人工槽孔防滲墻在南河橡膠壩施工中的應用

李春英

（水利部河北水利水電勘測設計研究院，天津300250）

1 工程概況

南河橡膠壩位于秦皇島市青龍縣南河城區段，是當地為改善水資源條件及城鎮生態景觀，結合現場地形地質條件而修建的一項水利工程。一期工程包括4道橡膠壩，由上游至下游分別為一壩、二壩、三壩和四壩，壩軸線與河道垂直，樁號分別為2＋080、2＋420、2＋840和3＋350，壩長分別為41，50，55，55m，壩高分別為2.2，2.6，3.9，3.9m，設計蓄水位分別為239.2，237，234.7，230.9m。 工程建成后可使南河城區段形成1650m長的4級連續水面景觀，水面面積9.8萬m2，蓄水總庫容13.3萬m3。

橡膠壩主體工程由壩體、鋪蓋、消力池、兩側岸墻和庫區防滲系統5部分所組成。庫區防滲系統包括壩基防滲墻和左岸防滲墻2部分。壩基防滲墻位于壩前鋪蓋上游齒墻底部。庫區右岸為弱透水性基巖，是一道天然的防滲屏障。左岸防滲墻由樁號1＋131～3＋331，連續長度2200m。

由于受工期和資金限制，2008年僅完成了4座橡膠壩的主體工程和鋪蓋防滲墻，以及左岸防滲墻三、四壩區間2＋520～3＋350長830m墻段。從試運行情況看，三壩、四壩蓄水正常，說明已建防滲墻效果不錯，而一壩、二壩庫區滲漏嚴重，左岸地勢較低地面出現滲水，影響附近居民的正常生產和生活。為此決定一、二壩區間剩余的左岸防滲墻墻段明年實施。

2 工程地質條件

南河城區段總體走向由西向東，河道寬度40～100m，河底縱坡0.4%～0.8%。河道南側為陡峭山坡，北側為縣城居民區。南河為季節性河流，僅在雨季短期行洪，河道地下水埋深為0.7～4.8m。

根據地質勘探資料，工程區域除左岸路基和右岸山溝局部為素填土外，壩基所在的河道地層基本屬于巖、土雙層結構。土層巖性主要為礫石、壤土或礫石土，層厚1～7m；巖石層為花崗片麻巖，其中全風化帶厚1.1～12.9m，強風化帶厚0.8～8.4m。 根據抽水試驗，礫石土屬于強透水層，滲透系數為3.6×10－2cm/s。花崗片麻巖全風化帶滲透系數為2.7×10－4～3.3×10－6cm/s， 平均值為5.6×10－5cm/s，屬弱透水性；強風化帶滲透系數為2.3×10－4～3×10－5cm/s，平均值為1.1×10－4cm/s，屬弱～中等透水性。

3 左岸防滲墻剩余墻段設計方案選擇

已建防滲墻墻厚0.5m，采用液壓抓斗配合沖擊鉆造孔（槽孔）、泥漿護壁、導管澆筑混凝土的施工工藝。對于砂礫石地基，采用沖擊鉆造孔，缺點是對地基振動較大。由于工程現場距居民區較近，考慮到施工對周邊居民的干擾，業主要求改變左岸防滲墻剩余墻段的施工方法。

3.1 施工方法選擇

3.1.1 槽孔支護法

槽孔支護法修筑的防滲墻在平面上是由矩形槽孔串連形成，適用條件為埋深較淺的砂礫石層。槽孔是邊挖邊襯形成的，槽孔長度5～10m，槽孔內徑根據人工開挖時操作空間的要求取1.2m，槽孔內設置橫向支撐，每循環進尺控制在1m；槽孔支護采用常規混凝土，配以少量鋼筋，其厚度根據開挖深度一般為15～25cm，跳倉施工。四川成都院在修建岳池縣富流灘電站工程時曾采用過。

3.1.2 圍井支護法

圍井支護法修筑的防滲墻在平面上是由圓形圍井串連形成，適用條件為埋深較淺的砂礫石層。圍井是邊挖邊襯形成的，為防止井壁坍塌每循環進尺控制在1m左右；圍井的支護采用常規混凝土，配以少量鋼筋，其厚度根據開挖深度一般為15～25cm；圍井內徑根據人工開挖時操作空間的要求取1.2m；跳倉施工。上個世紀70年代保定地區在龍門水庫和王快水庫加固工程中采用過。

槽孔支護法施工空間較大，有利于排水和施工機具的布置，防滲墻厚度均勻，防滲效果好，故予以推薦。

4 人工槽孔防滲墻

南河城區段二壩上游左岸防滲墻軸線布置在距護岸擋墻外緣3m的位置。槽孔分段長度為5m，凈寬1.2m，槽壁支護混凝土厚度15cm。橫向支撐采用斷面20cm×20cm的預制混凝土柱，水平間距1.5m。防滲墻墻頂低于護岸高程0.5m，墻底嵌入基巖深度1m，防滲墻深度7～9.8m。

5 人工槽孔防滲墻施工要求

5.1 導向槽口板

施工前修筑導向槽口板。槽口板采用“┓┏”形現澆混凝土，高度取0.4m，寬度根據地面設備的要求確定。槽口板應直立、穩固、位置準確。

5.2 槽孔開挖

開挖主要利用風鎬、十字鎬及其他輔助工具，出渣采用卷揚機、吊藍等。開挖時應注意排水，保證開挖和護壁混凝土澆筑為干場作業。槽孔孔壁應平整垂直，防止偏斜，不應有梅花孔、探頭石和波浪形小墻等。槽孔中心線與垂直度允許偏差不大于5cm；孔斜率不大于0.4%。開挖結束后，應對槽位、槽深、槽寬，嵌入基巖深度、孔斜等進行全面檢查。檢查合格后，方可進行護壁。

5.3 槽壁支護

槽壁支護是人工開挖防滲墻的關鍵技術之一，每向下開挖一定深度就護壁一次，當護壁達到一定強度后繼續往下施工。護壁采用厚15cm的鋼筋混凝土，鋼筋為HPB235Φ8，間距15cm，水平向護壁之間的鋼筋預留搭接長度不小于10cm。上下護壁之間不搭接。壁間橫向支撐預制混凝土梁，配筋4根HPB235Φ12，箍筋Φ6＠100。支撐梁兩端預留搭接長度10cm。一序槽護四壁，二序槽護兩壁。護壁支模時應考慮排水，防止混凝土澆筑時因細顆粒流失而產生蜂窩。模板拼裝應平整，以減少拼縫部位的錯臺和凸棱。護壁混凝土等級可采用二級配C20W4F100，水灰比宜小于0.55，澆筑坍落度為4～8cm，初凝時間不小于6h，終凝時間不大于24h，干密度不小于2380kg/m3。為加快施工進度，可摻加早強劑。

5.4 墻體混凝土澆筑

墻體混凝土等級采用C10W6F100，水灰比宜小于0.65，坍落度18～22cm，初凝時間和終凝時間同上，干密度不小于2100kg/m3，彈性模量不大于1.75×104N/mm2。

槽孔混凝土澆筑應在地下水位穩定后進行。混凝土澆筑采用水下直升導管法，導管內徑以20～25cm為宜。槽內使用兩套以上導管時，間距不得大于3.5m。一期槽端的導管距孔端宜為1～1.5m，二期槽端的導管距孔端宜為1m，當槽底高差大于25cm時導管應布置在控制范圍的最低處。導管的連接和密封必須可靠，導管底口距槽底應控制在15～25cm范圍以內。開澆前，導管內應置入可浮起的隔離塞球，開澆時先注入水泥砂漿，隨即澆入足夠的混凝土，擠出塞球并埋住導管底端。管埋入混凝土的深度不得小于1m，不宜大于6m。混凝土面上升速度不應小于2m/h。混凝土面應均勻上升，各處高差應控制在0.5m以內。至少每隔30min測量一次槽孔內混凝土面深度，至少每隔2h測量一次導管內混凝土面深度，在開澆和結尾時應適當增加測量次數，并及時填繪混凝土澆注指示圖，以便校對澆注方量。槽孔口應設置蓋板，避免混凝土散落槽孔內。

5.5 相鄰槽孔混凝土連接

一、二序槽孔間混凝土應可靠連接。二序槽孔施工時，應鑿除一序槽孔側壁上的土塊、石塊并清理干凈，刷水泥砂漿一層，連接好搭接鋼筋，澆筑護壁混凝土；待槽孔挖好驗收合格后再澆筑槽孔混凝土。

5.6 新建防滲墻與已建防滲墻的連接

新建左岸防滲墻與已建鋪蓋防滲墻在平面上呈“┣”形連接，相接處的老混凝土面要清理干凈，刷水泥砂漿一層，再澆筑新混凝土。

6 結語

（1）南河橡膠壩左岸防滲墻三、四壩之間墻段的施工，由于采用沖擊鉆對周邊居民干擾較大，要求一、二壩墻段施工時改變施工方法。

（2）對于埋深較淺的砂礫石土層人工槽孔支護法是一種經濟而又合理的選擇。

（3）為保證槽壁的穩定施工中應遵循短進尺、快護砌的原則。

［1］SL 174—96，水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規范［S］.

［2］SL 55—2005，中小型水利水電工程地質勘察規范［S］.

［3］DL—T 5144—2001，水工混凝土施工規范［S］.

［4］白永年.中國堤壩防滲加固新技術［M］.北京：中國水利水電出版社，2001.

［5］陸吾華.橡膠壩設計與管理［M］.中國水利水電出版社，2005.

［6］鐘永明.防滲墻人工施工技術［R］.四川水利水電勘測設計研究院勘察分院，2008.