振動沉模防滲板墻技術在水利工程中的應用

劉 潔，趙 強，潘維宗

（1.山東大學土建與水利學院，山東 濟南 250062；2.中國水利水電第十三工程局，山東 德州 253000）

1 概述

振動沉模防滲板墻技術是近幾年興起并引入水利工程中進行地基防滲加固的一種新技術。它是依據強力振動原理，利用高頻振錘將空腹模板沉入土中，造成槽孔，邊灌漿邊振動拔模，漿液留在槽孔中即形成單個板墻，沿施工放線路線順序施工，將單塊板墻連接起來，即可形成所需要的連續防滲板墻帷幕。

該技術相對于其他防滲加固技術有以下特點：

（1）工藝簡單、質量可靠。充分利用空腹模板的造槽、導向、護槽等功能一次連續成墻，建造的墻體垂直連續，墻面平整，厚度均勻，帷幕完整性良好。

（2）工效高。單機每臺班造墻面積150m2左右。

（3）工程造價低。約150元/m2。

（4）振動沉模系統采用了液壓步履式打樁機，運行平穩、靈活、定位準確。

（5）板墻薄。由于墻體抗滲坡降大，薄墻體即可滿足防滲要求，且建造的墻體厚度均勻，目前可做到10～20cm。

（6）防滲加固效果好。模板的端部是一個楔形體，振動沉模的過程是端部楔形體向兩側振動擠土過程，土體被擠壓擠密的范圍是模板厚度的2～3.5倍，從而提高了抗滲效果。因為被擠壓的土體在相當一段時間內有回彈的作用，加強了土與板墻的良好結合。當漿體凝結后不會使板墻與結合的土體分離，從而提高了堤（壩）的滲透穩定和變形穩定。

該技術主要適用于一般粘性土、粉土、松散至中密的砂土等土層地基中的防滲墻建設，目前廣泛應用于江河、湖泊、平原水庫堤壩的防滲工程中。

2 施工工藝流程

施工工藝流程，見圖1。

圖1 施工工藝圖

3 應用實例

3.1 工程概況

曹妃甸供水公司蓄水池是曹妃甸凈水廠的備用水源地，地基處理工程區域為400m×400m。經設計沿400m×400m的方形區域打設防滲墻，施工工藝為振動沉模，沉模深度根據具體地質條件分為13.54，12，8m等3種，模板厚度0.12m，寬度0.75m。其施工技術要求為：（1）振模防滲墻要達到設計的深度，厚度和寬度；（2）振模防滲墻墻體連續，墻體傾斜度不大于0.3％～0.5％；（3）振模防滲墻體28d，滲透系數k≤10-7cm/s；（4）振模防滲墻墻體28d，抗壓強度2MPa；（5）振模防滲墻墻體彈性模量不大于600MPa；（6）振模防滲墻墻體抗滲坡降不小于200。

3.2 工程地質條件

施工區域為2005年5月新填海造地吹填而成，上部主要地層有：

①層新近吹填砂：土層主要為灰褐色粉細砂，含較多貝殼碎片，在吹填區域吹填喇叭口門位置，粘粒含量較多，局部有較厚的淤泥質土。

②層粉質粘土：灰黑色，呈流塑—軟塑狀態，飽和，含有機質，局部地段為淤泥質粉質粘土，屬高壓縮性土。

③層粉砂：灰色，松—稍密，飽和，長石—石英質，含少量貝殼碎片，顆粒成圓形，均粒，含有機質。

④層細砂：灰色，中密—密實，飽和，含有機質。

⑤層粉質粘土：灰—灰黑色，可塑，飽和，含有機質。

⑥層粉質粘土：黃褐色，呈可塑～硬塑狀態，中壓縮性土。

⑦層細砂：褐黃色，飽和，呈密實狀態。

3.3 工程施工

為確保工期，該工程采用兩套設備同時施工，施工設備主要由振槽系統、灌漿系統兩部分組成。

3.3.1 施工程序

（1）模板就位。先將樁機調平，使立柱垂直，再將A模板對準孔位，靠振動體系的自重落下，檢測調整模板的垂直度達到規程要求。

（2）振動沉模。啟動振錘，先將A模板沿施工軸線沉入地層，達到設計深度，A模板為先導模板，有起始、定位、導向作用，故其垂直傾斜度要符合相關要求；再將B模板沿施工軸線與A模板緊接，沉入地層設計深度，B模板為前接模板，起到延伸板墻長度的作用。

（3）漿體灌注和模板提升。向A模板空腹內灌滿漿體，然后邊振動、邊上拔、邊注漿，直至拔出地面，漿體留在槽孔內，形成密實的單板體。

（4）再沉A模。A模拔出地面后，移動步履式樁機，將A模移到B模前沿就位；此時，A，B兩模作用互換，即B模為先導模板，起定位導向作用，A模為前接模板起到加長板墻作用。

圖2 振動沉模板墻施工工序示意圖

重復上述工序，連續不斷的施工，即可形成一道豎直連續的整體板墻，見圖2。

3.3.2 質量保證措施

（1）專家組和項目部對工程質量和施工工藝進行全面監測，并及時解決施工中出現的問題。

（2）各機組設跟班工程師1名，負責技術管理和質量管理；設質檢員1名，負責該班工程的質量檢查。

（3）要做好現場施工記錄，包括沉模拔模時間、漿液配比、制漿時間等。

（4）定期做試模、測量漿液比重，以確保材料合格。

（5）在施工全過程中實行崗位責任制，做到24h有專人檢查監督質量。

（6）嚴格認真執行《振動沉模（雙模板）防滲板墻設計施工規程》，以確保工程質量。

3.4 工程檢驗

3.4.1 施工檢測內容

（1）勘探資料、設計文件、設計變更及業主與施工方的來往函件等的準確性、齊全性檢驗。

（2）振模防滲墻、高噴防滲墻的厚度、長度、深度、連續性檢測，墻體28d抗滲指標、強度指標、彈模指標、破壞坡降指標的檢測。

（3）材料如水泥、粉煤灰、砂子、粘土、膨潤土、外加劑的生產質量化驗單檢驗。施工方和質檢方對材料的抽檢質量試驗報告單檢驗。

（4）施工方根據業主、質檢、監理方的要求進行的勘探、檢測報告。

3.4.2 檢測辦法

（1）采取現場質量檢測和施工原始資料抽檢相結合的方法進行檢測。

（2）采用施工隊自檢和監理人員現場檢測確認并簽字的辦法進行檢測。

（3）由監理人員直接測量模板長度、厚度，結合模板沉入深度，檢測振模防滲墻的深度和厚度。

（4）由監理人員直接測量高噴管的長度、擺角，結合噴管下管深度，檢測高噴防滲墻的深度及厚度。

（5）施工人員自檢和監理人員抽檢漿液的比重和材料配比。

（6）采用開挖探坑的辦法檢測墻體外觀質量及取樣進行室內滲透系數、抗壓強度、彈性模量及破壞坡降等。

（7）根據國家水利工程驗收標準規定，一般施工2 000m為一個單元工程。本工程以500m為一單元工程，每一單元工程開挖一個探坑，進行防滲墻質量檢驗。

（8）以高噴灌注圍井的方法代替探坑開挖檢測的方法，也是可行的，方法是以防滲帷幕墻為一側，用高噴板墻灌注圍井進行注水試驗的方法，檢測防滲墻體質量；本工程每一單元作一圍井檢測防滲墻體質量。

（9）選擇施工重點堤段，安設測壓管，以檢測工程效果（洪水期較明顯）。一般每斷面要設4支管，堤前肩、堤后肩、堤后坡、堤后腳各一支。

（10）當一個單元工程完成后可安排單元工程質量檢測，全部工程結束后進行全面質量檢測。

4 結語

振動沉模防滲板墻技術在曹妃甸供水公司蓄水池止水帷幕工程中的應用，經檢驗完全符合防滲的要求，進一步擴展并驗證了該技術的應用。

該技術目前還有一些不足之處：對于卵石含量高的厚地層沉入困難，不能沉入基巖和大塊石中，造墻深度尚不能超過25m。而且應特別注意施工時因強力振動對土體的破壞作用而產生滑坡事故。

［1］白永年.中國堤壩防身加固新技術［M］.北京：中國水利水電出版社.2001.

［2］潘維宗，白永年，等.振動沉模防滲板墻新技術的實驗［J］.水利水電科技進展，2002，22（4）：38-40.

［3］張子新，邵華.淺談曹妃甸新近吹填土強夯、降水施工技術［J］.巖土工程界，2007，10（4）：75-77.