人工槽孔防渗墙在南河橡胶坝施工中的应用

李春英

（水利部河北水利水电勘测设计研究院，天津300250）

1 工程概况

南河橡胶坝位于秦皇岛市青龙县南河城区段，是当地为改善水资源条件及城镇生态景观，结合现场地形地质条件而修建的一项水利工程。一期工程包括4道橡胶坝，由上游至下游分别为一坝、二坝、三坝和四坝，坝轴线与河道垂直，桩号分别为2＋080、2＋420、2＋840和3＋350，坝长分别为41，50，55，55m，坝高分别为2.2，2.6，3.9，3.9m，设计蓄水位分别为239.2，237，234.7，230.9m。 工程建成后可使南河城区段形成1650m长的4级连续水面景观，水面面积9.8万m2，蓄水总库容13.3万m3。

橡胶坝主体工程由坝体、铺盖、消力池、两侧岸墙和库区防渗系统5部分所组成。库区防渗系统包括坝基防渗墙和左岸防渗墙2部分。坝基防渗墙位于坝前铺盖上游齿墙底部。库区右岸为弱透水性基岩，是一道天然的防渗屏障。左岸防渗墙由桩号1＋131～3＋331，连续长度2200m。

由于受工期和资金限制，2008年仅完成了4座橡胶坝的主体工程和铺盖防渗墙，以及左岸防渗墙三、四坝区间2＋520～3＋350长830m墙段。从试运行情况看，三坝、四坝蓄水正常，说明已建防渗墙效果不错，而一坝、二坝库区渗漏严重，左岸地势较低地面出现渗水，影响附近居民的正常生产和生活。为此决定一、二坝区间剩余的左岸防渗墙墙段明年实施。

2 工程地质条件

南河城区段总体走向由西向东，河道宽度40～100m，河底纵坡0.4%～0.8%。河道南侧为陡峭山坡，北侧为县城居民区。南河为季节性河流，仅在雨季短期行洪，河道地下水埋深为0.7～4.8m。

根据地质勘探资料，工程区域除左岸路基和右岸山沟局部为素填土外，坝基所在的河道地层基本属于岩、土双层结构。土层岩性主要为砾石、壤土或砾石土，层厚1～7m；岩石层为花岗片麻岩，其中全风化带厚1.1～12.9m，强风化带厚0.8～8.4m。 根据抽水试验，砾石土属于强透水层，渗透系数为3.6×10－2cm/s。花岗片麻岩全风化带渗透系数为2.7×10－4～3.3×10－6cm/s， 平均值为5.6×10－5cm/s，属弱透水性；强风化带渗透系数为2.3×10－4～3×10－5cm/s，平均值为1.1×10－4cm/s，属弱～中等透水性。

3 左岸防渗墙剩余墙段设计方案选择

已建防渗墙墙厚0.5m，采用液压抓斗配合冲击钻造孔（槽孔）、泥浆护壁、导管浇筑混凝土的施工工艺。对于砂砾石地基，采用冲击钻造孔，缺点是对地基振动较大。由于工程现场距居民区较近，考虑到施工对周边居民的干扰，业主要求改变左岸防渗墙剩余墙段的施工方法。

3.1 施工方法选择

3.1.1 槽孔支护法

槽孔支护法修筑的防渗墙在平面上是由矩形槽孔串连形成，适用条件为埋深较浅的砂砾石层。槽孔是边挖边衬形成的，槽孔长度5～10m，槽孔内径根据人工开挖时操作空间的要求取1.2m，槽孔内设置横向支撑，每循环进尺控制在1m；槽孔支护采用常规混凝土，配以少量钢筋，其厚度根据开挖深度一般为15～25cm，跳仓施工。四川成都院在修建岳池县富流滩电站工程时曾采用过。

3.1.2 围井支护法

围井支护法修筑的防渗墙在平面上是由圆形围井串连形成，适用条件为埋深较浅的砂砾石层。围井是边挖边衬形成的，为防止井壁坍塌每循环进尺控制在1m左右；围井的支护采用常规混凝土，配以少量钢筋，其厚度根据开挖深度一般为15～25cm；围井内径根据人工开挖时操作空间的要求取1.2m；跳仓施工。上个世纪70年代保定地区在龙门水库和王快水库加固工程中采用过。

槽孔支护法施工空间较大，有利于排水和施工机具的布置，防渗墙厚度均匀，防渗效果好，故予以推荐。

4 人工槽孔防渗墙

南河城区段二坝上游左岸防渗墙轴线布置在距护岸挡墙外缘3m的位置。槽孔分段长度为5m，净宽1.2m，槽壁支护混凝土厚度15cm。横向支撑采用断面20cm×20cm的预制混凝土柱，水平间距1.5m。防渗墙墙顶低于护岸高程0.5m，墙底嵌入基岩深度1m，防渗墙深度7～9.8m。

5 人工槽孔防渗墙施工要求

5.1 导向槽口板

施工前修筑导向槽口板。槽口板采用“┓┏”形现浇混凝土，高度取0.4m，宽度根据地面设备的要求确定。槽口板应直立、稳固、位置准确。

5.2 槽孔开挖

开挖主要利用风镐、十字镐及其他辅助工具，出渣采用卷扬机、吊蓝等。开挖时应注意排水，保证开挖和护壁混凝土浇筑为干场作业。槽孔孔壁应平整垂直，防止偏斜，不应有梅花孔、探头石和波浪形小墙等。槽孔中心线与垂直度允许偏差不大于5cm；孔斜率不大于0.4%。开挖结束后，应对槽位、槽深、槽宽，嵌入基岩深度、孔斜等进行全面检查。检查合格后，方可进行护壁。

5.3 槽壁支护

槽壁支护是人工开挖防渗墙的关键技术之一，每向下开挖一定深度就护壁一次，当护壁达到一定强度后继续往下施工。护壁采用厚15cm的钢筋混凝土，钢筋为HPB235Φ8，间距15cm，水平向护壁之间的钢筋预留搭接长度不小于10cm。上下护壁之间不搭接。壁间横向支撑预制混凝土梁，配筋4根HPB235Φ12，箍筋Φ6＠100。支撑梁两端预留搭接长度10cm。一序槽护四壁，二序槽护两壁。护壁支模时应考虑排水，防止混凝土浇筑时因细颗粒流失而产生蜂窝。模板拼装应平整，以减少拼缝部位的错台和凸棱。护壁混凝土等级可采用二级配C20W4F100，水灰比宜小于0.55，浇筑坍落度为4～8cm，初凝时间不小于6h，终凝时间不大于24h，干密度不小于2380kg/m3。为加快施工进度，可掺加早强剂。

5.4 墙体混凝土浇筑

墙体混凝土等级采用C10W6F100，水灰比宜小于0.65，坍落度18～22cm，初凝时间和终凝时间同上，干密度不小于2100kg/m3，弹性模量不大于1.75×104N/mm2。

槽孔混凝土浇筑应在地下水位稳定后进行。混凝土浇筑采用水下直升导管法，导管内径以20～25cm为宜。槽内使用两套以上导管时，间距不得大于3.5m。一期槽端的导管距孔端宜为1～1.5m，二期槽端的导管距孔端宜为1m，当槽底高差大于25cm时导管应布置在控制范围的最低处。导管的连接和密封必须可靠，导管底口距槽底应控制在15～25cm范围以内。开浇前，导管内应置入可浮起的隔离塞球，开浇时先注入水泥砂浆，随即浇入足够的混凝土，挤出塞球并埋住导管底端。管埋入混凝土的深度不得小于1m，不宜大于6m。混凝土面上升速度不应小于2m/h。混凝土面应均匀上升，各处高差应控制在0.5m以内。至少每隔30min测量一次槽孔内混凝土面深度，至少每隔2h测量一次导管内混凝土面深度，在开浇和结尾时应适当增加测量次数，并及时填绘混凝土浇注指示图，以便校对浇注方量。槽孔口应设置盖板，避免混凝土散落槽孔内。

5.5 相邻槽孔混凝土连接

一、二序槽孔间混凝土应可靠连接。二序槽孔施工时，应凿除一序槽孔侧壁上的土块、石块并清理干净，刷水泥砂浆一层，连接好搭接钢筋，浇筑护壁混凝土；待槽孔挖好验收合格后再浇筑槽孔混凝土。

5.6 新建防渗墙与已建防渗墙的连接

新建左岸防渗墙与已建铺盖防渗墙在平面上呈“┣”形连接，相接处的老混凝土面要清理干净，刷水泥砂浆一层，再浇筑新混凝土。

6 结语

（1）南河橡胶坝左岸防渗墙三、四坝之间墙段的施工，由于采用冲击钻对周边居民干扰较大，要求一、二坝墙段施工时改变施工方法。

（2）对于埋深较浅的砂砾石土层人工槽孔支护法是一种经济而又合理的选择。

（3）为保证槽壁的稳定施工中应遵循短进尺、快护砌的原则。

［1］SL 174—96，水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范［S］.

［2］SL 55—2005，中小型水利水电工程地质勘察规范［S］.

［3］DL—T 5144—2001，水工混凝土施工规范［S］.

［4］白永年.中国堤坝防渗加固新技术［M］.北京：中国水利水电出版社，2001.

［5］陆吾华.橡胶坝设计与管理［M］.中国水利水电出版社，2005.

［6］钟永明.防渗墙人工施工技术［R］.四川水利水电勘测设计研究院勘察分院，2008.