周鑫

南水北調(diào)河西支線工程中堤泵站圍堰施工中采用“分步進(jìn)占、重力擠淤”的施工方法解決了在帶有淤泥層的深水中進(jìn)行砂礫料圍堰的填筑難題，總結(jié)出一套高水位軟弱基礎(chǔ)圍堰填筑施工質(zhì)量保障措施。采用高壓旋噴樁的施工方式對(duì)塑性混凝土防滲墻施工基礎(chǔ)進(jìn)行預(yù)加固，解決了圍堰在水下填筑堰體松散，難以直接在軟基上進(jìn)行防滲墻成槽施工的問(wèn)題。采用常在地質(zhì)勘探中使用的地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)手段探測(cè)塑性混凝土防滲墻施工效果，通過(guò)對(duì)圍堰的安全監(jiān)測(cè)確保圍堰變形符合要求，保證了工程質(zhì)量。

一、工程概況

河西支線工程是北京市南水北調(diào)配套工程的重要組成部分，為豐臺(tái)河西地區(qū)、石景山區(qū)、門頭溝區(qū)供水，工程輸水規(guī)模10m3/s，管線總長(zhǎng)18.8km，采用1根DN2600鋼管輸水；沿線新建3座加壓泵站、1座閘站、5處分水口、1座調(diào)度中心。工程第一級(jí)泵站位于大寧調(diào)蓄水庫(kù)內(nèi)，建設(shè)位置處庫(kù)底高程約38.0～45.5m，泵站建設(shè)期間庫(kù)水位控制在不高于49.0m。主要建筑物位于水庫(kù)蓄水位以下，需要修筑擋水建筑物保證干場(chǎng)施工。設(shè)計(jì)填筑圍堰圍護(hù)基坑，圍堰頂高程51.0m，最大堰高13.0m，圍堰頂寬15.0m，迎水面邊坡采用1:2.5，背水面邊坡1:2。圍堰采用塑性混凝土防滲墻垂直防滲，防滲墻和底部深入基巖，防滲墻兩端與水庫(kù)灘地上新建的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)—鋼筋混凝土地下連續(xù)墻連接，形成閉合的止水結(jié)構(gòu)。防滲墻塑性混凝土的主要指標(biāo)為：彈性模量小于1500MPa，抗壓強(qiáng)度大于2MPa，滲透系數(shù)不大于1.0×10-6cm/s。防滲墻厚為0.8m，墻頂高程51.0m，墻底高程32.0m，共分為53個(gè)槽段。

二、施工難點(diǎn)分析

中堤泵站工期為30個(gè)月，其中圍堰及塑性混凝土防滲墻施工工期僅6個(gè)月。泵站主泵房為地下式結(jié)構(gòu)，其基礎(chǔ)及部分主體結(jié)構(gòu)施工高程都在低于大寧水庫(kù)蓄水位，施工期間需要保證基坑內(nèi)無(wú)水，因此基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)（由鋼筋混凝土地連墻及塑性混凝土防滲墻組成的閉合擋水結(jié)構(gòu)）施工質(zhì)量的好壞直接關(guān)系著工程安全。

1.圍堰施工難點(diǎn)

圍堰需在水庫(kù)中填筑，填筑位置最深處水深超過(guò)10m，且?guī)斓灼露茸兓^大。圍堰填筑區(qū)域主要地層為卵石地層，經(jīng)水下勘察，庫(kù)底存在約40cm的淤泥及雜物。圍堰主要填筑材料為砂礫料，需要在填筑中保證圍堰穩(wěn)定，不發(fā)生垮塌，同時(shí)要保證圍堰寬度、軸線及內(nèi)外坡比滿足設(shè)計(jì)要求。圍堰坐落在含淤泥軟弱基礎(chǔ)上，施工需要在深水位中采用砂礫料填筑，需要保證圍堰堰體邊坡的穩(wěn)定性，同時(shí)能夠相對(duì)密實(shí)，對(duì)下階段防滲墻施工提供條件。

2.塑性混凝土防滲墻施工難點(diǎn)

塑性混凝土防滲墻在堰頂上施工，圍堰在水下填筑無(wú)法夯實(shí)。由于工期的限制，防滲墻施工時(shí)砂礫料圍堰還未完成固結(jié)。塑性混凝土防滲墻成槽過(guò)程中容易塌孔，嚴(yán)重時(shí)易發(fā)生安全事故。

三、圍堰填筑施工

1.圍堰填筑施工程序

根據(jù)工程施工特點(diǎn)，圍堰填筑分為水中填筑（49.8m高程以下部分，預(yù)留0.8m水下填筑沉降量）、水上填筑（49.8m高程以上部分）。圍堰水中填筑（49.8m高程以下部分）采取進(jìn)占、重力擠淤法填筑，從圍堰兩端同時(shí)向中間填筑，在合攏前20m，由北向南填筑直至合攏，橫向填筑均從堰體的東側(cè)添向西側(cè)。圍堰水上填筑（49.8m高程以上部分）采用進(jìn)占法填筑，從堰體的一側(cè)全斷面填向另一側(cè)，分層填筑，分層碾壓。

2.圍堰填筑施工方法

（1）堰體水下填筑

圍堰在水下填筑采用進(jìn)占、重力擠淤法，圍堰填筑從一端一次性填筑到水面高程以上0.8m，堤頭斷面2m范圍內(nèi)填筑達(dá)到設(shè)計(jì)高程51.0m，從而實(shí)現(xiàn)重力擠淤的工藝。土料在填筑過(guò)程中，庫(kù)底淤泥受到擠壓會(huì)形成一定的弧度（堤頭正前方和堰體兩側(cè)），當(dāng)淤泥受到的壓力越來(lái)越大，無(wú)法平衡時(shí)，淤泥會(huì)被徹底擠走，此時(shí)堤頭及堰體兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生滑坡。

（2）堰體水上填筑

圍堰水面以上填筑施工采用自卸汽車，全斷面進(jìn)占法卸料施工。分層填筑，分層碾壓，采用推土機(jī)平整后采用壓路機(jī)振動(dòng)碾碾壓至密實(shí)狀態(tài)，碾壓范圍為1.5m。圍堰水面以上填筑施工壓實(shí)后相對(duì)密度不低于0.75，分層鋪填，每層虛鋪厚度不大于30cm。

（3）圍堰施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

①填筑施工前，進(jìn)行與實(shí)際施工條件相仿的生產(chǎn)性試驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定填筑施工參數(shù)；②嚴(yán)格控制填筑厚度，采用分層、分段碾壓，嚴(yán)格控制施工參數(shù)，經(jīng)檢查合格后，方可繼續(xù)填筑；③填筑期間氣候干燥、土層表面水分蒸發(fā)較快時(shí)，鋪料前，壓實(shí)表面應(yīng)適當(dāng)灑水濕潤(rùn)，嚴(yán)禁在表土干燥狀態(tài)下，在其上鋪填新土；④碾壓完畢后，應(yīng)按照規(guī)定的檢驗(yàn)頻率，按照規(guī)定的檢驗(yàn)方式進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，方可進(jìn)行上層填料。

（4）圍堰成型后安全監(jiān)測(cè)

圍堰成型后，組織了連續(xù)不斷的圍堰位移觀測(cè),位移點(diǎn)最大位移為28mm，根據(jù)設(shè)計(jì)及規(guī)范要求進(jìn)行的觀測(cè)，數(shù)據(jù)呈曲線變化，數(shù)據(jù)逐漸增加，開(kāi)挖完成后數(shù)據(jù)趨近穩(wěn)定，數(shù)據(jù)平穩(wěn)無(wú)波動(dòng),滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

四、塑性混凝土防滲墻施工

1.防滲墻施工程序

防滲墻采用“2鉆1抓法”施工，先采用沖擊鉆機(jī)成主孔，再由液壓成槽機(jī)抓取2抓或3抓成副孔；通過(guò)上述步驟形成槽孔。槽孔分Ⅰ、Ⅱ序間隔施工，下設(shè)接頭管、導(dǎo)管后實(shí)施澆筑；Ⅱ序槽段成槽后，加上Ⅰ序槽段接頭管寬度，形成Ⅱ序槽段。槽段間接頭使用接頭管法施工，混凝土采用多組直升導(dǎo)管法進(jìn)行水下澆筑。

2.防滲墻基礎(chǔ)預(yù)加固

塑性混凝土防滲墻位于圍堰填筑部位，圍堰在水下填筑無(wú)法夯實(shí)，成槽過(guò)程中容易塌孔，嚴(yán)重時(shí)易發(fā)生安全事故。工程在實(shí)施過(guò)程中，用沖擊鉆在圍堰上進(jìn)行導(dǎo)孔施工，因圍堰水下填筑，堰體松散，發(fā)生了塌孔現(xiàn)象。針對(duì)此問(wèn)題，考慮對(duì)防滲墻位置兩側(cè)的堰體進(jìn)行加固。經(jīng)查詢資料并咨詢專業(yè)人士，部分圍堰防滲墻施工過(guò)程中均進(jìn)行了基礎(chǔ)加固，如廣州地鐵某車站工程，進(jìn)行地連墻施工前進(jìn)行了旋噴樁加固，順利完成施工；鄭州某穿黃工程始發(fā)數(shù)據(jù)基坑采用地連墻維護(hù)方式，采用水泥攪拌樁加固槽壁，保證來(lái)施工順利進(jìn)行；蘇州某火車站改造工程，采用旋噴樁加固地連墻施工槽壁措施，保證了地連墻順利成槽。部分未采取預(yù)加固的防滲墻工程，施工過(guò)程中遇到了困難。

3.防滲墻施工方法

（1）防滲墻成槽

防滲墻成槽采用鉆抓法，膨潤(rùn)土泥漿護(hù)壁。采用兩序間隔法施工，一、二期槽孔間隔布置；一期槽段標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為5.1m，二期槽段標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為6.9m。主孔采用旋挖鉆鉆進(jìn)，每個(gè)主孔臨近設(shè)計(jì)基巖面高程后開(kāi)始取樣，進(jìn)行基巖面鑒定，確保防滲墻入巖深度符合設(shè)計(jì)要求；副孔采用液壓抓斗抓取成槽。

（2）混凝土澆筑

混凝土澆筑前，對(duì)混凝土拌合物質(zhì)量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，確保入槽混凝土質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求?；炷翝仓捎脻仓芘浜蠈?dǎo)管澆筑的方法入倉(cāng)，導(dǎo)管布置、導(dǎo)管端頭距離孔底距離、澆筑過(guò)程中導(dǎo)管下端距離混凝土上表面距離符合規(guī)范要求，混凝土澆筑高程滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

（3）防滲墻檢測(cè)與試驗(yàn)

①鉆心取樣。防滲墻施工完成后，進(jìn)行鉆孔取樣檢測(cè)9處，芯樣連續(xù)完整，其中2處按《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行了壓水試驗(yàn)。均滿足設(shè)計(jì)要求，最大滲透系數(shù)3.4×10-7cm/s，小于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)1×10-6cm/s。②雷達(dá)檢測(cè)。探地雷達(dá)（ground penetrating radar，建成后GPR）是利用天線發(fā)射和接受高頻電磁波來(lái)探測(cè)介質(zhì)內(nèi)部物質(zhì)特性和分部規(guī)律的一種地球物理方法。為確保防滲墻施工效果，采用常在地質(zhì)勘探中使用的探地雷達(dá)探測(cè)手段探測(cè)塑性混凝土防滲墻施工效果。結(jié)果顯示墻體密實(shí)，無(wú)明顯空洞現(xiàn)象。

五、施工效果評(píng)價(jià)

通過(guò)采取各種措施各施工過(guò)程中的精心組織，圍堰在2個(gè)月內(nèi)即施工完成，堰體比較密實(shí)，基本滿足設(shè)計(jì)坡比，可以進(jìn)行后續(xù)施工。堰體預(yù)加固措施效果良好，防滲墻施工順利，防滲墻鉆孔及后續(xù)成槽、澆筑施工均較為順利，未發(fā)生塌孔等情況。由于堰體進(jìn)行的加固預(yù)處理，成槽、澆筑過(guò)程中未對(duì)水體造成污染。圍堰及圍護(hù)結(jié)構(gòu)完成后，圍堰內(nèi)進(jìn)行抽水，清淤，開(kāi)始進(jìn)行泵站主體施工，堰體滲水未超過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算值。對(duì)塑性混凝土防滲墻及鋼筋混凝土地連墻采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行探測(cè)，結(jié)果顯示墻體密實(shí)，無(wú)明顯空洞現(xiàn)場(chǎng)。對(duì)防滲墻進(jìn)行鉆孔取芯及灌水試驗(yàn)，均滿足設(shè)計(jì)要求。在圍堰上埋設(shè)的安全監(jiān)測(cè)設(shè)備顯示，圍堰填筑完成后，變形滿足設(shè)計(jì)要求，且已趨于穩(wěn)定。

六、結(jié)語(yǔ)

河西支線工程中堤泵站圍堰施工中采取了各項(xiàng)措施，解決了水中填筑砂礫料圍堰成型困難的問(wèn)題，同時(shí)解決了水下塑性混凝土防滲墻施工的技術(shù)難題，減少了施工中的麻煩，取得了良好的效果。保證了工程質(zhì)量，避免污染引用水環(huán)境，確保了工程在合同工期內(nèi)完成，社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益均較為明顯。該項(xiàng)技術(shù)對(duì)類似工程實(shí)體具有較大的指導(dǎo)意義，同時(shí)圍堰上塑性混凝土施工前采用的預(yù)加固技術(shù)對(duì)高地下水人工填土基礎(chǔ)地連墻施工也具備一定的參考價(jià)值。