埋塑截滲墻在大型水廠施工中的應用

張永強

（中鐵十八局集團有限公司，廣西 南寧 530000）

一、工程概況

本工程為江南污水處理廠的一期工程。其位于廣西某市白沙大道以南、亭江路以西。此工程被列為該城市建設“136”工程的重點項目之一。本工程的占地面積達到41.54公頃，設計排水工藝采用倒置A2/O法，設計排水規模為日處理城市污水24萬噸。設計目標為：將本城市的污水通過江南污水干線輸送到此污水處理廠，經過此污水處理廠處理達標后，排入邕江。

地質情況：①人工填土層。此層多為建筑地基，是由碎磚、木樁、混凝土基礎及一部分塘泥組成，比較松散，填土的厚度均在3.0～5.0m之間；②黏土層。此層的上部為粉質黏土，飽和，可塑，局部夾少量薄層粉土，厚度0.4～2.4m，錐尖阻力一般為0.66MPa；中部為淤泥質黏土，飽和，流塑，局部夾粉土、粉砂，為廣西地區典型的軟土層，厚度9.4～17.6m，錐尖阻力一般為0.55MPa；下部為粉質黏土，很濕，軟塑，夾砂質黏土，厚度6.3～13.0m，錐尖阻力一般為0.72～0.98MPa；③砂層。該層為粉砂，飽和，中密～密實，夾少量黏性土，含云母，厚度6.2～11.6m，錐尖阻力一般為19.28MPa。砂層下部為粉質黏土，平均層厚14.76m。

二、埋塑截滲墻應用的重要性

在實際施工過程中，經常遇到施工場地的地下水位高的現象，因此使施工進度受到很大影響。在降低地下水位施工時，常常會出現地下水位的范圍比較大，或者施工時間比較長，從而損耗大量的人力、物力。可見，正確選擇降水方案非常重要，直接影響了工程質量、工程的工期、投入的成本。為了保證江南處理廠生產目標和工程質量的實現，嚴格控制施工組織按創優規劃進行，并在實際施工中選擇先進的埋塑截滲墻技術，加強科技攻關的開展，優質、高效、安全、按期地完成了此項施工任務，并獲得了圓滿成功。

三、工程難點

江南污水處理廠一期工程設計日處理污水量24萬噸，是目前廣西最大，全國也為數不多的大型污水處理廠。此工程處理工藝采用倒置A2/O法，土建設計主要考慮地下和半地下式結構工程，生產設備80%為國外設備，對土建施工、大型機械設備安裝和工藝電氣管線敷設提出了巨大挑戰。各工序、各工種、各種組織和管理工作的密切協作與配合是成功完成此污水處理廠建設的關鍵保證。

1.技術復雜，總體性、系統性要求高，工期緊，工程量大

該工程處理工藝采用倒置A2/O法，大量設備和各種管線錯綜復雜，互相交叉，采用更環保的地下式結構工程對在市區內施工提出了較高要求。為配合該市申請2007年聯合國人居環境獎，按期完工也成為此工程的一個硬性要求。

2.周邊建筑密，地下管線多，施工環境要求高

該工程緊臨該市交通量最大的市快速環道，兩側又有已經建成的金灣花城和南國花園小區，各種市政設施和污水廠的配套設施已經建成，施工區域受限制較大。緊鄰市區和居民區，施工過程嚴格控制噪音和廢水廢氣的環保處理，夜間施工受到一定限制。

3.工程地質條件復雜

江南污水處理廠地處亞熱帶季風氣候區域，降水多，地下水位較高，壓力大，且廠址原為既有魚塘，土層結構差，施工難度較大。

四、埋塑截滲墻降水方案設計

由于本污水處理廠施工場地的地下水量較大而且其地下水埋深又比較淺，再加上大部分的建筑物以及構筑物多為地下結構，因此，在實際施工的過程中首先要有效地控制地下水水位。考慮周圍環境以及工程施工的實際情況，并為了確保工程施工的順利開展，降水方案決定遵循三點原則，（一）將場地地下水位降至基礎或者構筑物的底板以下；（二）最大程度地降低施工費用；（三）降水方法需簡單并且有利于施工開展，并且滿足工期的需要。

就此擬選出兩個降水方案：（一）井點降水：通常的施工方法是在建筑物或者構筑物四周打一些降水井孔，用水泵進行強行抽水以實現降低水位的目的。但此種方法比較復雜，需要在施工場地埋設大量的施工排水管網，而且需要機械打孔成降水井，且成孔孔深需達到22m，經計算，如果實現所有構筑物的地下水位的降水施工，其鑿井費預計達到130萬之余，再加上一些材料費（排水管網等）、人工費等，整個水廠施工完成后，僅降水費將超過500萬元。可見，此方案工期較長而且耗資較大，并且存在施工場地內縱橫交錯的排水管與總圖設計中的上下水管道、電纜等相互嚴重影響的情況，因此被否定。（二）埋塑截滲墻自流降水方案：由于污水處理廠地面高程與四道砂河的高程相差16m多，污水處理廠建成后，其排水需要通過直徑為2m的排水管道自流進入四道砂河。

本方案有效利用了施工場地的高差和工藝排水管，其目的是將水廠外圍的地下水進行截流使其不能滲漏進場地范圍內，并控制場地內的地下水的水量，同時把場地范圍內的地下水科學地集中，并使其流入排水管道，以實現自流排放進入四道砂河，最終使場地內地下水問題得以解決。基于以上方案的思路，需要對污水處理廠的工藝設計以及施工周圍的地質情況進行分析研究，認為可以滿足以上的施工要求。

排水管設置在污水處理廠內的出口處且埋深約8m，其中少數構筑物（吸水井、生活泵房等）的埋深為7m，而大部分的構筑物埋深約近4m，這些埋深設計實現了將地下水自流入排水管道同時通過管道將地下水引降至低于底板標高以下的目的。另外，根據對場地土層的分析，第②、③層為砂礫、碎石層，具有較強的透水性，②、③透水層的總厚度大約有4m，正是利用濾管通過透水層將水過濾并集中引入排水管道的出口。而第④層為滲透性較低的粉土、粉質黏土，相對來說可以視為不透水層，可以利用④層的不透水的特性通過埋塑截滲墻將場外的地下水攔截。

根據以上分析將方案具體如下：在污水處理廠的四周的圍墻外2m的位置，埋設埋塑截滲墻，墻寬200mm，從地表以下1m起設墻深7m，總長1800m，往下穿過②、③層位置并深入第④不透水土層中1m。防滲墻由防滲土工布（013～014mm厚）和填實的黏土組成，如圖1所示。

圖1 濾管布置示意

為了使地下水能夠集中到排水管道的入口并引入管內，在排水管的入口的側位的第④土層內埋設了2條濾管，濾管的標準為D400，長度為80m。將濾管與地下水的排水管入口檢查井（施工時作為集水井）相連接。一方面，可以將第②、③強透水土層過濾出的水集匯到檢查井并通過檢查井引至排水管入口，再通過排水管由出口引入四道砂河，這樣通過不斷的自流排放，使場內地下水位下降并至構筑物的底板以下。通常施工時，先對污水處理廠外的D2000排水管進行施工，然后再埋設濾管并設置檢查井以及埋塑截滲墻，當工期緊張時，也可在科學合理的安排下同時進行施工。在設計埋塑截滲墻時，要注意三個關鍵點：（一）成槽，要確保槽壁不塌，成槽的深度為7m，即成槽具備足夠的深度和寬度；（二）要平展并垂直地將土工布鋪設入槽中；（三）在槽中土工布的兩側進行黏土回填，回填土要確保密實。以上三條可以使埋塑截滲墻的防滲性能發揮出更好的功效。在進行成槽施工時，需要輔以鋪塑機來實現，適用于一般的土層和砂礫層。

在具體的排水方案提出后，要先根據水廠的地質情況局部做試驗，通過試驗證明以上施工設計能夠達到設計要求。在進行開槽施工時，利用泥漿護壁以保護槽壁，使其不塌。鋪塑機的速度通常為30m/h，開槽深度能達到7m，并且能夠自動連續地進行開槽和鋪塑，在鋪塑沒有遇到障礙時其鋪塑長度不受限制。鋪塑機的效率很高，其鋪塑質量也良好，塑膜垂直平展，填土密實。實際施工應用表明：埋塑截滲墻的成本造價比較低，以此工程為例：當埋塑深度為7m、成槽寬度為200mm時，每米埋塑截滲墻的造價均約500元，而造價中的材料費很低，只占到埋塑截滲墻的造價的1/10；主要費用是施工費和機械臺班費。以本污水處理廠為例：埋塑截滲墻長度按1800m計，總造價90萬，再加上濾管的材料費用10萬左右，污水處理廠埋塑截滲墻工程的排水費大約100萬，相比于井點降水方案的預算500萬而言，節省下可觀的投資成本。采用埋塑截滲墻的施工方案，不僅從施工程序上得以簡化，施工工期短，同時節省了大量的投資成本，同時施工效果能夠很好滿足設計要求。

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