框格式地下連續墻在水電站除險加固中的應用

□劉琳琳□董永霞□王耀軍（商丘市水利建筑勘測設計院；黃河勘測規劃設計有限公司）

?

框格式地下連續墻在水電站除險加固中的應用

□劉琳琳1□董永霞1□王耀軍2（1商丘市水利建筑勘測設計院；2黃河勘測規劃設計有限公司）

摘要：天橋水電站除險加固工程基坑開挖過程中發生滲透破壞，基坑塌陷難以下挖，設計者另辟蹊徑采用框格式地下連續墻作為基坑開挖過程中的臨時性擋土墻。該擋墻在開挖過程中既承擔側向水壓力、土壓力等水平向荷載，又承受頂部的垂直向荷載，此類工程措施在國內及水利水電行業內未見報道。文章主要介紹了框格式地下連續墻的主要結構特點、技術難點，供類似工程參考。

關鍵詞：框格式地下連續墻；擋土墻；應用

1　工程概況

天橋水電站于1978年建成投產，后經有關部門鑒定為泄洪能力偏低，列入除險加固工程范圍。除險加固主要內容包括新建兩孔泄洪閘和四個排沙底孔，同時對土壩進行加高。壩頂高程均為838 m。2009年3月開工建設，2012年12月完工。

在基坑開挖期間，泄洪排沙閘下游基坑開挖到約814.50 m高程，開挖邊坡塌陷，集中滲漏和圍堰變形較為嚴重。綜合分析，現場發生上述情況，主要是由滲透破壞、淤積物固結沉降變形和抗滑穩定等因素所引起的，其中滲透破壞為主要原因。基坑難易繼續下挖，但是下游基坑仍要繼續下挖以形成永久過流面。經過多方論證，對下游消力池右岸墻采用了新的設計方案。即：下游消力池右岸墻的基礎開挖不再進行；在現有高程822～815 m范圍內抬高右岸一線的混凝土建筑物建基面高程；建基面以下采用鋼筋混凝土地下連續墻框格墻布置形式，建基面以上仍按常規混凝土擋墻設計，在具備開挖條件后再完成地下連續墻左側的貼坡擋墻基礎及消力池本身的開挖。

2　下游消力池右岸墻的整體結構布置

消力池右岸墻由框格式地下連續墻和連續墻頂部框格蓋重及臨水側貼坡擋墻三部分組成。地下連續墻的豎向鋼筋伸入上部框格蓋重的底板，上部框格蓋重和左側貼坡擋墻相連部分通過鋼筋連接，三部分連成一個整體，共同組成下游右岸墻。頂部框格結構和臨水側貼坡擋墻設沉陷縫，共分10段，段長不等。擋墻底部與基巖接觸面布φ25錨桿增強穩定性。815 m以上混凝土框格結構蓋重，寬15 m，頂高821 m。貼坡擋墻816.20 m以下為重力式，816.20 m以上為扶壁式。扶壁間距與框格結構隔墻一致。扶壁后填料與框格結構內回填砂礫石。剖面圖見圖1。

圖1　下游消力池右岸墻剖面圖

3　地下連續墻布置及結構

根據現場地質條件和實驗情況，經設計優化后，地下連續墻總體布置為框格形式。結合開挖后基巖出露情況，框格混凝土地下連續墻共長136 m，寬15 m。順河流向設置3道鋼筋混凝土連續墻。其中臨河側2道并排，分別厚0.80 m，1 m，背側一道厚0.80 m。臨河側與背河側墻間距15 m。垂直河向每5.80 m設置素混凝土隔墻一道，厚1m。地連墻根部深入基巖1 m，頂部高程815 m。地下連續墻最小深度7.50 m，最大深度17.50 m，從上游至下游逐漸加深。其平面布置及縱剖面布置見圖2、圖3。

圖2　框格式地下連續墻平面布置圖

圖3　框格式地下連續墻縱剖面圖

4　框格式擋墻的主要技術難點

4.1成槽

連續墻施工之前，先做了試驗段，實驗結果成槽困難，坍塌頻現。影響槽壁穩定性的主要因素有地基土質條件、泥漿性質、地下水位、地下連續墻的開挖形狀、施工過程等。，為了能順利成槽，設計者針對工程塌方的主要原因是地下水位高、地基土質條件差的特點，對混凝土地下連續墻兩側淤積土采用高壓旋噴置換處理，提高地基土的穩定性，同時為減少土壓力，對框格墻內部810 m以上淤泥質土部分進行局部砂土置換。高噴置換處理后效果很明顯，成槽過程中蹋方明顯減少，順利成槽。

4.2接頭處理

地下連續墻雖稱為連續墻，但受鋼筋混凝土連續墻施工工藝的限制，必須將連續墻分為若干墻段分段施工。在先行墻段施工時，多在墻段兩側設置接頭裝置以形成良好的接頭，避免形成滲漏水的途徑或者強度薄弱點。常規的地下連續墻接頭按受力狀態不同，有柔性接頭、半剛性接頭和剛性接頭三種類型，但是無論哪種接頭類型施工起來都需要復雜的工藝。復雜的接頭處理，一方面會增加施工難度，延長工期，另一方面框格連續墻有“一”、“T”“┛”形多種接頭，可借鑒經驗極少，對施工單位的施工技術要求更高。

順水流向三道地連墻按常規地下連續墻施工工藝分段，5.80 m一個槽段。槽段間接頭不做特殊處理。此種情況下整面地下連續墻不能整體承受水平向荷載，基本靠單片施工墻段承受水平向荷載。為增加單片墻的承載能力和提高槽段間接頭處薄弱環節的強度，設計者采取了以下兩種措施。一方面在順水流向，即施工期間的臨空側并排設置兩道地下連續墻，兩道地下連續墻的接口互相錯開布置；另一方面在每段5.80 m長的單片墻體的中間部位設置隔墻，使臨水側和背水側兩道順水流向地連墻與隔墻，形成“工”字形結構。隔墻與地連墻之間的“T”形接頭，靠后期的消力池側開挖完成地下連續墻暴露之后，在接頭部位設置錨桿連接。這樣兩道并排墻接頭錯開，避免了接頭處的強度薄弱，隔墻的設置也有效的分解降低了單片墻體承受橫向荷載的荷載峰值。

4.3左側消力池開挖期地下連續墻的安全保證措施

在框格式地連墻臨水側即消力池側開挖形成臨空面后，為防止左側臨空的地連墻在側向土壓力及水壓力作用下出現“鼓肚子”或墻體強度不足現象，保證工程安全，我們根據天橋工程實際情況，從設計與施工兩個方面進行考慮采取了多種措施。

設計方面，采取了以下措施：地連墻底部嵌巖1 m深；臨空側地連墻并排做兩道，兩道墻接頭錯開；地連墻頂部加做常規框格式空箱做蓋重；地連墻框格內部高噴灌漿，局部砂土置換，以降低框格內土壓力；在地連墻臨空面設排水孔，降低墻后水壓力；開挖期間在地連墻橫向隔墻部位打速凝錨桿，更快更好的保證框格式地連墻的一體性。

施工方面，結合天橋框格式地連墻的特點，采取以下措施：開挖過程中做好安全監測工作，一旦發現變形過大或速度過快，應立即停止開挖，并采取回填等必要措施，確保框格式擋土墻的安全；開挖時分層分段開挖，框格式地連墻擋土高度從上游到下游逐漸變大，開挖時從上游開始分層分段開挖；開挖過程中，排水孔及錨桿支護及時，錨桿宜采用帶錨頭速凝錨桿，并對錨桿施加一定預應力；開挖完成后，應及時澆筑第一層混凝土，盡量縮短地連墻凌空側的凌空暴露時間，快速降低地連墻承受橫向荷載的實際高度，確保工程安全。

5　地下連續墻的施工順序及要求

為保證消力池開挖時，框格地下連續墻的安全，消力池右岸一線總體施工順序確定為：混凝土地下連續墻施工→框格墻內高噴施工→地下連續墻上部混凝土結構施工→上部框格墻內部回填→安全監測→右岸墻開挖（錨桿及排水孔同時施工）→右岸貼坡混凝土澆筑。右岸墻開挖時從上游至下游分層分段進行，3 m一層；直徑為28 mm的支護錨桿長度6 m，從高至低間距0.80 m布置打入每道橫向地連墻內；直徑為110 mm的排水孔間排距3 m布置在錨桿之間。

施工過程中，對框格式地連墻的變形進行監測，一旦發現異常，應立即停止施工，并采取回填、減載等必要的措施進行處理。

6　連續墻成墻質量

連續墻成墻之后，根據消力池側開挖暴露出來的墻面外觀，肉眼可看到極個別的部位有保護層脫落、鋼筋外漏現象，墻體基本均勻密實，墻體接頭處不存在明顯缺陷。通過鉆孔取芯檢查和試驗，未發現混凝土離析和墻體夾泥等質量缺陷，混凝土強度及其他設計指標均滿足設計要求。

7　結　語

地下連續墻作為基礎處理的一種工程措施，在水利水電工程中主要還是用做基礎防滲——防滲墻，用于其他目的的地下連續墻并不多見。工程采用框格式地下連續墻作為基坑開挖過程中的臨時性擋土墻，不但承受頂部結構的豎向荷載更重要的是承受墻后側向土壓力及水壓力，國內未見其他報道。框格式地下連續墻在天橋水電站基坑開挖中作為擋土墻的成功應用，拓展了地下連續墻在我國水利水電工程中的應用范圍，豐富了水利水電工程基坑開挖臨時性支護和深厚覆蓋層基礎處理方法，作為一種重要的基坑支護技術可以減少開挖量，縮短工期，對工程建設周期和工程經濟指標均有一定改善，類似工程有借鑒意義。

參考文獻

［1］倪金華，毛錦來，等.復雜地質條件下的超長超寬地下連續墻施工技術［J］.施工技術，2011（6）.

［2］馮永祥，伍宇騰，等.框格式地下連續墻基礎在桐子林水電站導流明渠工程的應用［J］.大壩與安全，2011（3）.

（責任編輯：劉長垠韋詩佳）

中圖分類號：TV551. 4

文獻標識碼：B

文章編號：1673-8853（2016）04-0068-02

作者簡介：劉琳琳（1982-），女，工程師，主要從事水利水電工程設計工作。

收稿日期：2016-02-01