振動(dòng)沉模防滲板墻在堤圍中的應(yīng)用

蔡海川

（汕頭市水利水電勘測設(shè)計(jì)院，廣東 汕頭 515041）

1.工程概況

1.1 地理位置

揭東縣磐嶺圍分為南河堤、北河堤，位于揭陽市榕城區(qū)之西，南臨榕江南河，北瀕榕江北河，西與揭西縣相接。堤圍全長35.718公里，其中屬揭東縣境內(nèi)總長24.267公里，計(jì)南河堤11.987公里，北河堤12.28公里。圍內(nèi)總集水面積133.64平方公里，地勢西北高、東南低，受益地區(qū)包括揭東縣境內(nèi)新亨、桂嶺、白塔、霖磐、月城五個(gè)鎮(zhèn)及揭陽市榕城區(qū)的一部分，捍衛(wèi)耕地面積12.47萬畝，人口56.38萬人。

1.2 工程地質(zhì)及存在問題

磐嶺圍地處榕江三角洲腹地，地貌上為榕江南河水道北岸第四系一級(jí)階地，堤圍筑填土厚度0.7～8.0m，第四系由一套三角洲海陸交相互沖積層之粉質(zhì)粘土、淤泥、粉土、粉砂、細(xì)砂、中砂、粗砂花崗巖風(fēng)化土組成，厚度11.7～50.9m，在場地西部厚度較小，與下伏殘積土層呈不整合接觸，土層特征由上而下描述如下：

①堤筑填土，由灰黃色粗中（細(xì)砂）、粉土、粘土組成，砂松散，中等透水～強(qiáng)透水，標(biāo)貫12次，5～10擊，平均7擊；粉土、粘土可塑，液微透水～弱透水，標(biāo)貫6次，5～12擊，平均8擊。本層堤頂筑填厚度4.40～9.10米。承載力標(biāo)準(zhǔn)值90KPa。

②粘土（含砂）粉土、中粗砂、細(xì)粉砂：灰黃灰白色，粘土、（含砂）粉土可塑，極微～中等透水，標(biāo)貫4次，3～8擊，平均6擊，中粗砂細(xì)粉砂松散～中密 中等～強(qiáng)透水，標(biāo)貫5次6～25擊，平均13擊。層頂標(biāo)高5.95～2.20米，層厚0.00～7.50米。承載力標(biāo)準(zhǔn)值112KPa。

③有機(jī)質(zhì)粉土、（含砂）有機(jī)質(zhì)粘土、（粉土、粘土）夾中砂、細(xì)粉砂：青灰（褐）、灰黃色，有機(jī)質(zhì)土飽和，流塑，高壓縮性含有機(jī)質(zhì)及少量砂，極微～中等透水，標(biāo)貫13次，小于1擊；中砂、細(xì)粉砂松散～中密，中等透水，層頂標(biāo)高19.5～-5.40米，層厚1.00～18.20米。承載力標(biāo)準(zhǔn)值小于40KPa。

④粗中砂、細(xì)粉砂、粘土、粉土（局部夾有機(jī)質(zhì)粉土、泥炭土）：灰白、灰黃（褐）色，粗中砂為主，次棱次圓狀，成份主要為石英、長石、稍密～中密狀態(tài)，局部松散，中等～強(qiáng)透水，標(biāo)貫66次，6～25擊，平均17擊；粘土、粉土可塑，局部軟塑，極微～弱透水，標(biāo)貫26次，2～7擊，平均5擊。層頂標(biāo)高-0.06～-18.40米，層厚2.70～26.70米以上。承載力標(biāo)準(zhǔn)植250KPa（粗中砂）～150KPa（粘土、粉土）。

⑤全風(fēng)化花崗巖：雜色，巖石全風(fēng)化為粘（粉）土質(zhì)砂、含砂粘土、粉土，可塑，微～中等透水。標(biāo)貫7次，13～17次，平均15次。層頂標(biāo)高-16.73～-23.30米，揭露5.50～8.00米未穿。承載力標(biāo)準(zhǔn)值230KPa。

揭東磐嶺圍雖經(jīng)1990年～1996年歷時(shí)7年加固，堤身已按20年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)加高培厚，抗洪能力有所提高，但已加固的堤段實(shí)質(zhì)上也只是堤面加高培厚，堤身、堤基存在的滲漏問題并未消除，工程仍存在嚴(yán)重的隱患。

2 防滲措施

考慮到本堤段特點(diǎn)，本次除險(xiǎn)加固防滲措施設(shè)計(jì)為振動(dòng)沉模防滲墻，樁號(hào)為北河堤5+800～9+650，總長3850米。深度11.4～12.6m，其基本工作原理由以下幾部分組成：a)振動(dòng)機(jī)械原理,振動(dòng)沉模防滲板墻動(dòng)力設(shè)備是振動(dòng)錘，在其兩根軸上各裝有偏心塊，由偏心塊產(chǎn)生偏心力。當(dāng)兩軸相向同速運(yùn)轉(zhuǎn)，橫向偏心力抵消，豎向偏心力相加，使振動(dòng)體系產(chǎn)生垂直往復(fù)高 頻率振動(dòng)。振動(dòng)體系具有很高的質(zhì)量和速度，產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊動(dòng)量，將空腹模板迅 速沉入地層。b)振動(dòng)沉模原理,振動(dòng)體系的豎向往復(fù)振動(dòng)，將模板沉入地層。

由于模板在振動(dòng)力 作用下使土體受到強(qiáng)迫震動(dòng)產(chǎn)生局部剪脹破壞或液化破壞，土體內(nèi)摩擦力急劇降低，阻力減 小，提高了模板的沉入速度。同時(shí)擠壓、振密模板周邊一定范圍內(nèi)的土層。c)振動(dòng)模板的成墻機(jī)理。

2.1 模板作用

振動(dòng)模板沉入土層后，注滿漿體；當(dāng)振動(dòng)模板提拔時(shí)，同時(shí)漿體從模板下端注入槽孔內(nèi) ，空腹模板起到了護(hù)壁作用，由于造槽是在不釋放地基應(yīng)力的情況下實(shí)現(xiàn)的，因此不會(huì)出現(xiàn)縮壁和塌壁現(xiàn)象。從而成為造槽、護(hù)壁、澆注一次性直接成墻的新工藝，保證了漿體在槽孔 內(nèi)良好的充盈性和穩(wěn)定性。

2.2 導(dǎo)向作用

為了保證防滲板墻連續(xù)可靠，無縱橫向開叉，該項(xiàng)新技術(shù)采用了兩塊模板聯(lián)合施工工藝，先已沉入地層的模板可作為后沉入模板的導(dǎo)向，保證了各相鄰單板體在一個(gè)平面內(nèi)緊密結(jié)合成墻。

2.3 振搗作用

模板在振動(dòng)提拔時(shí)，對(duì)模板內(nèi)及注入槽孔內(nèi)的漿體有連續(xù)振搗作用，使墻體充分振動(dòng)密實(shí)。同時(shí)，又使?jié){體向兩側(cè)擠壓，板厚增加。

2.4 板墻接縫緊密的機(jī)理

振動(dòng)沉模的模板作用、導(dǎo)向作用、振搗作用都使板墻接縫結(jié)合緊密。同時(shí)每個(gè)單板體板墻從震動(dòng)沉模灌注完成時(shí)間很短，一般僅為10分鐘左右，在灌注材料初凝之前，可連續(xù)完成 多個(gè)單板墻施工。因此，幾個(gè)相鄰單板墻體漿液經(jīng)反復(fù)震動(dòng)而互相混合，使模板接頭處的漿 液溶為一體，不存在墻間接縫問題，從而保證了板墻的連續(xù)完整性。

本次設(shè)計(jì)對(duì)振動(dòng)沉模板墻的技術(shù)要求有以下幾點(diǎn)：① 振動(dòng)沉模防滲板墻的深度和長度按設(shè)計(jì)要求施工，雙板扣接，每塊板墻的灌漿量應(yīng)等于或大于需求量。墻底要達(dá)到設(shè)計(jì)高程，其中墻底深度誤差不大于0.3m，施工軸線應(yīng)在設(shè)計(jì)防滲墻中心線上，上下游方向最大誤差不超過8cm。②墻體的厚度≥8cm，墻體連續(xù)。③設(shè)計(jì)墻體抗壓強(qiáng)度P≥1 Mpa。④滲透系數(shù)R≤I×10-6cm/s。⑤墻體破壞坡降j≥300。

3.試驗(yàn)計(jì)劃及施工工藝參數(shù)

為了尋求適合本工程地質(zhì)情況的施工工藝參數(shù)，工程于樁號(hào)8+215為起點(diǎn)，做了10米的試驗(yàn)段，工程量約120 m2。

3.1 試驗(yàn)的目的

①通過試驗(yàn)確定施工工藝方案和施工工藝參數(shù)。②通過開挖，現(xiàn)場直觀檢查防滲板墻的連續(xù)性和成墻厚度。③防滲墻開挖后取樣送檢，檢測板墻抗壓強(qiáng)度及滲透系數(shù)是否滿足設(shè)計(jì)要求。④主要施工機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

3.2 試驗(yàn)施工

(1)施工工序

①樁機(jī)、模板就位。樁機(jī)就位在施工軸線上將樁機(jī)調(diào)平，調(diào)整完畢后使A模板就位，利用振動(dòng)體系自重將板刃壓入土中，檢測調(diào)整模板和立柱的垂直度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。②振動(dòng)沉模。啟動(dòng)振錘，將A模板沉入地層中，達(dá)到設(shè)計(jì)深度，然后將B模板沿施工軸線在A模板前側(cè)與A模板緊密并接，以A模為導(dǎo)向板，沉入地層設(shè)計(jì)深度。③灌注提升A模板。向A模板內(nèi)灌滿漿體，然后邊拔、邊灌注，直至拔出地面，漿體留在槽孔內(nèi)。灌注提升結(jié)束后，要保持漿體在墻頂設(shè)計(jì)高程。④再沉入A模板。A模板提拔出地面后，立即沿施工軸線移至B模板前側(cè)就位，以B模板為導(dǎo)向板，A模板沿B模板沉入地層達(dá)到設(shè)計(jì)深度。

a-A就位;b-A沉下、B就位;c-B沉下;d-A灌注提拔;e-A沉下;f-B灌注提拔;g-B沉下;h-A灌注提拔;

(2)施工工藝流程

施工工藝流程圖

(3)施工工藝參數(shù)

施工工藝參數(shù)值

成墻4天開挖進(jìn)行外觀檢查，其墻體厚度大于8 cm，墻體連續(xù)。隨后取樣送廣東水電與建筑工程質(zhì)量檢測站進(jìn)行檢測，結(jié)果為：墻體抗壓強(qiáng)度P=16.3>1PMpa、滲透系數(shù)R=4.88×10-8cm/s

4.結(jié)論

磐嶺圍振動(dòng)沉模防滲板墻通過試驗(yàn)表明，其大大改善了原堤身堤基的水文工程地質(zhì)條件，本工程于2007年8月完工至今3年，未再發(fā)現(xiàn)堤內(nèi)有冒泉，漏水等現(xiàn)象，通過試驗(yàn)及工程實(shí)踐證明：振動(dòng)沉模防滲板墻能滿足堤圍的防滲要求，可達(dá)到保證大堤安全的目的。

[1]許澄躍，振動(dòng)沉模防滲板墻技術(shù)在堤圍達(dá)標(biāo)加固中的應(yīng)用[J].廣東水利水電,2007.03