生態修復工程混凝土防滲墻施工技術研究

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則，河灘坑深坡陡，生態環境日益惡化。按照“綠水青山就是金山銀山”“以水帶綠，以綠養水”的綠色發展理念，對滹沱河進行生態修復，改善滹沱河生態環境，實現人與自然和諧共生是建設美麗河北的需要。此外，通過對滹沱河進行生態修復，可以提高河道行洪能力、確保防洪安全，與城市建設與發展的需求相協調，同時結合上游補水，改善下游河道生態條件。主河槽治理工程施工導流是本工程建設的一項重要施工內容。

本文依托滹沱河生態修復三期工程（鹿泉區）主河槽治理工程施工，對混凝土防滲墻施工技術進行研究，積累了豐富的施工經驗，可應用于類似工程施工中。

1 工程概況

1.1 工程背景

滹沱河生態修復三期工程（鹿泉區），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、水生態修復工程及生態綠化工程。綠化范圍為主槽上開口外100～150m，主要結構物為繞行路1 條、漫水路1 條、蓄水建筑物溢流堰1 座、白虹飛鷺生態區及溪流湖區工程。

由于滹沱河黃壁莊水庫有下泄生態基流，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，結合工程布置情況分析，主河槽治理工程施工導流安排在非汛期，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%確定河道生態水量，為1.35 億m3，生態基流流量為4.3m3/s。

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

2 地質勘察情況

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，工程區京贊公路橋上游兩岸地下水賦存于第四系中更新統冰積堆積的泥礫中，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初設階段右岸鉆孔揭露情況，地下水賦存于第四系全新統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，卵石滲透系數建議值為0.15cm/s，砂層和卵石均為主要滲透通道。經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]。本期勘察期間發現：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。

根據勘察情況，工程區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鍵技術

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。

3.2 導向墻施工

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。導向墻厚20cm，單側頂面寬100cm，高80cm，配筋為Ф12 鋼筋，縱線間距28cm，水平間距40cm。導向墻斷面示意圖見圖3。

圖3 導向墻斷面示意圖（單位：mm）

3.3 混凝土防滲墻施工

3.3.1 槽段劃分

為確?？妆诎踩?，應盡量減少槽段接頭，根據施工方案，并結合現場試驗結果，對槽段進行劃分，通過增加槽段長度來減少接縫。根據地質勘查結果，結合現場機具及施工工藝要求，確定一期槽孔及二期槽孔合理設置長度均為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控制在1m 以上，并不少于設計孔深。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，能夠滿足現場施工需要。

①原料。選用高品質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

新制的泥漿應先膨化24 小時，并應經常攪動200m3儲漿池內的泥漿，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容，根據施工程序，自檢、監理檢查驗收后，方可進行混凝土澆筑作業。清孔作業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 倍混凝土生產能力進行物料儲備，并保證拌和設備完好，配置2 臺自卸汽車運輸混凝土，以保證現場澆筑混凝土的工作性能，混凝土運輸至現場后，應及時進行混凝土澆筑。

②混凝土澆筑。清孔后，安裝內徑250mm 導管，導管節段間密封良好，不得漏漿，并緊固牢靠，導管間距按不大于3m 設置，一、二期槽端的導管距分槽線150cm。

現場應根據槽孔深度及施工安排配置相應根數的短導管，長度為30～100cm，用于現場導管施工配節使用?，F場同時應配置一定數量標準長度的導管應急使用。導管底部出料口到槽底距離為15～25cm。

選取與導管直徑相匹配的隔離球，在混凝土開始澆筑前，將其從導管頂口放入，隔離球可以將導管內的泥漿從導管底口擠出，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管底口攤開后能覆蓋孔底并埋住導管底口，現場2 臺自卸車應同時裝滿混凝土抵達澆筑現場，并保證混凝土的連續供應。

混凝土澆筑過程中，分階段提升導管，并保證導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計標高+50cm?；炷翝仓^程中，每5min 測量一次槽內混凝土面深度，填寫混凝土澆筑記錄，并繪制澆筑指示圖，以驗證澆筑方量，指導提升、拆卸導管[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，保證混凝土澆筑質量。試塊取樣：抗壓強度每個槽段取一組試塊，滲透系數每3 個槽段取一組試塊。

4 施工特殊情況處理

①當地層存在嚴重漏漿情況發生時，應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，重新修筑導向墻。2）通過有效措施改善槽內泥漿工作性能及地基條件。

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

5 結束語

本文結合滹沱河生態修復三期工程（鹿泉區）主河槽治理工程施工，從導向墻關鍵工序入手，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。