防渗墙体间的搭接处理及特殊工艺研究

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摘    要：各种工法在长江重要堤防隐蔽工程中采用，由于成墙原理不一样，在成墙体搭接时容易产生分叉等问题。经过近几年的实践，得出：当采用分期施工，如用抓斗法施工一二期槽孔，应采用接头管法，如用射水法施工一二期槽孔，应采用冲切法；当采用顺序施工，其槽段间混凝土段连接，拉槽法应采用无接缝浇筑法平接；对于接头或合龙口部位应尽量选择地质条件较好，相对隔水层较浅的部位，这样才能保证防渗墙体间的搭接质量。
    关键词：防渗墙 接头 裂缝 处理
 

    水利部长江水利委员会长江岩土工程总公司，近几年来先后承建了长江重要堤防隐蔽工程武汉沿江大堤（7）标、粑铺大堤防渗工程（1）标、岳阳防渗工程民生垸（2）标、日本政府无偿援助钢板桩长江堤防加固示范工程荆州观音寺堤段和洪湖燕窝钢板桩防渗工程、洪湖田家口和湖南南县干堤防渗加固工程等1010余项具有一定社会影响的水利施工项目，采用的工法涉及射水法、抓斗法、高喷灌浆、深层搅拌法和拉槽法。在工程实践中，只要能根据地层合理选择好工法，严格按设计要求和技术条款加强质量控制，各种工法在相应的深度内均能较好地起到防渗作用。
    一、各种工法成墙墙体间搭接问题
    要确保各种工法成墙墙体间搭接可靠，各种墙体间搭接对策应如下：
    1、水泥土防渗墙与射水法塑性混凝土防渗墙
    采取平搭接（见图1），即两种工法墙由水泥土工法墙向塑性混凝土防渗墙对接，对接轴线偏差小于3cm，对接前水泥土工法提前调整对接最后一板墙位置。以对接缝为中在墙堤临江面平行搭接长度10ｍ水泥土防渗墙。平行搭接墙之间应保证结合紧密。
    2、水泥土防渗墙与拉槽法塑性混凝土防渗墙搭接
    取预留搭接孔槽法（见图2）处理墙对接，可保证连接处墙体质量，对接轴线偏差小于2cm。

 
 
 
图1　平搭接示意图
 图2　水泥土与拉槽法对接示意图
 

    3、射水防渗墙与拉槽防渗墙搭接
    采用拉槽机施工第一槽孔时预留一隔离孔与射水墙最后一槽板对位搭接。
    4、拉槽机与拉槽机之间搭接
    若相向施工，采用先期施工的拉槽机浇筑第一槽板时预留一隔离孔，作为后面施工的拉槽机的进刀槽；相对施工则最后一槽孔其中一拉槽机只拉槽不浇筑提前退场，所拉槽孔为另一机的进刀槽。
    5、射水法相邻槽段间的搭接问题
    为保证一二期槽孔的搭接可靠，应做到如下几点：一是孔距的标记做在钢轨上，应清晰准确，误差控制在5ｍｍ以内，每次移动定位要对准标记。二是冲切槽孔过程中要保持钢丝绳及成形器的铅直及成形器铅直位置稳定。三是施工双序孔时应打开侧向喷嘴，保证其不被堵塞，射流压力控制在0.35～0.4MPa。
    6、水泥土桩间与桩间的搭接
    施工中桩与桩之间的搭接间歇时间不应大于24ｈ，如因特殊原因超过上述时间，应对最后一根桩空钻留出樨头，以待下一批进行搭接，如间歇时间太长，与后续桩无法搭接，应采用局部加桩或注浆措施进行处理。
    7、防渗墙与江堤横穿管道的接合部位的问题
    江堤横穿管道有供水、排水等其他设施的管道，为了保证防渗墙的连续性，当与管道相交时，采取高喷灌浆措施对上下地层进行封闭处理，在进行高喷灌浆布置时应按有关高喷灌浆与防渗墙的连接处与建筑物的有关技术要求进行处理，其具体的孔位布置是：高喷灌浆孔与防渗墙的最大距离不大于0.4ｍ，在必要的情况下可沿防渗墙轴线左右各增加一孔，以保证与防渗墙更好的连接，在与管道相交时，高喷灌浆孔应尽量靠近管道，在必要情况下应沿防渗墙轴线左右各增加一孔，以保证与管道下面的防渗墙连接成一体，达到防渗效果。
    8、防渗墙与其他建筑物的搭接问题
    当防渗墙的轴线与有关建筑设施交叉时，亦应改变防渗施工措施来达到防渗效果；当与堤顶建筑物相交时，应改变防渗墙的轴线，绕建筑物进行防渗处理，当与过车或过人闸口相交时，同样采用高压喷射灌浆的方式达到防渗目的，在进行高压喷射灌浆布孔时，应按规定要求，增加与塑性混凝土防渗墙搭接长度。
    9、钢板桩合龙问题
    合龙是钢板桩施工过程中的一个技术难点，合龙施工对合龙前插打的钢板桩质量要求较高，对这一部分桩的质量控制是合龙成功与否的关键。同时根据施工场地不同的地质条件选择最佳的合龙点、编制合龙钢板桩的焊接工艺、挑选参加合龙施工的主要人员等都有明确的要求。
    （1）合龙点选择
    合龙点选择在标贯击数较小，地质条件好，打桩阻力小，深度较浅的部位。这样其法向和轴向倾斜度均易保证，便于钢板桩合龙施工。
    （2）控制合龙口处钢板桩垂直度
    首先在距合龙口两侧还剩30余根钢板桩时，便严格控制钢板桩的倾斜度，每插打一根钢板桩就应测量轴向及法向倾斜度，并根据倾斜度累积增加的规律及已有的施工经验，预计最后几根桩的倾斜度。为确保合龙口处钢板桩的垂直度，在距合龙口还剩几根桩时便下一根异形钢板桩，将桩的轴向倾斜度纠正为负数，然后打桩至合龙处，使其轴向及法向倾斜度均控制在0～0.2％之间。
    （3）确定合龙钢板桩尺寸
    根据合龙口的形状确定合龙桩的尺寸，首先测量合龙口的宽度，12ｈ后，再复测一次，目的是让合龙口各桩（向自由端）释放插打嵌合过程中的内力和位移，待其充分释放后再测合龙口宽度。按最终实测的合龙口宽度焊接一根合龙桩试样，将试样在合龙口处试插，若试样能在两相邻桩锁口中上下自由活动，即可确定合龙钢板桩的加工尺寸。
    （4）施打合龙钢板桩
    为了使合龙钢板桩能顺利与相邻桩的锁口相互咬合，插打前应使合龙钢板桩两侧桩高度不同，以便合龙钢板桩的锁口可先与高桩套好，再与低桩的锁口套好。锁口套好后，缓慢施打合龙钢板桩至设计桩顶高程。
    二、堤顶裂缝预防与处理
    根据以往施工经验，在堤顶建造塑性混凝土防渗墙时，可能会引起大堤沿防渗墙轴线产生裂缝。产生裂缝的堤段一般是新近加高培厚的堤段，主要原因是堤身密实度不够，堤身质量较差，该类堤段一般不宜作堤身防渗墙，应采用堤基防渗墙结合堤身土工膜斜墙防渗。若进行堤身防渗，应加强预防和处理。
    1、预防与处理措施
    （1）改善固壁泥浆性能，采用优质膨润土制浆，严格控制泥浆比重、粘度、静切力、泥饼厚度等技术参数，适当掺加增强浆液粘滞度的外加剂。
    （2）尽量缩短成槽时间，减少施工中裂缝的产生。
    （3）成槽作业过程中，对已成槽段适时进行扰动，避免出现泥浆离析改变性能现象。
    （4）完善泥浆净化系统，保证成槽全过程槽内泥浆质量，及时废弃不合格浆液。
    2、堤身裂缝处理方法
    1）在裂缝末端设减压井，以约束裂缝的进一步发展。
    2）沿裂缝下挖深1ｍ（底宽0.5ｍ）的置换槽，回填黏土夯实。
    3）对于缝面愈合不良时采用套管灌粘土水泥浆，控制灌浆压力不超过0.5kg/cm2。
    4）出现裂缝部位局部铺设复合土工膜加固。
    5）对坡面采取斜面碾压。
    三、软弱地层的施工工艺
    软弱地层水位较高，土体含水量较丰富，土体为软塑状黏土、有机质黏土夹砂壤土、壤土透镜体，标贯击数3～5，土体较松软，承载力低。易发生较强烈的塑性变形，形成缩孔。我们研究认为槽壁出现缩孔现象，有下列规律：
    （1）槽壁失稳多发生在浅部，很少有超过10ｍ者。
    （2）槽壁失稳与施工机械在某处的连续工作时间关系很大，只要机械运转正常，以每天2延米以上的成槽速度通过，槽壁极少出现险情。
    （3）槽壁失稳出现在雨天和漏水浸泡处。
    （4）槽内浆面因严重漏失而急剧下降时，槽壁必然垮塌，一般浆面不应低于槽口0.5ｍ。
    研究还认为在该地层造成槽壁不稳的主要因素有：
    （1）局部土体的变形，某些软弱夹层受上覆压力的影响向槽内缓慢挤出，可能引起软层上部地层的破坏，使槽段楔形变形。
    （2）施工机械的外荷载，特别是机械在一个地方长时间的振动?也会影响槽段的稳定。
    （3）槽内泥浆面的波动，漏浆而引起浆面的急剧下降。
    施工中为减小缩孔应采取如下措施：
    （1）采用优质泥浆，提高泥浆的比重，优质泥浆比重可由梅耶霍夫经验公式求得。
    （2）在泥浆中加入重晶石粉，平衡地层压力。
    （3）加宽刀齿，扩槽系数为10％左右。
    （4）加密枕木，减少地表比压。
    （5）缩短槽孔裸露时间，减少浇筑隔离长度，尽快浇筑。
    （6）铺垫枕木前，应压实地面；尽量避免重型机械在槽孔附近通行，不允许在槽口两侧堆放重物。若出现坍孔现象，应迅速采取措施处理：尽快补充大量泥浆，以稳定孔壁；回填适量的黏土，平衡孔壁土压力；投放适量水泥封底堵漏。
    四、砂卵石层的施工工艺
    在砂卵石层及砾质土的施工，根据设计要求?进场后先进行每50ｍ一个先导孔勘探，局部地层条件变化较大的部位加密先导孔，编制地质剖面图分析砂卵石及砾质土的空间分布。
    对于浅层（4ｍ以内）采用挖掘机沿轴线挖除砾质土，再填土平整成槽机工作平台，填筑土严格按照土料填筑技术要求分层（填筑每层厚30cm）分段回填夯实，利用挖掘机将土料填入槽内并利用铲斗锤击，对于铲斗锤击有困难可使用蛙式夯及人工夯相结合。减少浅层砂砾石含量对于深部小于200ｍｍ的卵砾石，由于刀具的倾角可以自由调节，采取先垂直拉槽一定距离后再将刀具倾斜75°斜拉槽，让砾石下落，用特制小钩钩出或用气举反循环上返出，部分可以挤入槽两侧。
    五、防渗墙沿轴线转弯施工处理方法
    （1）深层搅拌法施工由于是步履方式移动，可以适应任何弯曲堤势的连续墙体施工，施工中注意相切最小墙厚满足设计要求。
    （2）射水法施工由于机械布置在轨道上，沿轨道施工，轨道最小半径约为300ｍ。当堤势弯曲小于300ｍ时，采取断开轨道，形成墙体折线，可保证墙体连续性，达到任何角度的施工。
    （3）拉槽法施工机械布置在轨道上，沿轨道施工，轨道最小半径约为300ｍ。当堤势弯曲小于300ｍ时，采取断开轨道，增打刀具孔，变换刀具方向从而形成墙体折线转弯，可保证墙体连续性，达到任何角度的施工（详见下面示意图4）。

 
 
 
图3　射水法建弯折墙示总图
 图4　拉槽法建弯折墙示意图
 

    六、墙底高程变化处的施工处理
    LC－2型拉槽机具有可连续变化垂直深度的刀具。完全能满足设计对墙底高程的需要。施工处理方法如下：
    （1）当墙底高程由深变浅逐渐变化时，可无级调整刀具与地面的夹角或减少刀具长度，达到任意减少墙底高程的要求。
    （2）当墙底高程由浅变深逐渐变化时，可调整刀具与地面的夹角或增加刀具长度，刀具下端设置有特殊加深墙槽底深度的刀齿，达到任意加深墙底高程的要求。
    （3）当墙底高程突变，由深变浅时，可调整刀具与地面的夹角或减少刀具长度，达到减少墙底高程的要求。
    （4）当墙底高程突变，由浅变深时，可在突变加深点施工刀具安装孔达到增加的深度，而后在孔内下入相应长度的刀具，达到加深墙底高程的要求。
    七、结束语
    通过近几年的施工研究，我们对防渗墙施工积累了丰富的经验：当采用分期施工，如用抓斗法施工一二期槽孔，应采用接头管法，如用射水法施工一二期槽孔，应采用冲切法；当采用顺序施工，其槽段间混凝土段连接，拉槽法应采用无接缝浇筑法平接；对于接头或合龙口部位应尽量选择地质条件较好，相对隔水层较浅的部位，这样才能保证防渗墙体间的搭接质量。今后要推广无接缝搭接，提高堤防施工机械设备自动化程度，使堤防科技更上一层楼。