平接法連接技術在超深強透水地層防滲墻中的應用

孫曉強，余登文

（中交第二航務工程局有限公司，湖北 武漢 430012）

0 引言

在超深、強透水地層混凝土防滲墻施工中，防滲墻各墻段間接縫處是防滲墻防滲的薄弱環節，其連接質量是保證防滲墻整體防滲效果的關鍵[1]。混凝土防滲墻一般由若干個墻段連接而成，各墻段間的連接可分為平接法和套接法兩種方式[2]。防滲墻墻段平接法是指墻段間的接縫為直線的連接方式[2]，包括鉆套法、雙反弧法、拔管法，具有工藝簡單、施工速度快、成本低的優點，但目前在國內應用的較少，主要因為該連接方式對防滲墻的垂直度和各墻段接縫處的質量要求較高，需配備先進的成槽設備。套接法是指槽段間的接縫為圓弧形的連接方式[2]，具有接縫長、防滲效果好的特點，是目前國內普遍應用的連接方式，但該連接方式工藝復雜、施工速度慢、成本高、不適合用于超深防滲墻。隨著一些先進的自動化液壓成槽機的出現及墻段間接縫處理工藝的優化，為平接法在超深強透水地層防滲墻施工中的廣泛應用帶來了可能。

文章以襄陽市東西軸線道路工程魚梁洲段沉管干塢基坑防滲墻施工為例，介紹了在超深強透水地層防滲墻施工中墻段平接法連接的關鍵施工技術，對同類工程具有指導意義。

1 工程概況

襄陽市東西軸線道路工程魚梁洲段東汊沉管預制干塢采用“落底式隔水帷幕+放坡開挖”方案，干塢北側、西側、南側采用塑性混凝土防滲墻作為止水帷幕。防滲墻底部應伸入黏土層不小于5 m，防滲墻深度在67～77 m 范圍。防滲墻采用液壓抓斗成槽，導管法澆筑混凝土。

干塢施工區域鄰近漢江，地質土層自上而下分別為回填土、粉細砂、圓礫及卵石層、黏土層。

防滲墻施工具有如下特點：

1）施工段地質為粉砂、卵石、礫石層，透水性大，穩定性能差，易造成塌孔等現象。

2）成槽深度較深，垂直度控制難度大。

3）槽段間采用平接法連接，槽段接頭處理難度大。

4）防滲要求高。

2 主要技術參數

防滲墻寬度1 m，每槽段長度7 m，共145 個槽段，深度范圍67～77 m。防滲墻采用塑性混凝土結構，主要技術指標為：抗壓強度R28=1～5 MPa，彈性模量E28＜1 500 MPa，墻體滲透系數K ＜i×10-6cm/s。

3 關鍵施工技術

超深強透水地層的防滲墻平接法連接的關鍵施工技術主要體現在3 方面：

1）成槽垂直度的控制

成槽垂直度需要在X 軸（長度方向）和Y 軸（寬度方向）2 個方向進行控制，X 軸方向垂直度控制不好，容易使2 段防滲墻形成“褲衩狀”，墻體連接處會形成縫隙，從而形成滲水通道；若X軸方向垂直度控制不好，會使2 個墻體的搭接厚度不足，導致該處墻體厚度不足，影響防滲質量。

2）槽孔鄰近墻體混凝土的刷壁質量控制

由于成槽施工中，采用泥漿護壁的方法來加固槽壁，所以會在鄰近墻體的表面附著一層泥皮，成槽后需對鄰近墻體的表面進行刷壁處理，若泥皮清理不到位，會在兩墻體接縫處形成滲水通道。

3）防滲墻混凝土的配比和澆筑質量控制

塑性混凝土的性能與澆筑質量也影響著防滲墻新老混凝土的連接質量，控制不好則容易在墻段連接處形成滲水通道。

下面針對這3 方面關鍵施工技術，按工藝流程進行詳細闡述。

3.1 導墻

導墻是防滲墻垂直度控制的關鍵，起到導向作用，尤其要控制好導墻的軸線位置和垂直度。防滲墻導墻采用C25 鋼筋混凝土結構，為梯形結構，墻高1.5 m，墻頂高程和施工平臺高齊平。導墻下部8.5 m 范圍內采用φ600@400 mm 單軸水泥攪拌樁對兩側槽壁粉砂層進行加固。導墻及水泥攪拌樁結構形式詳見圖1。

圖1 導墻及水泥攪拌樁結構圖（cm）Fig.1 Structural drawing of guide wall and cement mixing pile(cm)

導墻分段施工、分段開挖，分段長度根據模板長度、地質情況和線路線形等確定，一般控制在30 m，且導墻接頭施工縫與防滲墻之間的接頭位置錯開。兩導墻間凈距應比防滲墻設計寬度大4 cm 為宜，方便液壓抓斗入槽，但也不可過大。導墻混凝土拆模后用圓木對導墻進行臨時支撐，然后對導墻背后進行回填。導墻質量檢驗標準詳見表1。

表1 導墻質量檢驗標準Table 1 Guide wall quality inspection standards

3.2 成槽

3.2.1 泥漿制備

由于防滲墻位于深厚的強透水地層，成槽過程中容易發生塌孔現象，需要采用泥漿進行護壁。泥漿具有維護槽壁穩定、懸浮攜帶渣土的作用，泥漿應具有良好的物理性能、流變性能、穩定性以及抗水泥污染的能力[3]。因此，控制好泥漿指標是防止塌孔的關鍵，同時也會影響防滲墻的垂直度。為確保泥漿的質量，選用優質鈉基膨潤土制備泥漿，分散劑選用工業碳酸鈉，并適當添加增黏劑（CMC）。成槽施工各階段的泥漿性能指標見表2。

表2 泥漿性能指標Table 2 Mud performance index

3.2.2 液壓抓斗成槽

1）抓槽前應修筑供抓槽機行走及作業的施工便道，便道采用25 cm 厚C25 混凝土結構，頂面標高同導墻頂標高。便道要保證平整、堅實，避免液壓抓斗成槽過程中因場地不平或承載力不足而出現傾斜，造成垂直度偏差[4]。

2）防滲墻寬度1 m，每槽段長度7 m，采用SG70 型液壓抓斗成槽，成槽方式為三抓成槽。抓槽時，先抓槽段兩側的土體，抓槽長度為2.8 m，且要抓除鄰近墻段40 cm 的混凝土，因為鄰近墻段與本槽段土體結合處的混凝土可能會有夾泥、不密實的情況，為后期刷壁帶來很大難度，所以要將其抓除，同時也能在鄰近墻段混凝土面上形成整齊平順的切面，保證新抓槽段的垂直度。最后抓剩余的2.2 m 中心土體，如此反復開挖直至設計槽底標高為止。三抓成槽示意圖詳見圖2。

圖2 單個槽段三抓成槽示意圖（cm）Fig.2 Schematic diagram of a single slot with three grabs(cm)

3）液壓抓斗定位后開始成槽，過程中嚴格控制抓斗的垂直度及平面位置，尤其是開槽階段。地面至地下10 m 左右的初始挖槽精度對以下整個槽壁精度影響非常大，必須慢速均勻開挖，速度宜控制在20 m/min，嚴格控制垂直度不大于0.33%。SG70 型液壓抓斗配備有垂直度顯示儀和自動糾偏裝置，隨挖隨測隨糾，即通過安裝在液壓抓斗上的監控原件，隨時根據偏斜情況實施精準的動態糾偏，能夠有效的保證防滲墻槽孔的垂直度[4]。

4） 為確保防滲墻的成槽質量，保持槽壁穩定，在施工中，挖槽作業時抓斗出入導墻口時要輕提慢放，防止泥漿掀起波浪，影響先行幅防滲墻導墻下面的土層穩定。抓斗上升時，不斷向槽內補充合格護壁泥漿，抓斗上升速度與泥漿補充速度相適應，并保持泥漿液面在地下水位0.5 m以上，避免出現槽內泥漿下降過快導致產生塌孔現象。

5）單元槽段成槽完畢或暫停作業時，即令成槽機離開作業槽段，消除液壓抓斗對孔壁的壓力。

3.2.3 刷壁

各防滲墻槽段間采用平接法連接，槽段成孔后必須對鄰近槽段墻體接頭進行刷壁處理。當抓槽至距設計槽底標高20 cm 時，停止抓槽，開始刷壁。刷壁時，采用重量不小于1 t 的鋼絲刷進行刷壁[4]，鋼絲刷固定在抓斗上，刷壁要斜向拉。成槽后要盡早澆筑混凝土，以免鄰近墻段混凝土表面附著的泥皮過厚、過硬而難以清洗，刷壁次數不少于20 次。刷壁合格的標準是鋼絲刷基本不帶泥屑，并且孔底淤積不再增加。刷壁完成后，將槽底剩余的20 cm 土體和刷壁時落入槽底的渣土一并抓除。

3.2.4 成槽驗收

槽段挖至設計高程后，采用超聲波檢孔儀對槽孔的槽深、槽寬和垂直度進行檢測，超過設計偏差時，及時糾偏。該工程145 個槽段的垂直度檢測結果顯示，最大垂直度為0.2%，滿足設計0.33%的要求，成槽垂直度控制效果良好。

3.2.5 清孔

清孔換漿采用氣舉反循環法，終孔驗收合格后及時進行清孔。先采用抓斗對槽底進行清理，然后新鮮泥漿進行清孔。清孔換漿1 h 后要求孔底沉渣厚度不大于100 mm，泥漿指標應滿足表2中清孔泥漿指標的要求。

3.3 塑性混凝土施工

塑性混凝土一般由水、水泥、膨潤土、黏土粗細骨料、粉煤灰、外加劑等材料組成。其水泥用量遠低于普通混凝土并摻有較多的膨潤土，黏土等膠凝材料，適合水下澆筑的流動性混凝土，具有較好的防滲性能，并且具有低彈和極限應變較大的特性。

3.3.1 塑性混凝土配合比

防滲墻設計配合比和塑性混凝土性能指標詳見表3、表4。

表3 塑性混凝土配合比Table 3 Mix proportion of plastic concrete kg

表4 塑性混凝土性能指標Table 4 Performance indexes of plastic concrete

3.3.2 混凝土澆筑

塑性混凝土澆筑采用水下混凝土導管法工藝，采用2 個澆筑架，2 根導管同時進行澆筑。導管中心至槽孔端部或接頭管壁面的距離宜為1.0～1.5 m，導管之間中心距不大于3 m。混凝土澆筑過程中應保證兩導管澆筑的同時性，確保混凝土面的均勻上升，速度控制在2～6 m/h 為宜[5]，最高部分與最低部分的高差不大于30 cm，且最低點不出現在槽孔端部。防滲墻混凝土澆筑完成后，應及時對槽孔進行回填。

3.4 墻體檢測

防滲墻混凝土澆筑完成28 d 后，通過注水試驗驗證防滲墻連接處的滲透系數。現場選取了6條接縫進行試驗，試驗結果詳見表5。

通過試驗數據可知，防滲墻墻體連接處的滲透系數滿足設計要求。后期在干塢基坑降水、開挖和使用過程中發現，防滲墻止水效果良好，目前干塢基坑已使用1 a，無一處漏水。

表5 塑性混凝土滲透性能指標Table 5 Permeability indexes of plastic concrete

4 結語

1）通過平接法連接技術在超深強透水地層防滲墻墻段連接中的應用情況，證明該技術是可行的，經試驗證明防滲指標滿足設計要求，且在工效、成本方面均優于套接法連接技術。

2）采用該技術時，必須使用配有自動檢測及糾偏系統的自動化成槽設備，否則無法精準控制成槽垂直度。成槽后，還應使用超聲波檢孔儀來檢驗槽孔的垂直度。

3）該技術目前存在的缺點是，為降低后期刷壁難度，抓槽時要切除鄰近墻體40 cm 厚的混凝土，造成了混凝土的浪費。因此，還需通過進一步改進刷壁工藝、提高刷壁質量的方式來解決這一問題，這也是我們今后研究的重點。