生態(tài)修復(fù)工程混凝土防滲墻施工技術(shù)研究

何曉陽HE Xiao-yang

（中鐵十二局集團第三工程有限公司，太原 030024）

0 引言

滹沱河作為石家莊市的一條主要河道，受上游水庫工程控制，下泄水量日益減小，河道長期干涸，荒沙遍野，同時，河道長期采砂形成的砂坑十分不規(guī)則，河灘坑深坡陡，生態(tài)環(huán)境日益惡化。按照“綠水青山就是金山銀山”“以水帶綠，以綠養(yǎng)水”的綠色發(fā)展理念，對滹沱河進行生態(tài)修復(fù)，改善滹沱河生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)人與自然和諧共生是建設(shè)美麗河北的需要。此外，通過對滹沱河進行生態(tài)修復(fù)，可以提高河道行洪能力、確保防洪安全，與城市建設(shè)與發(fā)展的需求相協(xié)調(diào)，同時結(jié)合上游補水，改善下游河道生態(tài)條件。主河槽治理工程施工導(dǎo)流是本工程建設(shè)的一項重要施工內(nèi)容。

本文依托滹沱河生態(tài)修復(fù)三期工程（鹿泉區(qū)）主河槽治理工程施工，對混凝土防滲墻施工技術(shù)進行研究，積累了豐富的施工經(jīng)驗，可應(yīng)用于類似工程施工中。

1 工程概況

1.1 工程背景

滹沱河生態(tài)修復(fù)三期工程（鹿泉區(qū)），項目起始黃壁莊水庫以下，終點至中山水面潛堰上游93m 處，總長6.707km，主要包括疏浚工程、岸坡整治工程、水生態(tài)修復(fù)工程及生態(tài)綠化工程。綠化范圍為主槽上開口外100～150m，主要結(jié)構(gòu)物為繞行路1 條、漫水路1 條、蓄水建筑物溢流堰1 座、白虹飛鷺生態(tài)區(qū)及溪流湖區(qū)工程。

由于滹沱河黃壁莊水庫有下泄生態(tài)基流，以及本段工程地下水位較高，為了保證主槽疏浚平整、蓄水建筑物等工程的干場作業(yè)，結(jié)合工程布置情況分析，主河槽治理工程施工導(dǎo)流安排在非汛期，分期進行。

1.2 水文情況

一般年份崗南、黃壁莊水庫在非主汛期不會向河道泄洪，即使有少量棄水也可通過石津干渠向下游輸水。

按包容汛前期和汛后期的原則，施工期初步劃分為9月1 日～6 月30 日、9 月1 日～6 月15 日、9 月15 日～6 月30 日、9 月15 日～6 月15 日、10 月1 日～5 月31 日共5 個時段。

《黃壁莊水庫供水調(diào)度方案》（2019 年11 月）按黃壁莊水庫多年平均天然徑流量的10%確定河道生態(tài)水量，為1.35 億m3，生態(tài)基流流量為4.3m3/s。

施工期洪水應(yīng)采用調(diào)度手段使黃壁莊水庫不泄流入河道，應(yīng)綜合考慮黃壁莊水庫下泄生態(tài)基流和計算的施工期洪水流量的較大值。

2 地質(zhì)勘察情況

通過勘察鉆孔揭露地下水水位情況及河道、兩岸民井水位觀測分析，工程區(qū)京贊公路橋上游兩岸地下水賦存于第四系中更新統(tǒng)冰積堆積的泥礫中，兩岸地下水水位略高于河床水位，為兩岸補給河道，但泥礫層作為弱透水層，補給水量較小。京贊公路下游的右岸地下水根據(jù)初設(shè)階段右岸鉆孔揭露情況，地下水賦存于第四系全新統(tǒng)沖洪積的砂層和卵礫石層中，地下水水位和河床逐漸保持在一個水平。

本次勘察對初選的2 條截滲軸線及京贊公路橋上游右岸進行了勘察，其中京贊公路橋上游截滲斷面鉆孔間距為513～844m，鉆孔編號為ZK8～10，鉆孔深度按照進入相對不透水層以下不少于2m 控制，深度為8～13m；京贊公路橋下游截滲斷面鉆孔間距為150～344m，鉆孔編號為ZK1～7，鉆孔深度同樣按照進入相對不透水層以下不少于2m 控制，深度為10～18m；京贊公路橋上游右岸布置2 個鉆孔，鉆孔間距100m，鉆孔編號為ZK10～11，深度均為13m。

河床上部為細砂、中粗砂、卵石層，細砂、中粗砂滲透系數(shù)分別為4.0×10-3cm/s、8.0×10-3cm/s，具中等透水性，卵石滲透系數(shù)建議值為0.15cm/s，砂層和卵石均為主要滲透通道。經(jīng)判別卵石屬過渡型滲透破壞形式，砂層屬流土型滲透破壞形式，砂層允許滲透比降為0.20～0.25，卵石允許滲透比降為0.18～0.20。

地下水類型主要為第四系孔隙潛水，多埋藏于砂、卵石、礫石層中。由于崗南、黃壁莊水庫的修建，控制了河流上游地表水的補給來源，水庫下游河床長期干涸，地下水主要靠大氣降水及河水滲透補給[1-2]。本期勘察期間發(fā)現(xiàn)：河道存在地表水，河床地下水位埋深1.1～4.9m；左右岸地下水位埋深12.4～14.6m。

根據(jù)勘察情況，工程區(qū)河道地層主要以中粗砂、卵石及泥礫為主，河道左岸以黃土狀壤土、泥礫為主，右岸以壤土、中砂、卵石、泥礫為主。鉆孔ZK6 取芯渣樣見圖1。

圖1 鉆孔ZK6 取芯渣樣

該處河道左岸上部為黃土狀壤土、下部為泥礫，河床上部為砂性土和卵石，下部為泥礫，右岸上部為壤土層，下部為泥礫層。

砂性土具中等透水性，卵石具強透水性，黃土狀壤土、壤土具微～弱透水性，泥礫具弱透水性。其中黃土狀壤土、壤土、泥礫層可作為相對不透水層。

3 混凝土防滲墻施工關(guān)鍵技術(shù)

混凝土防滲墻施工工藝流程圖見圖2。

圖2 施工工藝流程圖

3.1 構(gòu)筑施工平臺

平行混凝土防滲墻軸線左右各修筑一條10m 寬車道，便于液壓成槽機、施工機械同步作業(yè)。

3.2 導(dǎo)向墻施工

測量人員測放出防滲墻軸線，采用小型挖掘機開挖導(dǎo)向槽，開挖完成后，再輔以人工進行修整，然后安裝模板，澆筑C25W4F150 混凝土。導(dǎo)向墻厚20cm，單側(cè)頂面寬100cm，高80cm，配筋為Ф12 鋼筋，縱線間距28cm，水平間距40cm。導(dǎo)向墻斷面示意圖見圖3。

圖3 導(dǎo)向墻斷面示意圖（單位：mm）

3.3 混凝土防滲墻施工

3.3.1 槽段劃分

為確保孔壁安全，應(yīng)盡量減少槽段接頭，根據(jù)施工方案，并結(jié)合現(xiàn)場試驗結(jié)果，對槽段進行劃分，通過增加槽段長度來減少接縫。根據(jù)地質(zhì)勘查結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場機具及施工工藝要求，確定一期槽孔及二期槽孔合理設(shè)置長度均為6m。槽段劃分示意圖見圖4。

圖4 槽段劃分示意圖

3.3.2 抓斗成槽施工

施工機械為液壓成槽機，采用“三抓成槽”工藝，先施工一期槽，再施工二期槽。

成槽深度的嵌入層應(yīng)控制在1m 以上，并不少于設(shè)計孔深。三抓成槽施工示意圖見圖5。

圖5 三抓成槽施工示意圖

3.3.3 泥漿制備

在施工場地外側(cè)布置一個制漿站，提前24h 制漿，制漿站包括膨潤土倉庫、1 個容積200m3的儲漿池、2 個容積100m3的回漿池及攪拌臺，設(shè)備有2 臺泥漿泵、1 臺高速制漿桶及1 臺供水水泵，供漿管路采用5 寸軟塑料管沿防滲墻施工軸線鋪設(shè)至各施工槽段，輸送泥漿。

采用膨潤土泥漿進行固壁，因膨潤土不僅造漿率高，而且其比重小、粘度大，固壁效果較好，能夠滿足現(xiàn)場施工需要。

①原料。選用高品質(zhì)聚和膨潤土作為主要制漿材料。

②外加劑。外加劑從市場購買，分散劑為工業(yè)氫氧化鈉。

膨潤土性能指標見表1，新制膨潤土泥漿性能指標要求見表2，泥漿配比表見表3。

表1 膨潤土性能指標

表2 新制膨潤土泥漿性能指標要求

表3 泥漿配比表

新制的泥漿應(yīng)先膨化24 小時，并應(yīng)經(jīng)常攪動200m3儲漿池內(nèi)的泥漿，以保持泥漿良好的工作性能。

3.3.4 清孔驗收

槽孔清孔驗收工作是混凝土澆筑前的一項重要施工內(nèi)容，根據(jù)施工程序，自檢、監(jiān)理檢查驗收后，方可進行混凝土澆筑作業(yè)。清孔作業(yè)主要是將孔底的沉淀物撈出，確保其撈取1 小時后厚度不大于10cm。二期槽孔清孔結(jié)束前，用專用鋼絲刷子洗刷槽孔兩端接頭孔的泥皮和地層殘留物，確保專用鋼絲刷子鉆頭上基本不帶泥屑，孔底淤積不再增加[3]。

3.3.5 混凝土運輸、澆筑

①混凝土運輸。按不小于1.5 倍混凝土生產(chǎn)能力進行物料儲備，并保證拌和設(shè)備完好，配置2 臺自卸汽車運輸混凝土，以保證現(xiàn)場澆筑混凝土的工作性能，混凝土運輸至現(xiàn)場后，應(yīng)及時進行混凝土澆筑。

②混凝土澆筑。清孔后，安裝內(nèi)徑250mm 導(dǎo)管，導(dǎo)管節(jié)段間密封良好，不得漏漿，并緊固牢靠，導(dǎo)管間距按不大于3m 設(shè)置，一、二期槽端的導(dǎo)管距分槽線150cm。

現(xiàn)場應(yīng)根據(jù)槽孔深度及施工安排配置相應(yīng)根數(shù)的短導(dǎo)管，長度為30～100cm，用于現(xiàn)場導(dǎo)管施工配節(jié)使用。現(xiàn)場同時應(yīng)配置一定數(shù)量標準長度的導(dǎo)管應(yīng)急使用。導(dǎo)管底部出料口到槽底距離為15～25cm。

選取與導(dǎo)管直徑相匹配的隔離球，在混凝土開始澆筑前，將其從導(dǎo)管頂口放入，隔離球可以將導(dǎo)管內(nèi)的泥漿從導(dǎo)管底口擠出，避免了混凝土與泥漿的接觸污染。

為保證首次灌入的混凝土從導(dǎo)管底口攤開后能覆蓋孔底并埋住導(dǎo)管底口，現(xiàn)場2 臺自卸車應(yīng)同時裝滿混凝土抵達澆筑現(xiàn)場，并保證混凝土的連續(xù)供應(yīng)。

混凝土澆筑過程中，分階段提升導(dǎo)管，并保證導(dǎo)管埋入混凝土的深度為1.0～6.0m，槽孔混凝土面高差≤0.5m，混凝土最終澆筑標高為設(shè)計標高+50cm。混凝土澆筑過程中，每5min 測量一次槽內(nèi)混凝土面深度，填寫混凝土澆筑記錄，并繪制澆筑指示圖，以驗證澆筑方量，指導(dǎo)提升、拆卸導(dǎo)管[3]。

在機口或槽孔入口處隨機取樣，以檢查混凝土的工作性能，保證混凝土澆筑質(zhì)量。試塊取樣：抗壓強度每個槽段取一組試塊，滲透系數(shù)每3 個槽段取一組試塊。

4 施工特殊情況處理

①當?shù)貙哟嬖趪乐芈{情況發(fā)生時，應(yīng)通過及時灌入堵漏材料進行封閉，必要時，可對槽孔進行回填處理。

②導(dǎo)向墻底部坍塌或嚴重變形時的處理方法：1）針對底部破壞的部位，重新修筑導(dǎo)向墻。2）通過有效措施改善槽內(nèi)泥漿工作性能及地基條件。

③混凝土澆筑過程中，導(dǎo)管節(jié)段接頭處漏漿等情況發(fā)生時，必須采用下列辦法：1）如果漏漿處導(dǎo)管拔出后，底部脫離不滿足至少1.0m 的埋置深度時，必須將全部導(dǎo)管拔出處理。2）針對導(dǎo)管堵管情況，必須將全部導(dǎo)管拔出，清除混凝土，或者拔出后重新安裝備用導(dǎo)管。3）當導(dǎo)管提升過程中，發(fā)生導(dǎo)管節(jié)段脫落情況，應(yīng)將上部導(dǎo)管迅速移出，并設(shè)法將脫落的下部導(dǎo)管撈出，檢查脫落位置接口是否損壞，必要時立即啟用備用導(dǎo)管。

5 結(jié)束語

本文結(jié)合滹沱河生態(tài)修復(fù)三期工程（鹿泉區(qū)）主河槽治理工程施工，從導(dǎo)向墻關(guān)鍵工序入手，并對槽段劃分、抓斗成槽、泥漿制備及混凝土澆筑等工序作了詳細說明，能夠指導(dǎo)混凝土防滲墻施工，對施工過程中的特殊地段、地層的處理給出了解決措施，具有較好的施工借鑒意義。