粉砂地基中薄壁塑性混凝土截渗墙施工

华建飞，李同汉，鲁文妍

（1.浙江省第一水电建设集团股份有限公司，浙江杭州 310051；2.安徽省水利水电工程建设监理中心，安徽合肥 230000；3.南京水利科学研究院，江苏南京 210029）

0 引言

我国黄泛区、沿海、长江口等区域广泛分布有粉砂土层，近年来，江淮主干流大型工程相继兴建，许多水闸枢纽工程修建于粉砂地基上。粉砂地基具有允许渗透比降小、抗冲刷能力差等特点，基坑施工截渗降水问题突出，是水利工程建设中的难题。

涡河蒙城枢纽建设工程节制闸及船闸底板坐落于粉砂土层，工程区域地下水丰富，粉砂土含水层透水性强，且地下水与附近涡河水相互补给，基坑开挖深度较大（达到了18 m），除做好降水外还需设置防渗墙，以形成干地施工条件。截渗墙的防渗效果直接影响施工进度目标。

为保证良好的施工质量和防渗性能，兼综合考虑工程地质情况和经济因素，涡河蒙城枢纽建设工程节制闸及船闸防渗体系采用柔性的塑性混凝土防渗墙。塑性混凝土是在传统混凝土基础上掺加较多的膨润土、粘土等材料，从而明显提升混凝土的变形能力，可以很好地与基础相适应，同时又具有很好的防渗性能。在施工的过程中，涡河蒙城枢纽建设工程塑性混凝土截渗墙在原冲击成槽的基础上，对冲击钻头和施工工艺加以改进，用扁钻头代替圆钻头，防渗墙厚度由原60～80 cm减为20～40 cm，进一步降低了施工成本，并通过现场试验和工程实践，研究提出了适用于粉砂性地基的薄壁塑性混凝土截渗墙施工工法及其参数，可为类似工程提供参考。

1 工程概况

涡河蒙城枢纽位于蒙城县城北关涡河上，主要由节制闸、分洪闸、船闸等组成，具有防洪排涝、蓄水灌溉、航运等多种功能。工程等别为Ⅲ等，节制闸为中型水闸，船闸为Ⅳ级。工程区属皖北地层区，地层以第四纪冲、洪积层为主，土性主要为粉质粘土、壤土、砂壤土、粉土及细砂等。工程区孔隙潜水埋藏较浅，孔隙承压水主要赋存于覆盖层之下的细砂夹壤土、砂壤土及细砂层中，因其上部有一定厚度的粘性土层覆盖，从而形成一定的承压性，与涡河水的水力联系密切，汛期河水位上升，承压水压力相应增大。

在以往的工程实践中，高渗透性地基在实施过程中，因地下水的控制措施采取不当而引发的工程安全事故屡见不鲜，因此，在合理降水的同时保障基坑截渗墙质量，是工程顺利实施的关键。

2 截渗墙材料

1）制浆材料选用钠基膨润土制备护壁泥浆，膨润土具有造浆率高、粘度大、比重小、固壁效果好等优点。新制泥浆的密度不大于1.07 g/cm3，马氏漏斗粘度为18~30 s。

2）墙身材料截渗墙采用塑性混凝土，混凝土强度3.0 MPa，弹性模量300～1 000 MPa，胶凝材料采用32.5R等级复合硅酸盐水泥，砂采用河砂，碎石采用一级配，粉煤灰选用二级粉煤灰。

3 施工工艺流程及操作要点

通过现场试验研究，形成粉砂地基中薄壁塑性混凝土截渗墙施工工艺，操作要点如下：

1）构筑导墙

采用全站仪放出截渗墙轴线，小型挖掘机挖出导向槽，人工清理平整。然后放出导墙位置，绑扎钢筋，支设模板，浇筑C15混凝土。

2）槽段划分及抓斗成槽

根据工程区域粉砂地质情况、抓斗斗体开距、浇筑导管布置的要求等，确定槽孔长度：一期槽开槽长6.4 m，两头设置接头管，浇筑长5.6 m；二期槽孔开槽长6.4 m，浇筑长6.4 m。槽段的划分如图1所示。采用“三抓成槽”施工工艺，在成槽施工中，采用膨润土泥浆形成泥皮，防止槽壁坍塌，新制泥浆的密度控制在1.03～1.08 g/cm3，粘度为35~55 s。

图1 槽段划分示意图

3）清孔验收

清孔换浆采用气举法将槽孔内淤积与大颗粒沉渣清除，直至满足设计及规范要求。清孔结束后1 h应达到以下标准：孔底淤积厚度应满足H≤10 cm；孔内泥浆应满足密度Ps≤1.15 g/cm3，粘度为32~50 s，含砂量不大于4%；二期槽孔清孔结束前，用专用钢丝刷子洗刷槽孔两端接头孔，直至刷子钻头上基本不带泥屑，孔底淤积不再增加。

4）下设接头管

墙段之间的连接选取“接头管法”，接头管采用外径40 cm的圆柱形铁管。一期槽孔清孔结束后，采用50 t汽车吊在槽孔两端，下设接头管，并进行孔口固定。等一期混凝土浇筑基本稳定、接近初凝时将接头管拔出，从而在槽孔的端头形成接头孔。接头孔将一期槽孔和二期槽孔混凝土有效连接。

5）塑性混凝土浇筑

混凝土浇筑采取直升导管法，导管内径为20 cm。根据规范导管应满足：同一槽段两套导管间距不大于3.5 m；一期槽段的导管距接头管为1.0～1.5 m；二期槽段的导管距孔端不大于1.5 m；导管底口距槽底应控制在15～25 cm范围内。

开浇前，导管内放入直径适当的隔离球，浇筑过程中导管内应充满混凝土，保证导管底口始终埋在已浇混凝土内。开浇后，槽孔混凝土面应控制上升速度不得低于2 m/h。

浇筑时,导管埋入混凝土的深度应控制在1.0～6.0 m，各槽孔混凝土面浇筑高差应控制在0.5 m以下，终浇高程按超过设计墙顶高程0.5 m控制。浇筑过程中，槽内混凝土面的深度应每30 min测量一次，并将测量结果记录，根据浇筑记录绘制浇筑面貌图，该成果可用于浇筑方量的复核和拆卸导管决策指导。具体工艺流程见图2。

图2 粉砂地基薄壁塑性混凝土截渗墙施工工艺流程

4 施工质量控制

4.1 造孔质量控制

造孔质量控制包括槽段的位置、轮廓尺寸、孔斜率和孔深等，其质量标准见表1。

表1 造孔检查内容及质量标准

4.2 清孔质量控制

清孔阶段检查项目包括孔底淤积情况、孔内清孔泥浆质量、墙段接头刷洗情况（二期槽孔）。各项检查具体质量要求见表2。

表2 清孔质量标准

4.3 截渗墙墙体材料

截渗墙墙体材料的入孔坍落度s应满足18 cm≤s≤22 cm，且s≥15 cm的时间应大于等于1 h；扩散度应满足34 cm≤v≤40 cm；初凝时间t1、终凝时间t2应满足t1≥6 h，t2≤24 h；塑性混凝土密度pc≥210 kg/m3，水泥用量mc≥80 kg/m3，膨润土用量mb≥80 kg/m3，胶凝材料总量mg≥240 kg/m3。

4.4 混凝土浇筑质量控制

1）埋入混凝土的导管深度h应满足1.0 m≤h≤6.0 m；

2）混凝土浇筑面上升速度v应满足v≥2 m/h；

3）应确保浇筑中混凝土面均匀上升，各处高差△h应满足△h≤0.5 m；

4）为核对混凝土浇筑方量，应间断测量槽孔内和导管内混凝土面深度，槽孔内最长间隔30 min测量一次，导管内最长间隔2 h测量一次，并依据测量深度绘制混凝土浇筑指示图；

5）应当在槽孔口设置盖板，以防止混凝土散落到槽孔内；

6）应确保浇入槽孔内的混凝土均符合质量要求；

7）浇筑时应注意避免进入导管的混凝土把空气压入。

5 结语

粉砂地基上水利工程建设面临基坑防渗难题，针对涡河蒙城枢纽建设工程粉砂地基基坑施工中的薄壁塑性混凝土防渗墙施工问题，提出了适用于粉砂地基的相关截渗墙施工工法及其质量控制参数，薄壁塑性混凝土截渗墙沿预开挖基坑外周设置，底部伸入不透水层，有效阻断了基坑内外水力联系。截渗墙采用液压成槽机成槽，塑性混凝土浇筑，截渗墙厚40 cm，混凝土强度为3.0 MPa，低弹模，墙段衔接采用接头管法，使截渗墙形成四周封闭隔水帷幕，有效保障了蒙城基坑的干地施工条件，为类似工程提供了参考。