鋸槽法在漢江遙堤防滲墻工程中的應用

卜云峰，王 龍

(中國水電基礎局有限公司，天津 301700)

1 工程簡介

漢江遙堤位于湖北省鐘祥市和天門市境內，處于漢北平原最上端的漢江左岸，是漢北平原及武漢市的防洪屏障，全長55.265 km。歷史上遙堤曾多次出現潰口，為保證當地人民的生命財產安全，長江水利委員會決定對漢江遙堤進行防滲加固處理，施工項目由護岸工程、防滲處理工程、堤身加固工程組成。其中防滲處理工程項目主要由3個標段的堤身和堤基的防滲墻組成，堤段總長23 km，各標段與漢江相臨，為一級防洪堤段。

在漢江遙堤防滲加固工程中，袁家洼部分堤段采用了鋸槽機造防滲墻的施工工藝，其施工范圍為樁號286+000～286+800，設計防滲墻軸線長度800 m，軸線布置在堤頂，距外坡邊線3 m處，設計施工墻厚25 cm，設計孔深19.5～23.1 m，實際成墻面積1 8709.77 m2。

因鋸槽成墻工藝在致密的粉細砂中工效較高，為加快施工進度，確保施工質量及工期要求，經設計、監理同意，在王家營段292+400～292+800和293+775～294+160由原來的抓斗施工變更為鋸槽施工，設計防滲墻軸線長度795 m，設計施工墻厚30 cm，設計孔深18.9～21.6 m，實際成墻面積16 745.75 m2。兩段施工均取得了良好的經濟效益。

2 施工條件

2.1 施工現場情況

286+000～286 +800堤段位于漢江遙堤下游袁家洼段，堤頂為碎石路面，寬度在6～10 m，堤內邊線上每隔200m有一水泥界碑，上標有樁號及制作日期，在該段內分布有兩個施工控制點，用于防滲墻軸線的測量放樣，堤壩自下游至上游呈“J”型走向，堤內側為兩層壓浸平臺，單層平臺寬約6m，可作為設備和原材料存放的場地，并可根據施工需要合理布置泥漿池。

292+400～292 +800和293+775～294+160位于漢江遙堤中游王家營段，此段與同時施工的土方加培工程交叉作業，施工干擾較大，堤頂碎石路面全部被拆除，加之雨季施工堤上泥濘不堪，給鋸槽施工及澆澆帶來了較大的困難，從而使施工難度增大。

2.2 施工地質情況

堤身填筑土多為就地取用，主要為素填土，少量為雜填土。素填土主要為粉細砂、砂壤土和粉質壤土，其中粉細砂層主要分布在8.2～20.5 m高程范圍內，粉細砂密實堅硬，不易抓取，故本段采用鋸槽機切削成槽。雜填土分布較少，主要為當年潰口處堵口雜物和生活垃圾，并夾雜少量塊石。

3 塑性混凝土防滲墻施工

3.1 施工準備

鋸槽機施工前以防滲墻軸線為中心線開挖導槽，截面尺寸為長×寬=0.6 m×0.8 m。為防止施工過程中因機械振動以及短時槽孔內漿面降低造成槽口坍塌，槽壁用長1.5 m、寬0.8 m的護槽板支護。對稱于防滲墻軸線鋪設道軌，間距2.58 m，使用水準儀或經緯儀對同一斷面兩軌頂高差進行測量監控，要求不超過9 mm;合格后順次安裝鋸槽機、清槽機及混凝土澆筑機。

3.2 施工方法

3.2.1 施工設備及其成槽原理

本工程使用2臺YK-160型和2臺“慶-50”型液壓鋸槽機進行防滲墻施工，鋸槽最大深度60 m，寬度0.1～0.4 m，配套主要設備有卷揚機8套、清槽機4套及澆筑機4套等。鋸槽機刀排及成槽原理如圖1和圖2所示。

3.2.2 導孔施工

為實現鋸槽機全斷面向前鋸槽，首先在施工起點(286+400、292+600、294+000)鉆一個導孔，要求其直徑及深度應以能將鋸槽機刀排順利下入孔底為原則。本工程選用回轉鉆機鉆導孔，孔徑為1 200 mm，根據防滲墻設計圖紙確定導孔孔深，并要求加深10～30 cm，保證刀排所鋸深度滿足設計孔深。

3.2.3 槽段劃分

根據堤身地質條件，在具有代表性的堤段先期進行生產性試驗，并做了合理調整和總結。結合鋸槽機的施工能力、泥漿下混凝土澆筑的需要以及已往的施工經驗，將槽段長度定在8～16 m，槽段連接采用“土工布隔離法”。施工過程中，可視實際情況合理調整槽段長度，以保證施工順暢。

3.2.4 鋸槽施工

鋸槽機主要是利用油缸產生的推力和卷揚機產生的拉力，帶動裝有切削刀排的鋸板上下往復運動切削土體，邊切削邊向前移動，被切掉的土體和切屑，落入槽孔底部后由反循環排渣系統排出槽孔;工作中使用一定濃度的泥漿護壁，切削不間斷，從而形成一個規則的連續的長形槽孔。其主要施工工序為:

圖1 萬排示意圖

圖2 鋸槽機成槽原理圖

1)下刀排:在吊車的配合下，按導孔孔深組裝刀排和鋸板，連接過程中用水準儀或經緯儀監測刀排和鋸板的垂直度，偏差必須＜1%，以確保成槽后孔斜率滿足設計要求。組裝后用吊車吊放至導孔內，鋸齒貼近施工前進方向一側中心線上，上部用法蘭盤與油缸連接、用鋼絲繩與卷揚機相連，以提供動力。

2)開機鋸進:檢查刀排和鋸板安裝是否牢固，開機空轉調試各部件運轉正常后，鋸槽機方可正式向前鋸進。本工程采用2臺鋸槽機一組控制施工連續堤段，導孔位在各施工段中間，2臺鋸槽機向兩側同時施工。鋸進期間，可以根據地質條件和機具狀態來控制油缸的運行頻率和卷揚機的工作速率，以使鋸槽機達到最佳鋸進狀態。同時，鋸槽機的行走要平穩勻速，使刀排鋸進時負載均勻不傾斜。刀排和鋸板與油缸之間的連接可以適當留有一定的間隙，以便刀排和鋸板靠自身重量受地球引力而趨向垂直，從而有利于保證槽孔的孔斜率。

3)下設土工布隔離體:鋸槽機施工成槽一段距離后，使用清槽機采用置換法進行清孔。清孔驗收合格后選取適當位置下設土工布隔離體(澆筑時能按孔形伸展，長度為2.5 m)，首先，根據所選取位置的孔深確定隔離體的長度，一般控制在大于孔深0.5 m，然后，在隔離體底部水平放置一定數量凈重約100～120 kg的混凝土預制塊，并使隔離體底部充分展開，在重力作用下將隔離體垂直下放至孔底，下放過程中，每下放3 m停置1 min，以保證隔離體垂直穩定下設;下設完畢后，土工布隔離體頂部采用腳手架鋼管固定;并使用泥漿泵將新鮮的泥漿泵送至隔離體內，使隔離體完全展開緊貼孔壁，確保墻厚。為防止隔離體在澆注過程中向鋸槽方向移動，在隔離體鋸槽一側下設工字鋼支撐，確保土工布隔離體澆注過程穩定。

4)槽孔澆筑:按規范要求在槽孔和土工布隔離體內下設導管，隔離體內下設1套澆筑導管即可澆筑，待隔離體內混凝土澆至2～3 m后，再澆筑槽段內混凝土，澆筑過程中，使隔離體內混凝土面與槽段內混凝土面始終保持高差在2 m左右，從而確保隔離體的穩定垂直，混凝土接頭的質量良好。由于槽段間采用土工布隔離體連接，這樣既不影響鋸槽繼續向前鋸進，又節省了類似抓斗起拔接頭管的輔助時間，而且減少了墻體接頭，從而保證了墻體的連續性，提高了施工工效。

現澆塑性混凝土按試驗配合比拌合，澆筑時按要求檢測混凝土的坍落度、擴散度(坍落度為18～24 cm擴散度35～40 cm)，同時做抗壓、抗滲及彈模試塊，填寫泥漿下塑性混凝土澆筑記錄表。

3.3 墻體質量

鋸槽機施工成墻過程中，按設計要求定量對現澆塑性混凝土取樣做試件，進行了抗壓、抗滲及彈模試驗，本次防滲墻施工共進行了95組抗壓、16組抗滲和3組彈模試驗，其試驗數據如表1。

表1 墻體質量試驗數據表

統計分析結論:平均抗壓強度2.63 MPa，離差系數0.12，強度保證率97.7%。

該段防滲墻施工完畢后，進行了墻體開挖檢查，下圖即為鋸槽機施工成墻的墻體開挖照片，可以看出，鋸槽機成墻墻體均勻平整，連續性良好。

3.4 工效分析

該段鋸槽機施工成墻在第二標段分段施工中是最早完工的，根據其施工原始記錄做簡要的工效分析，如表2所示。

表2 工效分析表

在本堤段的施工中，鋸槽機發揮了在粉細砂、砂壤土中的最大效率，在保證墻體質量的前提下，圓滿地完成了該段25 cm和30 cm厚塑性混凝土防滲墻的施工，并積累了在堤防上施工防滲墻的寶貴經驗。

4 結語

在本工程防滲墻施工中，鋸槽機成墻工藝相對來說是非常成功的，但只能說在顆粒較小、松散或是硬度低的地層中，鋸槽機能發揮其最大效率。在施工期間，地層中曾出現部分塊石，使鋸槽機的施工速度減慢，工效降低。不同的施工工藝是根據不同的地層及施工要求而產生的，鋸槽機也不是無所不能的。根據我們對本堤段施工過程的總結，有以下幾點體會:

1)在防滲墻施工前，應組織人員認真編寫生產性試驗方案，并選取具有代表性的堤段進行生產性試驗，從而依據本工程特點確定適宜的施工技術參數，為順利完成后續墻體施工創造了良好的先決條件。

2)在該堤段鋸槽機施工過程中，因堤身地質條件差，加之連續雨天，堤頂出現了裂縫，對此項目部組織人力進行堵漏處理，同時采用縮短槽段長度及時澆筑的方法控制裂縫發生及發展，這對鋸槽法來說難度不大，只要調整土工布隔離體的下設位置，槽段的長度即可確定。

3)當地層中含有少量塊石時，鋸槽機無法正常工作，必須調整油缸推進速度放慢卷揚，使刀排能將塊石順利剝離，而后通過反循環系統將塊石排出槽孔。這也體現了鋸槽機的局限性，還需不斷改造機具性能，以滿足更高的施工要求和更廣的適用范圍。