地連墻技術在內河船閘工程主體基坑防滲中的應用

陳晨

（濟寧市港航事業發展中心，山東 濟寧 272000）

1 工程地質概況

新建韓莊復線船閘位于微山縣韓莊鎮，建設規模為Ⅱ級船閘，擬建場區地形平坦，北高南低，以平原為主，地面標高33.2～45.3m，平均為36.46m，屬山前傾斜平原地貌單元。根據地勘結果，閘址區基巖裂隙水具有承壓性，承壓水頭高程約32.30m，同時在基坑中部夾5 層姜石層（強透水層）。

2 地連墻防滲工程

2.1 防滲工程概述

該工程船閘主體基坑防滲方式采用地連墻方式進行，施工總長度約1000 余m，地連墻的厚度為0.6m，施工材料為塑性混凝土，地連墻的頂標高為33.50m，底標高為16.00～18.50m，總工程量約1.06萬m3。根據現場地質資料和設計要求，主要選用德國生產的BG24 全液壓抓斗配CZ-22A 型沖擊鉆成槽設備進行成槽，清孔后水下澆筑塑性混凝土。

2.2 施工流程

防滲墻施工流程如圖1 所示。

圖1 防滲墻施工程序圖

2.3 主要施工方法

2.3.1 導墻的施工方法

導墻采用C30 鋼筋混凝土現場澆制。導墻頂面高出地面50～100mm，并保證泥漿液面高出地下水位500mm 以上，導墻之間的距離比挖槽設備大4cm。

2.3.2 泥漿工程的施工方法

工程所用泥漿的配合比，需根據工程地質資料與工程施工中的實際情況，在施工過程中隨時予以調整。泥漿攪拌系統采用φ200 螺旋輸送機及600l 高速回轉的泥漿攪拌機等設備，工作出泥量為4m3/h。

為確保護壁效應及混凝土質量，在泥漿成槽施工中，對槽段被置換后的泥漿及每批新漿按照以下指標進行測試：黏度控制在18～30s；pH 值控制在7～9；比重控制在1.2～1.3g/cm3；泥皮厚度控制在1～3mm/30min；失水量應小于30cc/min。

2.3.3 成槽施工方法

（1）成槽施工平臺布置情況

成槽施工采用“沖抓法”，將沖擊鉆機布置在墻體軸線的外側，將抓斗布置在墻體軸線的內側。

（2）槽段的劃分

（a）施工中槽段長度遵循原則

地質情況不穩時，通過槽段長度減小并縮短成槽時間來防止溝槽壁面的坍塌。對于深墻，因造孔時間比較長，施工難度比較大，劃分槽段應盡量短一些，反之，劃分槽段可長一些。若溝槽附近有比較大的地面荷載時，應盡量減小槽段劃分的長度來確保穩定。

劃分槽段時，應盡量在4h 內澆筑完畢每個槽段內的全部混凝土。

（b）該工程槽段的劃分

按照設計要求，該工程一期和二期槽孔的中心距長均為7.0m。一期槽段采用四鉆三抓方式；二期槽段采用二鉆三抓方式。如圖2 所示。

圖2 槽段劃分示意圖

（3）槽段的連接方式

該工程槽段連接采用接頭管連接。

（a）選用的拔管機的性能參數

拔管機電動機功率為11kW；拔管機拔管直徑為600mm；拔管機拔管深度為20m；拔管機起拔能力為500kN。

（b）拔管機由接頭管、孔口架、夾管器、拔管油缸總成和液壓泵站組成。

拔管機接頭管部分采用φ600mm×12 鋼管，規格分為4～7m 等長度規格。

拔管機接頭形式采用插接式，用銷軸銷接，用螺釘鎖緊銷軸。接頭管按槽孔深度配置，管口需高出槽孔口1～1.5m。

（c）接頭管用液壓拔管機起拔

根據混凝土澆筑速度和初凝時間確定最優拔管時間。一般情況下，可以在開澆3h 后，試拔1～2cm，如果發現拔管的阻力很小，拔管間隔時間應適當延長。

（4）成槽施工

（a）選擇成槽設備

成槽設備主要選用德國生產的BG24 全液壓抓斗，同時搭配CZ-22A 型沖擊鉆。該套設備的優點包括：抓斗上安裝了電子測斜儀，在開挖過程中可利用糾偏設備糾正偏斜度；抓斗斗體具有低重心、長導向的特點，成槽垂直性好；抓斗提升速度較快，能夠自由下落，抓斗張開或閉合時間較短，施工效率高；在造孔的過程中，基本上不會產生廢漿。

（b）成槽施工工藝

先進行一期槽孔的施工。導墻壁頂以下0.3～0.5m，在開槽前注入泥漿，并在整個成槽過程中控制泥漿面不低于導墻頂下0.3～0.5m。主孔成孔采用φ600mm 沖擊鉆施工，副孔土體采用抓斗挖除。在成槽過程中如遇到姜石、礫石時，應特別注意槽壁坍塌、泥漿漏漿、遇到較大孤石、開挖到基巖面等情況。施工人員在操作設備時應注意自動測斜電腦的顯示數據實況，如遇到異常情況應及時采取糾偏措施，控制槽孔垂直度在規定范圍之內。在即將挖入巖層時，應首先抓取巖樣，確定基巖面高程。經鑒定認可后，可用抓斗直接挖至設計高程。如遇到弱風化基巖或大孤石等情況，可以利用沖擊鉆機挖至設計高程。

（c）質量控制

第一，應沿打好的導向主孔向下開挖，開孔時確保斗體與墻體軸線平行，斗體中心線應與導墻中心線重合，斗體下放速度要平緩、穩定，使形成的導向槽垂直。

第二，施工中，嚴禁大行程、快速提降鉆頭及斗體，防止因抽吸或者沖擊引起坍孔。

第三，在成槽過程中，如出現液面下降且伴隨泛氣泡的情況，說明有漏漿現象。一般情況下可采用填黏土、水泥方式處理；稍嚴重的情況采用填鋸末、草球處理；情況嚴重時應填死槽孔，待兩邊槽孔施工完成后再開挖。

第四，在成槽過程中，因特殊情況停止施工時間較長時，用氣鼓法攪拌槽孔內泥漿來避免泥漿沉淀，防止停工期間孔壁坍塌。

（5）終孔及清孔驗收

槽孔成孔后，應滿足以下指標：槽孔的孔壁應平整垂直，孔位的中心偏差≤3cm、孔斜率≤0.5%；對槽孔接頭套接孔，其兩次孔位中心任一深度的偏差值≤墻厚的1/3，同時應保證設計厚度。

因該工程平均深度為16m，清孔方法采用泵吸排渣法，將φ50mm 鋼管下到槽底，上端與3PN 大型泥漿泵連接。清孔時從槽孔一端開始緩慢地抽取底部漿液，同時孔口送入新鮮的泥漿。清孔1h 后應達到以下標準：孔底淤積厚度≤20cm；含砂量≤10%；黏度≤30s；密度≤1.25g/cm3。

二期槽孔在清孔結束前，還需刷洗一期槽孔混凝土孔壁上所吸附的泥皮和巖渣，自上而下采用鋼絲刷分段刷洗，直到刷子的鉆頭上不帶泥屑，孔底淤泥不再增加為止。刷洗完畢并驗收合格后，開始進行混凝土澆筑，時間應在4h 之內[1]。

（1）導管的布置

該工程澆筑水下混凝土施工采用導管法[2]。

選用D=250 的圓形螺旋快速接頭型導管，每節長度為2～2.5m。

施工方法：將導管依次接長后用吊車吊入槽段的規定位置，距槽底50cm 左右停止，在導管頂端安裝方型漏斗。澆筑時每段槽孔同時在槽孔長度的1/4 處布置三處導管。安裝導管時，控制導管底部出口與孔底距離≤25cm。開始澆筑前，在導管與儲料斗之間安放擋板。第一次澆筑儲料斗容量為2m3，開澆時單罐混凝土方量≤6m3。

首批混凝土的計算如圖3 所示，以地連墻深16.7m、長7m、厚0.6m 為例，地連墻單段需要混凝土70.14m3，首灌量約為2.25m3。

圖3 首批混凝土的計算圖示

式（1）中：V——首批混凝土所需數量，m3；

h1——井孔混凝土面達到Hc 時，導管內混凝土柱體平衡導管外泥漿壓力所需的高度，即：

h1≥Hw×w/c，m；

此外，還有多學科診療的住院開展形式。一是進行多學科會診；二是定期病例討論會，疑難病例討論，制定特殊病例的個體化多學科綜合治療方案；三是積極舉辦研討會。

Hc——灌注首批混凝土時所需井孔內混凝土面至孔底的高度，Hc=h2+h3，m；

Hw——井孔內混凝土面以上水或泥漿的深度，m；

d——導管直徑，取d=0.25m；

D——樁孔直徑（考慮1.1 的擴孔系數），m；

w、c——為水（或泥漿）、混凝土的容重，取w=11kN/m3，c=24kN/m3；

h2——導管初次埋置深度（h2≥1.0m），m；

h3——導管底端至鉆孔底間隙，約0.25m。

得：Hc=1.25m，Hw=7m

V=7×0.125×0.125×3.14+1.25×7/3×0.6=2.25m3

導管布置要求：導管不變形，導管接頭處具有良好的螺旋絲性；導管應牢固連接，避免接頭漏泥漿；導管應正確、垂直安放；做好導管安放長度的記錄工作[3]。

（2）水下混凝土的施工

該工程采用塑性混凝土施工，對混凝土的水灰比應嚴格控制，坍落度嚴格控制在18～22cm；擴散度以34～38cm 為宜?；炷恋绞┕がF場后及時澆筑入槽，以保證混凝土的和易性；做好澆筑記錄和導管拆除記錄。

在混凝土澆筑之前，除有關準備工作之外，還應對槽段垂直度、沉渣厚度、接頭管安裝等情況進行檢測。

在接頭管就位后應對沉渣厚度進行檢查，灌注混凝土應控制在4h 內，如超過時間，應重新進行清底工作。灌注混凝土時，槽內混凝土表面上升速度宜≥2m/h，各導管處的混凝土表面高差≤300mm；為使鑿去墻頂泥漿后的標高符合設計要求，澆筑頂面高度宜高出設計標高500～800mm。

灌注混凝土時，接頭管應經常轉動并提動，拔管時注意不要損傷接頭處的混凝土。

應連續灌注槽段內的混凝土，一般情況下可中斷5～l0min，最長不能超過20～30min，不能長時間中斷[4]。

2.3.5 提拔接頭管

應結合混凝土澆筑確定接頭管的拔升工藝，在混凝土澆筑時，應對每車混凝土的澆筑時間和混凝土面的上升情況做好記錄，以此作為控制提拔接頭管時間的依據。在提拔接頭管時，應結合水下混凝土凝固速度規律和類似工程的施工經驗操作，在順利地拔出接頭管的同時，避免出現槽段混凝土坍塌的情況。

3 結語

隨著地連墻施工的不斷推進，船閘主體基坑開挖范圍內的出水量逐漸下降。地連墻全部合龍后，船閘主體基坑內的出水量已經不足200m3/h，取得了較好的防滲效果。證明地連墻技術在內河船閘工程主體基坑防滲中的應用是相當成功的，效果顯著，為內河地區深基坑止水技術的應用實踐積累了經驗。