組合防滲體系在充砂長管袋圍堰中的應用

董 軍/DONG Jun

（中鐵隧道集團二處有限公司，河北 廊坊 065201）

近年來隨著國內一些一江兩岸城市建設的蓬勃發展，其中涉及的城市軌道交通、貨運港口碼頭、沉管隧道和盾構隧道城市道路交通等工程的建設，這些工程在涉及兩岸接口工程實施中常常采用圍堰進行防護外圍水，其中如何確保圍堰內各種結構工程的安全實施和既有堤防穩定性的技術難題，目前國內學者對圍堰內外設置防滲墻施工技術，防滲墻組合選型和工藝實施分別進行了研究和總結，其中胡偉[1]在土石圍堰黏土心墻防滲施工技術措施總通過黏土心墻代替高壓旋噴防滲墻進行了對比研究和分析；龐旭東等[2]通過對塑性混凝土防滲墻施工過程和最終驗證的質量控制進行了研究；楊忠興[3]通過對塑性混凝土防滲墻在圍堰工程中的應用進行了研究和分析；吳國興[4]在水利水電工程采用混凝土防滲墻施工技術進行了應用分析；陸建軍[5]等結合工程實例對扶壁式鋼筋混凝土擋土墻的施工技術進行了應用研究分析。本文以南昌市紅谷隧道工程東岸圍堰防滲墻施工為例，分析施工邊界條件、對施工機械、防滲墻結合工期選型調整、施工工藝等方面總結了相關經驗，以供參考。

1 工程概況

南昌市紅谷隧道工程施工項目位于南昌大橋與八一大橋之間，距離上游南昌大橋約1.4km，距離下游八一大橋約2.3km，距軌道交通1 號線約0.3km。紅谷隧道東岸設岸上7 條明挖匝道和1 座充砂長管袋圍堰。

東岸圍堰軸線長約800m，端頭沿大堤方向長400m，坡腳深入江中約320m，堰體底寬最大120m，頂寬10m，高度20m，堰頂高程23.70m，頂部設混凝土防浪墻，防浪墻頂高程為24.70m。堰體成型過程需在18.5m 位置、9.7m位置分別設置3.0m寬的分級平臺確保邊坡安全，堰體內側邊坡采用400mm 厚砂卵石墊層進行防護，最終形成坡比分別為1：2、1：2.5 和1：2.5；堰體外側邊坡采用150mm 砂卵石墊層+300mm厚格賓網墊進行防護，最終形成坡比分別為1：2.5、1：2.5 和1：3.0。圍堰在平臺16.7m 標高位置以下采用兩側回填充砂長管袋中和長管袋中間部位回填中粗砂斷面形式，為避免江水滲流對堰內基坑產生影響，在中粗砂回填中間位置設水泥土攪拌樁防滲墻兩側槽壁加固和塑性混凝土防滲墻；圍堰在16.7～23.7m 標高范圍采用外側為黏土防滲斜墻，內側為充砂長管袋結構斷面形式進行防護。圍堰實施完成效果如圖1 所示。

圖1 圍堰實施完成效果圖

防滲墻施工區域地層為臨時吹填砂，地層透水性好，堰體范圍的水位與贛江水位一致，砂層自身固結黏聚力差，加之贛江水位落差大、水位漲幅頻繁影響，動水極易帶走沙而造成防滲墻塌槽。鑒于以上原因，防滲墻兩側設置三軸攪拌樁，攪拌樁直徑為?850mm，間距為600mm，咬合250mm，樁底至巖層。塑性混凝土防滲墻墻體厚度800mm，墻體入巖2 000mm，封閉贛江水，確保岸下基坑施工安全（圖2）。

圖2 圍堰防滲墻橫剖面圖

2 18.5m高程以上圍堰堰體調整

南昌市紅谷隧道東岸圍堰位于南昌市贛江邊，在圍堰內施工明挖基坑結構，為江中沉管對接創造條件，同時堰內基坑主體結構實施過程需拆除既有舊堤防，既有舊堤防拆除前需完成圍堰填筑并與東岸岸上工程影響范圍外的現有贛東大堤連城整體。圍堰型式為充砂管袋圍堰，堰頂高程為23.7m。圍堰為三級建筑物，須經過兩個主汛期的考驗，設計洪水標準為百年一遇，相應設計洪水位23.6m。南昌地區主汛期為每年的4～6月，枯水期為每年的11 月～次年1 月，近三年內日最高水位為21.85m，最低水位為10.02m，水位落差大。東岸圍堰16.7m 標高以上黏土斜墻按組織計劃實施距離汛期不足1 個月，不具備在贛江水位上漲至18.2m 標高之前把圍堰堰體回填至設計要求的24.7m 標高位置，東岸老城區的防洪安全受到影響（圖3）。經研究調查和專家咨詢，建議將圍堰18.2m 標高以上的黏土防滲斜墻調整為鋼筋混凝土擋墻，擋墻背后回填砂土同步施作坡面防護（圖4）。

圖3 原設計堰體及防滲墻橫斷面

圖4 調整后堰體及防滲墻橫斷面

3 施工方法

3.1 三軸攪拌樁施工方法

1）開挖導溝 三軸攪拌樁導溝施工，根據控制邊線，采用挖機開挖，清除地下障礙物。導溝根據施工經驗，深度1.5m，留待施工時水泥土攪拌置換出來的泥漿將溝填滿。

2）定位架放置 根據提供的坐標基準點，按照設計圖進行放樣定位及高程引測工作，并做好永久及臨時標志。放樣定位后，請監理進行復核驗收簽證。確認無誤后方可進行攪拌施工。

3）樁機就位及校正 用卷揚機和人力移動攪拌樁機到達作業位置，并調整樁架垂直度達到 0.5%以上。在樁機上焊接一半徑為5cm 的鐵圈，10m 高處懸掛一鉛錘，使鉛錘正好通過鐵圈中心。每次施工前必須適當調節鉆桿，使鉛錘位于鐵圈內，即把鉆桿垂直度誤差控制在0.5%內。樁機移位由當班機長統一指揮，移動前必須仔細觀察現場情況，移位要做到平穩、安全。樁機定位后，由當班機長配合技術員對樁機樁位進行復核，偏差不得大于20mm。為便于成樁深度的控制，施工前應在鉆桿上做好相應的標記，控制攪拌樁樁長不得小于設計樁長，當樁長變化時擦去舊標記，做好新標記。

4）水泥漿液拌制 水泥漿制辦采用全自動拌漿系統，在開機前按要求進行水泥漿的拌制，水泥漿液的水灰比嚴格控制在1.0～1.5。

5）攪拌成樁 鉆掘攪拌機下沉到設計深度后，在底部停頓持續噴漿600s，然后邊噴漿、邊旋轉攪拌鉆頭，泵送必須連續，并提升至超設計標高50cm。建議按1～1.5m／min 的速度控制提升攪拌頭，流量控制在90L／min 左右。提升速度避免過快，避免出現真空負壓、孔壁塌方等引起周邊地基沉降。鉆進時如鉆機遇到障礙物，應退出鉆機，使用挖掘機開挖取出障礙物，回填后重新鉆進。

3.2 塑性混凝土防滲墻施工方法

1）作業平臺、導墻施工 防滲墻采用多臺成槽機分區平行作業，綜合考慮成槽機、履帶吊作業區域大小和通行便道寬度等因素，在防滲墻內側施工鋼筋混凝土作業平臺導墻采用現澆倒L 形鋼筋混凝土，高度為1.5m，厚度為0.2m。導墻在防滲墻轉角處根據需要外放200～500mm，成T形或十字形交叉，使成槽機抓斗能夠起抓，確保防滲墻在轉角部位的斷面完整。

2）防滲墻成槽 槽段劃分應結合接頭最優、最少分配原則，防滲墻一期、二期槽段長度均為7.0m，嵌入泥質粉砂巖2.0m，該巖層飽和單軸抗壓強度7.8MPa，成槽機直接成槽，區段一期槽段完成后，再施工二期槽。

3）泥漿使用 防滲墻施工過程中，所采用的泥漿種類與地基土的性質、地下水的分布、成槽方式及工程條件等因素密切相關，是保證防滲墻順利施工關鍵材料，本工程采用鈉質膨潤土泥漿，根據試驗確定適合配合比。成槽過程中，嚴格控制泥漿液位，確保液位位于地下水位以上0.5m，并不低于導墻頂面以下0.3m。

4）槽段質量驗收 槽孔造孔按設計要求深度完成后進行槽孔驗收，包括墻深、垂直度、墻厚指標等。墻深采用測繩實測法進行現場探測，采用UDM100 超聲波檢測儀檢查成孔質量，超聲波檢測儀不僅能對最終成槽效果進行檢驗，而且可對成槽過程中的槽體進行檢驗，發現問題可及時糾正，因此對成槽施工具有很好的指導作用[6]。

5）接頭處理及清孔驗收 槽段成槽質量檢測完成后，開始進行槽段接頭刷壁施工。刷壁器必須緊貼工字鋼腹板從下至上刷壁，每使用一次，用清水將刷壁器沖洗干凈，至刷壁器可沿工字鋼腹板面無阻礙上下移動且不沾有泥土為止，采用空氣升液裝置，將槽段底部的泥漿通過泥漿管置換至后臺篩分系統，通過篩分設備分離出泥漿內的大顆粒雜質，同時補充循環泥漿或新漿入槽段，保持槽段內液面平衡。通過不斷的泥漿循環，最終達到槽段內泥漿比重、含砂率等指標達到規范要求。

6）混凝土施工 采用直升雙導管法澆筑水下混凝土，導管為絲扣連接，管徑D250mm，導管距槽段兩側不大于1.5m。導管安裝前，需進行水密性試驗、接頭抗拉試驗，試驗合格后方可投入使用。導管安裝采用起重機將導管吊入槽段導管倉位置，由上至下依次安放，接頭安裝密封橡膠墊，底部宜采用“V”字型豁口，導管頂端安裝方形漏斗，漏斗容積不低于0.8m3，導管應插入到離槽底標高30～50cm 處，導管埋管深度2～5m。砼澆注應連續進行，因故中斷時，不得超過30～40min。槽孔砼上升速度不得小于3.0～3.5m／h。

3.3 鋼筋混凝土擋墻施工方法

18.5 m 高程以上黏土防滲斜墻調整為鋼筋混凝土擋墻，鋼筋混凝土擋墻平面位置位于防滲墻頂部，首先清除18.5m 高程作業平臺頂面以下防滲墻500mm，便于施工擋墻凸榫。鋼筋混凝土擋墻每隔12m 設1 道變形縫。擋墻豎向分兩次澆筑成型，第一次澆筑基礎，第二次澆筑墻身。擋墻背后施工吹填砂，防止擋墻在贛江高水位壓力下，擋墻結構變形過大或傾覆。擋墻背后鋪設復合土工膜，土工膜下方利用200×200mm 混凝土固腳，防止鋼筋混凝土裂縫滲漏水（圖5）。

圖5 圍堰二期堰體結構橫斷面圖

擋墻基礎混凝土強度達到設計要求（即2.5MPa）后，實施擋墻墻身結構。分段組織，流線型作業。當擋墻墻身混凝土達到設計強度70%以上時進行擋墻墻背回填，墻背回填材料采用透水性填料，按30cm 一層分層填筑夯實，邊坡坡度為1：2.0，坡面防護采用400mm 厚砂卵石。

4 結論及建議

紅谷隧道東岸圍堰選用塑性混凝土防滲墻與鋼筋混凝土擋墻相結合的方法進行防滲處理，成功解決了汛期施工黏土防滲斜墻進度和質量不能滿足相關要求的技術難題，在汛期贛江水位上漲前完成了圍堰整體防滲體系施工內容并于既有贛東大堤擋墻封閉合攏，保障了大堤和圍堰防洪要求。經圍堰內降水試驗和基坑開挖驗證，圍堰基坑場地內水位不再上升，基坑圍護結構無滲漏水情況。

結合工程實例在確保防滲圍堰防滲總體效果，加快施工進度和節約工程投資等多方面考慮，宜根據不同地層和不同邊界條件選用不同的施工方案和方法，該文總結了東岸圍堰防滲墻采用組合式防滲體系施工工藝和調整擋墻構造形式取得的顯著效果，主要得到如下結論建議。

1）防滲墻施工至“L”型轉角位置時直接將導墻做成“T 型”轉角并預留80cm 的直線導槽，在成槽機后期施工時直接將此段防滲墻做成“T型”轉角幅，此槽段混凝土澆筑完成后及時起拔接頭箱并及時回填砂土，來達到整體防滲的設計連接密閉性要求。

2）本項目圍堰鋼筋混凝土擋墻為重力式擋墻，擋墻混凝土結構施工完成后，需要在擋墻背后施工吹填砂，確保高水位情況下擋墻的穩定。建議其他同工況項目擋墻設計為扶壁式擋墻，擋墻結構施工完成后，不需要在擋墻背后回填砂土，降低了施工難度，加快了堰體施工進度，降低了施工成本。