塑性混凝土地連墻防滲在韓莊復(fù)線船閘工程中的應(yīng)用

陳永剛

（濟(jì)寧市交通運(yùn)輸綜合執(zhí)法支隊(duì)，山東 濟(jì)寧 272000）

1 工程概況

京杭運(yùn)河韓莊復(fù)線船閘工程位于微山縣韓莊鎮(zhèn)東南約1 km 處，下游距棗莊市萬(wàn)年閘16.4 km，上游距微山湖湖口約4 km，工程位置三面環(huán)水。船閘主體深基坑周邊采用塑性混凝土地連墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行防滲，施工長(zhǎng)度約1 100 m，地下連續(xù)墻厚600 mm，施工頂標(biāo)高33.50 m，底標(biāo)高16.80 ～18.60 m，設(shè)計(jì)進(jìn)入中風(fēng)化泥巖與粉砂巖互層或第⑨-1 層中風(fēng)化砂巖不少于1 m，總工程量約10 686 m3。

擬建閘址區(qū)受以往開挖運(yùn)河的影響，地面標(biāo)高局部變化較大，地面標(biāo)高33.20 ～45.30 m，平均為36.46 m，地表相對(duì)高差12.10 m。擬建區(qū)表層地貌多為開挖運(yùn)河筑壩填土，平面形成崗、坡、洼相間，大小不平的較為復(fù)雜的微地貌景觀。

基坑滲水主要因:第⑤層為姜石層，厚度:0.90～5.80 m，平均2.32 m，滲透系數(shù)大，中密～密實(shí)，濕，姜石含量 60%～80%，粒徑 2 ～8 cm，最大約12 cm，局部膠結(jié)，主要為泥質(zhì)膠結(jié)，局部為鈣質(zhì)膠結(jié)，需進(jìn)行隔斷;地連墻設(shè)計(jì)宜進(jìn)入第⑨層中風(fēng)化泥巖與粉砂巖互層或第⑨-1 層中風(fēng)化砂巖不少于1 m。

本工程地連墻工程量大、工期緊，且地質(zhì)復(fù)雜，保證地連墻施工質(zhì)量、安全和進(jìn)度是關(guān)鍵。擬采用全液壓抓斗式成槽機(jī)進(jìn)行地連墻成孔、導(dǎo)管灌注混凝土施工方法。

2 施工技術(shù)要點(diǎn)分析

塑性混凝土地連墻施工工藝：施工準(zhǔn)備→導(dǎo)墻施工→液壓抓斗成槽機(jī)成孔→清孔驗(yàn)收→安裝接頭管→安裝導(dǎo)管和漏斗→混凝土澆筑→拔接頭管。

2.1 設(shè)備選型及施工前期準(zhǔn)備

2.1.1 主要施工設(shè)備及技術(shù)參數(shù)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，選用德國(guó)生產(chǎn)的GB30 全液壓抓斗成槽。設(shè)備優(yōu)點(diǎn)：（1）抓斗上安裝有電子測(cè)斜儀，對(duì)其深度及X、Y 方向的位置經(jīng)彩色屏幕準(zhǔn)確地顯示出來(lái)，可精確到0.01°。安裝的糾偏設(shè)備可在開挖過程中糾正偏斜度。（2）抓斗的斗體具有長(zhǎng)導(dǎo)向、低重心，成槽垂直性好。（3）抓斗提升速度快達(dá)40 m/min，并能自由下落，抓斗張開或閉合時(shí)間平均6 秒/次，施工效率高。（4）造孔過程中基本不產(chǎn)生廢漿。

2.1.2 施工前期準(zhǔn)備

（1）清除地表下各種障礙物（包括建筑垃圾、地下管線、電纜等），將施工場(chǎng)地填墊平整，不得回填雜填土和生活垃圾。（2）保證進(jìn)場(chǎng)臨時(shí)道路暢通，保證施工用電正常使用。（3）施工前檢驗(yàn)機(jī)具性能和各施工工藝技術(shù)參數(shù)，并進(jìn)行實(shí)際標(biāo)定，有關(guān)技術(shù)參數(shù)及時(shí)提供給現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師。（4）根據(jù)平面圖用GPS 測(cè)量定位地連墻軸線，測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)地面標(biāo)高，確定導(dǎo)墻頂標(biāo)高。

2.2 導(dǎo)墻施工

在地下連續(xù)墻成槽前，應(yīng)先制作導(dǎo)墻。導(dǎo)墻是存儲(chǔ)泥漿穩(wěn)定液位，維護(hù)上部土體穩(wěn)定，防止土體坍落的重要措施，導(dǎo)墻還對(duì)成槽設(shè)備進(jìn)行導(dǎo)向，直接影響地連墻質(zhì)量的好壞。

利用在施工準(zhǔn)備階段放出的地連墻軸線放出導(dǎo)墻位置，導(dǎo)墻開挖采用挖掘機(jī)開挖，人工配合清底。導(dǎo)墻土方開挖要有排水系統(tǒng)，基底需平整夯實(shí)。挖槽完成后現(xiàn)場(chǎng)澆筑C25 鋼筋混凝土，鋼筋保護(hù)層均為5 cm，拆除模板后設(shè)置橫撐，沿其縱向每隔1 m 加設(shè)上下兩道10 cm×10 cm 方木做內(nèi)支撐，將兩片導(dǎo)墻支撐起來(lái)，在導(dǎo)墻的混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前，禁止任何重型機(jī)械和運(yùn)輸設(shè)備在其旁邊通過。導(dǎo)墻頂面高出地面50 ～100 mm，以防止地面水流入槽內(nèi)，并保證泥漿液面高出地下水位500 mm 以上，見圖1。

圖1 導(dǎo)墻配筋及斷面（mm）

2.3 泥漿制作

在地下墻施工中，泥漿的優(yōu)劣將直接影響地下墻成槽施工。泥漿的制作沒有達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)，則不能起到護(hù)壁作用，造成泥漿液柱壓力不能平衡開挖槽段土壁內(nèi)外的土壓力和水壓力，導(dǎo)致槽壁的不穩(wěn)定，引起塌方。

泥漿配合比應(yīng)根據(jù)地質(zhì)資料與實(shí)際情況，在施工中予以調(diào)整。選用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土，確保泥漿的各種性能指標(biāo)起固壁支護(hù)作用。泥漿在成槽施工中，會(huì)受到各種因素的污染而降低質(zhì)量，為確保護(hù)壁效應(yīng)及混凝土質(zhì)量，應(yīng)對(duì)每批制作新漿及槽段被置換后的泥漿進(jìn)行測(cè)試并滿足控制指標(biāo)要求。

在上閘首西側(cè)、下閘首東側(cè)及閘室中間處各布置一個(gè)泥漿池，15 m×15 m，高2.5 m（地下1.2 m，地上1.3 m，采用土圍堰結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)鋪塑料布防止泥漿滲漏），設(shè)計(jì)容積大于560 m3，能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工的需要。建立高速回轉(zhuǎn)的泥漿攪拌機(jī)、φ200 螺旋輸送機(jī)等設(shè)備組成的泥漿攪拌系統(tǒng)，出泥量4 m3/h。

2.4 成槽施工

2.4.1 開槽

防滲墻施工槽段采用跳槽法施工。由于槽段接頭是防滲墻的薄弱環(huán)節(jié)，因此槽段越長(zhǎng)越好，但實(shí)際上槽段長(zhǎng)度受多種因素綜合制約。一般槽段每幅長(zhǎng)約7 m，先施工的槽段要考慮接頭管的尺寸，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況可適當(dāng)放寬或減小槽段尺寸，避免導(dǎo)墻接頭和地連墻接頭重合。

開槽前，導(dǎo)墻內(nèi)注入泥漿至導(dǎo)墻壁頂以下0.3 ～0.5 m，并在整個(gè)成槽過程中漿面不得低于導(dǎo)墻頂以下0.3 ～0.5 m，同時(shí)保證高出地下水位0.5 m。抓斗沿打好的導(dǎo)向主孔向下開挖，在開孔時(shí)要保證斗體與防滲墻軸線平行，斗體的中心線與導(dǎo)墻的中心線重合，其下放的速度要平緩、穩(wěn)定，以使形成的槽壁垂直。

開槽過程中,在姜石、礫石開挖時(shí)應(yīng)特別注意泥漿是否出現(xiàn)漏漿，槽壁是否出現(xiàn)坍塌，是否碰到較大孤石，是否開挖到基巖面。遇到槽孔漏漿時(shí)，應(yīng)迅速加新鮮泥漿補(bǔ)充，情況嚴(yán)重時(shí)需同時(shí)迅速拋入用塑料編織袋裝黏土、鋸末拋入槽孔中，并用抓斗擠壓，使其填充漏洞直到險(xiǎn)情排除，用泥土填至一定高程沉淀24 h 后重開挖。機(jī)械手操作時(shí)應(yīng)注意抓斗本身自動(dòng)測(cè)斜電腦的顯示數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時(shí)采取糾偏措施以使槽孔垂直度在規(guī)定范圍之內(nèi)。根據(jù)圖紙，即將入巖時(shí)，利用抓斗抓取巖樣，確定基巖面高程，報(bào)監(jiān)理鑒定。監(jiān)理認(rèn)可后，可由抓斗直接抓至設(shè)計(jì)要求高程。

開槽過程中，因故停止時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，為避免泥漿沉淀，防止孔壁坍塌，在停工期間，用氣鼓法（即下排氣管，通壓縮空氣）攪拌槽孔內(nèi)泥漿。

2.4.2 清孔

槽孔成孔后，施工單位先進(jìn)行自查，槽孔指標(biāo)應(yīng)滿足：（1）槽孔孔壁平整垂直，孔位中心偏差≤3 cm；（2）槽段槽寬偏差≤2 cm，深度偏差≤2 cm；（3）壁面垂直偏差≤1/150；（4）對(duì)于一、二期槽孔接頭套接孔的兩次孔位中心任一深度的偏差值不大于墻厚的1/3,并保證設(shè)計(jì)厚度。

挖槽至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，用探孔器測(cè)量槽段斷面，如誤差超過規(guī)定的精度則需修槽。終孔檢查合格后報(bào)監(jiān)理工程師,經(jīng)監(jiān)理工程師認(rèn)可后進(jìn)行清孔。由于該工程平均深16 m 左右，故采用泵吸排渣法清孔方法，即下Ф50 mm 的鋼管到槽底，上部連接3PN 大型泥漿泵，從槽孔一端緩慢移動(dòng)，抽取底部漿液，同時(shí)孔口送入新鮮漿液。清孔1 h 后要求達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)：（1）孔底淤積厚度≤10 cm；（2）含砂量≤4%，漏斗黏度32 ～50 s；（3）密度≤1.15 g/cm3。

2.4.3 刷壁

若刷壁不及時(shí)可能造成兩幅墻之間夾有泥土，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的滲漏，影響地下連續(xù)墻的整體性。因采用跳槽施工，在一期施工的地下連續(xù)墻側(cè)面一般會(huì)有很多泥土，二期槽孔清孔結(jié)束前，還要刷洗一期槽孔段混凝土孔壁上所吸附的巖渣、泥皮，利用鋼絲刷，采用自上而下分段刷洗，標(biāo)準(zhǔn)是刷子鉆頭上不再帶泥硝，孔底淤泥不再增加為止。為了保證接頭處的緊密性，刷壁要進(jìn)行20 多次，這項(xiàng)工作雖然繁瑣，但如果不進(jìn)行徹底，會(huì)造成泥土夾在幅墻之間，產(chǎn)生滲漏，對(duì)地下連續(xù)墻也產(chǎn)生不利的影響。

2.5 安裝接頭管

當(dāng)一期槽成槽驗(yàn)收合格后，在槽兩端用吊車下接頭管。接頭管直徑Ф600 mm，壁厚12 mm，節(jié)長(zhǎng)度3 ～6 m，2 根接頭管下設(shè)在一期槽孔內(nèi)。

2.6 安裝導(dǎo)管和漏斗

采用導(dǎo)管法澆筑水下混凝土，混凝土導(dǎo)管選用Dg250 的圓形螺旋快速接頭型，長(zhǎng)度每節(jié)2 ～2.5 m，見圖2。用吊車將依次接長(zhǎng)的導(dǎo)管吊入槽段的規(guī)定位置，直到距槽底25 cm 左右的標(biāo)高，導(dǎo)管頂端上安方型漏斗，便于澆筑混凝土。每段槽孔澆筑時(shí)同時(shí)布置三處導(dǎo)管，兩處導(dǎo)管距離接頭管及一期槽段均為1 m，一處導(dǎo)管布置在槽段中間位置。在混凝土澆筑過程中經(jīng)常測(cè)量混凝土頂面標(biāo)高，計(jì)算導(dǎo)管埋置深度確定導(dǎo)管提升高度。首罐混凝土澆筑時(shí)需用吊車同時(shí)提起漏斗下口的封堵鋼板，罐車同時(shí)對(duì)中間漏斗卸料。

圖2 導(dǎo)管布置（m）

導(dǎo)管要確保不變形，接頭處螺旋絲性良好，便于導(dǎo)管拼裝；導(dǎo)管連接牢固，防止接頭漏泥漿，污染混凝土；導(dǎo)管安放位置正確，垂直；檢查導(dǎo)管的安放長(zhǎng)度，并做好記錄。

2.7 混凝土澆筑

采用塑性混凝土，其水泥用量較低，并摻加較多膨潤(rùn)土、黏土等材料的大流動(dòng)性混凝土。具有低強(qiáng)度、低彈性模量和大應(yīng)變等特性，是一種柔性材料，可以很好地與較軟的基礎(chǔ)相適應(yīng)，同時(shí)又具有很好的防滲性能。塑性混凝土黏性土含量不宜小于50%，塑性指數(shù)＞35。進(jìn)行7 d、28 d 齡期混凝土抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度以及28 d 混凝土彈性模量等性能試驗(yàn)，R28＞4 MPa，彈性模量宜為500 ～1 000 MPa。

混凝土澆筑之前，還應(yīng)檢查沉渣厚度，并在4 h內(nèi)澆筑混凝土，如果超過時(shí)間應(yīng)重新清底?；炷寥氩厶涠纫?8 ～22 cm，澆筑混凝土要嚴(yán)格控制速度，在槽內(nèi)混凝土面上升速度不宜小于2 m/h，并使各導(dǎo)管處的混凝土表面高差≤30 cm?；炷翝仓粴夂浅?，不得中斷，并控制在4 h 內(nèi)澆完，以保證混凝土的均勻性。間歇時(shí)間一般應(yīng)控制在15 min 內(nèi)，任何情況下不得超過30 min，否則槽孔及導(dǎo)管內(nèi)混凝土流動(dòng)性喪失，使?jié)仓o(wú)法繼續(xù)進(jìn)行，造成斷墻事故。

澆筑時(shí)要保持槽內(nèi)混凝土面均衡上升，導(dǎo)管不能作橫向運(yùn)動(dòng)；導(dǎo)管提升速度控制與混凝土的上升速度相適應(yīng)，始終保持導(dǎo)管在混凝土中的插入深度不小于1 m；首罐混凝土澆筑時(shí)，首先將3 個(gè)導(dǎo)管上口的料斗全部裝滿混凝土且不得溢出，同時(shí)提起料斗下方的堵漏板，確保首罐混凝土埋置導(dǎo)管深度符合要求。要經(jīng)常用測(cè)深錘測(cè)量混凝土面實(shí)際標(biāo)高（至少3 處，取平均值）計(jì)算混凝土上升高度，導(dǎo)管下口與混凝土相對(duì)位置，統(tǒng)計(jì)混凝土澆筑量，及時(shí)做好記錄。

澆筑混凝土?xí)r，頂面宜高出設(shè)計(jì)標(biāo)高20 ～30 cm的富裕澆筑高度，以使鑿去墻頂泥漿后的標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。

2.8 拔接頭管

接頭管起拔設(shè)備外形尺寸2 200 mm×2 200 mm×1 770 mm，單臺(tái)機(jī)由2 臺(tái)千斤頂和1臺(tái)液壓泵組成。液壓系統(tǒng)正常工作壓力25 MPa，最大31.5 MPa，千斤頂正常垂直起拔力1 600 kN，最大2 000 kN，提升速度≥600 mm/min，下降速度≥600 mm/min，油缸行程700 mm，能滿足本工程需要。

接頭管拔升應(yīng)與混凝土澆筑相結(jié)合，混凝土澆筑時(shí)應(yīng)做好每車混凝土澆筑時(shí)間與混凝土面上升記錄，作為提拔接頭管時(shí)間控制的依據(jù)。開澆3 h 開始微動(dòng)，此后活動(dòng)接頭管的間隔時(shí)間不應(yīng)超過30 min，每次提升1 ～2 cm，以破壞混凝土的黏結(jié)力。微動(dòng)的時(shí)間不宜過早，也不宜過于頻繁，否則對(duì)混凝土的凝結(jié)和孔壁穩(wěn)定不利。當(dāng)管底混凝土的齡期達(dá)到確定的脫管齡期后，就可以按照混凝土的澆筑速度逐步起拔接頭管。

由于確定的脫管齡期不一定準(zhǔn)確，實(shí)際脫管齡期也不可能與確定的脫管齡期完全一致，所以在拔管過程中必須隨時(shí)注意觀察拔管阻力、管內(nèi)泥漿面的變化情況及管底活門的啟閉情況，隨機(jī)應(yīng)變，及時(shí)調(diào)整拔管時(shí)間和拔管速度。當(dāng)壓力表反映的拔管阻力過小時(shí)，應(yīng)暫停拔管或降低拔管速度；當(dāng)成孔正常但拔管阻力過大時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加快拔管速度。

在拔管施工的最后階段應(yīng)注意及時(shí)向管內(nèi)注滿泥漿，并適當(dāng)降低拔管速度，最后一節(jié)管在孔內(nèi)應(yīng)停留較長(zhǎng)的時(shí)間，以防止孔口坍塌。接頭管提出之前，應(yīng)測(cè)量實(shí)際成孔深度，并作記錄。見圖3。

圖3 一期槽段成型后的平面

3 質(zhì)量檢驗(yàn)

3.1 施工過程中的質(zhì)量檢驗(yàn)

包括導(dǎo)墻頂高程、槽孔底高程、槽孔垂直度、泥漿密度、混凝土坍落度。

3.2 試件檢測(cè)

在施工現(xiàn)場(chǎng)取樣，每個(gè)澆筑施工作業(yè)點(diǎn)每臺(tái)班抽檢一組試樣，28 d 進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)檢測(cè)，主要檢測(cè)塑性混凝土抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度、28 d 混凝土彈性模量、滲透系數(shù)及滲透比降等。

3.3 檢查孔檢測(cè)

檢查孔的位置和數(shù)量，由建設(shè)單位、監(jiān)理單位會(huì)同有關(guān)單位研究確定，每孔均做鉆孔取樣和壓（注）水試驗(yàn)，鉆孔取樣每一孔取試樣2 ～4 組（深孔取4 組）進(jìn)行室內(nèi)檢測(cè)，取樣部位為鉆孔的中部和底部。墻體28 d 抗壓強(qiáng)度＞4 MPa，彈性模量宜為500 ～1 000 MPa，滲透系數(shù)≤1×10-5cm/s。

3.4 質(zhì)量控制點(diǎn)和控制標(biāo)準(zhǔn)

3.4.1 導(dǎo)墻允許偏差

（1）導(dǎo)墻壁平行于連續(xù)墻軸線，允許偏差±10 mm；（2）導(dǎo)墻內(nèi)壁面垂直度允許偏差0.5%；（3）導(dǎo)墻頂面高程（整體）允許偏差±10 mm；（4）導(dǎo)墻頂面高程（單幅）允許偏差±5 mm。

3.4.2 槽孔應(yīng)滿足指標(biāo)

（1）槽孔孔壁平整垂直，孔位中心偏差≤3 cm；（2）槽段槽寬偏差≤2 cm，深度偏差≤2 cm；（3）壁面垂直偏差≤1/150；（4）對(duì)于一、二期槽孔接頭套接孔的兩次孔位中心任一深度的偏差值≤墻厚的1/3,并保證設(shè)計(jì)厚度。

3.4.3 泥漿質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)

（1）密度：≤1.15 g/cm3；（2）漏斗黏度：32 ～70 s；（3）失水量：＜40 mL/30 min；（4）pH 值：8 ～11；（5）含沙率：≤4%。

3.4.4 清槽標(biāo)準(zhǔn)

（1）孔底淤積厚度:≤10 cm；（2）含砂量：≤4%；（3）漏斗黏度：32 ～50 s；（4）密度：≤1.15 g/cm3。

4 結(jié)語(yǔ)

本工程采取的塑性地連墻防滲工藝在京杭運(yùn)河韓莊復(fù)線船閘工程取得良好的效果，塑性混凝土制作、澆筑各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范要求，止?jié)B效果滿足船閘主體深基坑開挖后施工要求，船閘主體基坑內(nèi)無(wú)明顯滲水，采用基坑內(nèi)排水溝進(jìn)行明排即可滿足施工要求。