（填筑每層厚30cm）分段回填夯實，利用挖掘機將土料填入槽內(nèi)并利用鏟斗錘擊，對于鏟斗錘擊有困難可使用蛙式夯及人工夯相結(jié)合。減少淺層砂礫石含量對于深部小于200ｍｍ的卵礫石，由于刀具的傾角可以自由調(diào)節(jié)，采取先垂直拉槽一定距離后再將刀具傾斜75°斜拉槽，讓礫石下落，用特制小鉤鉤出或用氣舉反循環(huán)上返出，部分可以擠入槽兩側(cè)。
    五、防滲墻沿軸線轉(zhuǎn)彎施工處理方法
    （1）深層攪拌法施工由于是步履方式移動，可以適應(yīng)任何彎曲堤勢的連續(xù)墻體施工，施工中注意相切最小墻厚滿足設(shè)計要求。
    （2）射水法施工由于機械布置在軌道上，沿軌道施工，軌道最小半徑約為300ｍ。當(dāng)?shù)虅輳澢∮?00ｍ時，采取斷開軌道，形成墻體折線，可保證墻體連續(xù)性，達到任何角度的施工。
    （3）拉槽法施工機械布置在軌道上，沿軌道施工，軌道最小半徑約為300ｍ。當(dāng)?shù)虅輳澢∮?00ｍ時，采取斷開軌道，增打刀具孔，變換刀具方向從而形成墻體折線轉(zhuǎn)彎，可保證墻體連續(xù)性，達到任何角度的施工（詳見下面示意圖4）。

 
 
 
圖3　射水法建彎折墻示總圖
 圖4　拉槽法建彎折墻示意圖
 

    六、墻底高程變化處的施工處理
    LC－2型拉槽機具有可連續(xù)變化垂直深度的刀具。完全能滿足設(shè)計對墻底高程的需要。施工處理方法如下：
    （1）當(dāng)墻底高程由深變淺逐漸變化時，可無級調(diào)整刀具與地面的夾角或減少刀具長度，達到任意減少墻底高程的要求。
    （2）當(dāng)墻底高程由淺變深逐漸變化時，可調(diào)整刀具與地面的夾角或增加刀具長度，刀具下端設(shè)置有特殊加深墻槽底深度的刀齒，達到任意加深墻底高程的要求。
    （3）當(dāng)墻底高程突變，由深變淺時，可調(diào)整刀具與地面的夾角或減少刀具長度，達到減少墻底高程的要求。
    （4）當(dāng)墻底高程突變，由淺變深時，可在突變加深點施工刀具安裝孔達到增加的深度，而后在孔內(nèi)下入相應(yīng)長度的刀具，達到加深墻底高程的要求。
    七、結(jié)束語
    通過近幾年的施工研究，我們對防滲墻施工積累了豐富的經(jīng)驗：當(dāng)采用分期施工，如用抓斗法施工一二期槽孔，應(yīng)采用接頭管法，如用射水法施工一二期槽孔，應(yīng)采用沖切法；當(dāng)采用順序施工，其槽段間混凝土段連接，拉槽法應(yīng)采用無接縫澆筑法平接；對于接頭或合龍口部位應(yīng)盡量選擇地質(zhì)條件較好，相對隔水層較淺的部位，這樣才能保證防滲墻體間的搭接質(zhì)量。今后要推廣無接縫搭接，提高堤防施工機械設(shè)備自動化程度，使堤防科技更上一層樓。