防滲技術在圍堰施工中的應用

賈樂亭

（中國水利水電第十六工程局有限公司，福建 廈門 361000）

1 工程概況

1.1 圍堰概況

儒樂湖水閘閘布置在儒樂湖與贛江連接處，為進行儒樂湖閘的施工，需要在水閘贛江側堆筑臨時圍堰，以形成水閘干地施工的條件。圍堰設計洪水標準選用50年一遇重現期，相應的贛江側水位為21.56m。

水閘基坑開挖最低高程為10.0m，開挖深度較大，且圍堰內水閘期跨越主汛期，汛期時贛江水位可達20～22m，較基坑內有10～12m水頭，為保證基坑內各構筑物的安全、正常施工，圍堰的防滲功能尤為重要。

1.2 水文地質條件

1）水文條件

贛江為雨洪式河流，洪水由暴雨形成，出現的季節特性與暴雨出現的季節特性相同。據實測年最高水位出現時間統計，年最高水位發生在6月份約占總數的41%，贛江高水位出現時間主要在4～7月間。贛江下游一次洪水過程一般為7～10d。閘址處贛江洪水水位成果表如下表所示（單位：m，黃海高程）

斷面 頻率P=2% P=3.33% P=5% P=10% P=20%儒樂湖閘21.56 21.29 21.06 20.61 20.07

2）地質條件

圍堰位于贛江左岸河床邊緣，兩端位于贛江淺灘并與瓜洲堤相接，位于贛江內圍堰區枯水期平均水深為2～3m，水下河床高程約8.3～10.8m，淺灘上地表高程約10.8～15.5m，整體地形較為平緩。圍堰區淺灘表層有一層粘土夾砂卵礫石，厚約0.5～2.9m，河床下部為細砂夾粘土及粗砂等，厚約7.5～10.0m。下伏基巖為砂巖、粉砂質泥巖，巖面高程0.8～3.0m。

圍堰填筑區的淺灘表層的粘土夾砂卵礫石及河床下部的細砂夾粘土、粗砂均為透水層，在高水位下極易發生管涌和滲漏問題，因此在本圍堰實施中，防滲是圍堰施工中控制的重點。

2 圍堰型式設計

考慮安全超高和波浪高度，圍堰堰頂高程為23.00m，最大堰高15.0m，堰頂長度481.7m，圍堰在贛江側布置有子堰，子堰兩側坡比均為1∶1.5，子堰頂高程為16.5m，子堰頂寬7.0m。子堰內側為均質土圍堰主體，瓜洲堤側坡比1∶4.0，贛江側坡比1∶3，堰頂高程為23.0m，堰頂寬度8.0m。圍堰堰體中心打設高噴板墻，迎水面采用模袋混凝土覆蓋，堰中土體采用均質粘土。圍堰斷面如下圖所示。

3 圍堰施工工藝

3.1 工藝流程

儒樂湖閘圍堰先進行子堰填筑，從上下游兩端開始同時向中央進占。子堰合龍后填筑主圍堰，主堰填筑分兩期進行，一期填筑至16.0m高程；完成高噴板墻后進行二期填筑，填筑16.0m 高程至設計堰頂標高。

圍堰主要施工工藝流程下圖所示。

3.2 防滲處理技術

圍堰的安全和穩定性關鍵在于圍堰防滲處理的好壞。圍堰防滲處理好了，不會發生管涌和滲漏狀況，則圍堰的安全和穩定將得到保證，反之則無法保證圍堰的安全和穩定性。由于本圍堰所處位置水文和地質條件較差，為了確保圍堰防滲功能，從以下幾個方面對圍堰進行防滲處理。

1）高噴防滲板墻

高噴防滲板墻是圍堰防滲處理的最關鍵一道工序，該道工序未處理好，直接影響圍堰防滲功能。所以必須保證高噴防滲板墻施工質量，施工過程中從以下幾個關鍵點進行了控制：

①垂直度：垂直度是高噴防滲板墻能否形成一個整體的最關鍵控制點。一旦相鄰兩根樁垂直度控制不好，將導致下部墻體前后錯位，無法形成一道整體防滲墻體，產生過水通道，影響防滲效果，在洪水期高水位情況下易產生管涌滲漏現象。施工過程中對每根樁全程跟蹤檢查，及時糾偏，確保每根樁的垂直度。

②成樁直徑：板墻是由一根根高噴樁連接而成，成樁直徑不足則影響墻體成墻厚度，降低防滲效果。噴漿壓力、提升速度和旋轉速度決定了成樁直徑。三者通過試樁試驗取得以下施工參數：噴射注漿壓力為28MPa，提升速度為0.2m/min，旋轉速度20rpm，確保成墻厚度不小于50cm。

③墻體抗滲效果：成墻質量直接影響墻體的抗滲效果，墻體強度不足，將導致墻體抗滲效果。通過試樁試驗取得以下參數：注漿的水灰比1：1，采用強度等級為42.5級的普通硅酸鹽水泥，單樁水泥滲入量不小于340kg/m。

④成墻效果：

為保證成墻效果，采用分序施工，高噴灌漿分II序施工，先施工I序孔，再施工II序孔，見下圖（高噴板墻鉆孔布置及旋噴示意圖）。相鄰次序孔施工時間間隔不少于48h。

高噴防滲板墻施工結束后，在兩根樁交叉部位進行了鉆孔取芯和透水率試驗。芯樣外觀較好，固結體均勻，強度較高。墻體滲透率在0.26～0.88Lu，達到抗滲要求。

2）土方堰體填筑

圍堰土體在防滲中起到重要作用，其施工質量的好壞亦決定了防滲效果是否能滿足要求，在施工過程中對土方填筑從以下幾點進行重點控制：

①土質要求

本圍堰防滲要求高，堰體填料必須滿足堰體穩定和防滲的要求，本堰體填方采用均質粘土填筑，土料粘粒含量為20%～35%，塑性指數為10～20，滲透系數為不大于1×10-4m/s。

②碾壓

碾壓質量決定防滲效果，從以下幾個方面進行控制：

a.作業面范圍。均質土料攤鋪平行圍堰軸線順次進行，分段作業和長度不小于100m。作業面分成鋪土、碾壓、檢驗三段，流水作業，分層統一鋪土，統一碾壓，專人取樣檢驗。B.層間結合處理。下層鋪土碾壓完成后，在上層土鋪料前，進行刨毛，以利上下二層土料連接。相鄰兩段土方采用階梯方法進行搭接。c.碾壓參數。

通過控制土料含水量，控制鋪土厚度，控制碾壓遍數來達到設計壓實度。根據試驗成果最佳含水率為19.6%，現場控制含水率在最佳含水率的±2%之間；鋪土厚度控制在30cm以內；采用18T壓路機，碾壓遍數為靜壓2遍，振動碾壓8遍，再靜壓2遍。對土料含水量偏小的土料適當灑水翻拌，含水量過大的在現場進行翻曬后碾壓，防止出現彈簧土。

每層土填筑碾壓后，經取樣檢測，滲透系數小于1×10-4，滿足抗滲要求。

3）模袋砼施工

因洪水期贛江水流湍急，對土體沖刷力大，易造成土方堰體垮塌，因此須在土石堰外做防護處理，模袋砼有著施工速度快，質量易控制的優點，且砼面板滲透系數小，在圍堰防滲功能的實現上有著較大的幫助。其施工質量的好壞對堰體的安全穩定及防滲效果都有著重要的作用。

在施工過程中，從以下幾點進行控制：

①為保證模袋混凝土施工質量，模袋混凝土采取分段分塊施工的方法。整坡1塊，施工1塊。修坡要求土坡平整順直。

②模袋與模袋之間接合面平順，防止相鄰兩個模袋之間出現高差、錯臺。模袋在鋪展、壓穩后，應拉緊上緣固定繩索，防止模袋下滑。

③為保證模袋充灌的流暢，砼的要求較高，要求其流動性好，坍落度控制在200mm左右。每一充灌口的充灌應連續，充灌將近飽滿時，應暫停5～10min，待模袋中水分析出后，再充灌至飽滿。灌滿撤管后應將充灌口扎緊。充灌速度在9～12m3/h范圍內，充灌壓力為0.1～0.25MPa。

4）土工膜施工

16.0以上高程滲透水頭較小，因此選擇在16.0高程以上土體圍堰中間施做土工膜，其防滲效果較好，且具有施工速度快，成本低的優點。其與粘土堰體結合在16.0高程以上發揮主要防滲作用。土工膜施工質量決定了當水位達到16.0以上時防滲效果的好壞。主要在以下幾點對施工質量進行了控制：

①在高噴防滲板墻上部施作砼蓋帽，并將土工膜伸入其內，保證交界處防滲效果。為保證土工膜在碾壓過程中不被損壞，土工膜采用折線形式鋪設預留伸縮量，具體做法詳見下圖。

②嚴格控制土工膜焊接質量，復合土工膜焊接使用雙軌焊機，采用熱焊接方法使PE膜相連的表面加熱處理使之表面熔化，然后通過壓力使之熔合成一體。經現場焊縫進行取樣，進行室內試驗，對焊縫采用充氣法進行檢查，雙焊縫間充氣壓力達到0.2Mpa，保持3min無明顯壓力降，其拉裂破壞位置位于焊縫之外。

③土工膜兩側0.5m范圍內回填土采用小型蛙夯進行夯實，避免大型壓實機械對土工膜造成破壞。

4 圍堰滲流滲壓監測

4.1 監測方式

在堰基布置滲壓計對圍堰進行滲流滲壓監測；共布置1條橫向監測斷面，在圍縱0+237.380處，高噴板墻前后2.5米各布置1支滲壓計。滲壓計PH-1布于高噴板墻靠贛江側，滲壓計PH-2布于高噴板墻靠基坑側，滲壓計采用坑式埋設方式。

4.2 監測環境變量

在靠近贛江側布置水位尺對水位進行監測。

4.3 監測成果（為更直觀表示，滲壓計計數已換算為水位，采用黃海高程）

自2018年9月監測數據如下圖表所示：

由上圖可見，滲壓水頭較穩定，隨贛江水位變化，其變化值均小于贛江水位變化量，說明圍堰整體防滲效果良好，滿足施工防滲要求。且高噴板墻內側滲壓水頭明顯低于板墻外側水頭，說明高噴板墻防滲效果良好，在圍堰整體防滲中起到關鍵作用。

5 結語

本圍堰防滲采用了高噴防滲板墻、模袋砼覆面，堰體采用了防滲效果良好的均質粘土填筑，并嚴格控制施工質量。本圍堰在汛期贛江洪水位20.42m高程情況下，未發現滲漏和管涌現象，綜合幾方面的防滲措施，達到了預期防滲效果。