特高壓直流工程長江大跨越防滲設(shè)計及施工工藝

劉婕 張永奈 韓啟云 劉承志

摘 要：輸電線路工程跨越長江，根據(jù)相關(guān)要求須對長江兩岸跨越塔進行地基防滲處理。本文主要通過靈紹工程長江大跨越防滲設(shè)計及施工，全面總結(jié)設(shè)計經(jīng)驗及施工工藝，為后續(xù)特高壓工程跨越長江提供借鑒。

關(guān)鍵詞：長江大跨越;防滲;設(shè)計及施工

中圖分類號：TM752 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）04-0166-03

0 引言

靈紹工程長江大跨越工程北岸建有樅陽江堤，屬2級堤防。南岸建有池州江堤，為3級堤防。樅陽江堤主要位于長江河漫灘上，為沖積平原，高程10～13m，地勢地洼。堤基主要由壤土、砂及砂礫層組成，大部分堤基為二元結(jié)構(gòu)，表層為透水性較弱的攘土、下臥深厚的透水細砂、極細砂層。池州江堤地處丘陵山區(qū)的前沿，堤結(jié)一般斷續(xù)分布于沿江河各圩口低洼地段，起止于山岳崗地。堤基多具二元結(jié)構(gòu)，上部為透水性相對較弱的中、輕粉質(zhì)壤土，下部為透水性較強的細砂、極細砂層。根據(jù)長江水利委員會對靈紹工程長江大跨越工程建設(shè)方案批復(fù)意見，須對跨越長江的兩岸跨越塔進行地基防滲處理。

1 防滲工程設(shè)計工藝

1.1 堤防滲流穩(wěn)定計算及分析

由于擬建工程跨越塔基礎(chǔ)穿越覆蓋層深入到承載力較高的土層中，工程建設(shè)會對堤防基礎(chǔ)產(chǎn)生一定的擾動，需要分析工程對堤防滲流和穩(wěn)定的影響。

（1）計算方法。采用北京理正軟件設(shè)計研究院的《理正滲透穩(wěn)定分析軟件》，利用平面有限元計算程序進行計算。

（2）計算工況。分別計算在設(shè)計洪水位條件下，穩(wěn)定滲流期跨越工程塔基興建前后滲流場內(nèi)的水頭、壓力及堤后表層土的滲流出逸比降等水力要素。

（3）地層簡化。根據(jù)《靈州-紹興±800千伏特高壓直流輸電工程長江跨越防洪評價報告》計算參數(shù)，并參考類似工程試驗成果，各土層的滲透系數(shù)如表1、表2所示。其中樁基礎(chǔ)按混凝土考慮。

（4）允許滲流比降。堤防滲流穩(wěn)定性根據(jù)堤防背水側(cè)堤基表層土的滲流出逸比降控制，出逸比降按允許比降法控制，即：J≤J允。

（5）計算結(jié)果及分析。經(jīng)計算，工程實施前后堤后地表滲流比降對比見表3。

從計算結(jié)果可以看出，工程興建后，由于跨越塔樁基礎(chǔ)上部周邊縫隙通道的存在縮短了滲徑，堤后內(nèi)堤腳位置表層滲透比降有一定幅度增大，樁基礎(chǔ)位置周邊覆蓋層土體滲透比降明顯增加，接近允許的滲透比降值，工程實施對堤基滲流穩(wěn)定有一定影響，且由于南北兩岸跨越工程對應(yīng)外灘地均較窄，寬度在50～60m間，工程實施后，如不做任何防滲處理措施，在高水位情況下，堤基將可能發(fā)生滲流破壞。為確保堤防滲透穩(wěn)定及防洪安全，須采取防滲補救工程措施。

1.2 防滲工程布置

跨越塔樁基礎(chǔ)位于堤防背水側(cè)，樁基底部均穿透透水砂層。由于砂層自長江側(cè)貫穿至堤防背水側(cè)，且砂層很厚，當(dāng)長江水位逐漸升高時，弱透水層所承受的承壓水頭較高，如果弱透水層較薄或被挖穿（如有溝、水塘等），承壓水經(jīng)過沿程損失后，若剩余水頭滲透比降大于堤內(nèi)表土層允許滲透比降，就可能滲出地面，甚至發(fā)生管涌，產(chǎn)生滲流破壞。因此須對跨越塔樁基礎(chǔ)周圍進行防滲處理是十分必要的。

針對跨越工程對堤防滲流穩(wěn)定的影響，根據(jù)工程建設(shè)方案中承臺樁基具體布置情況，擬對兩座跨越塔樁基采取開挖后回填粘土防滲體，并結(jié)合鋪設(shè)復(fù)合土工膜的處理方式，為保護防滲體，在防滲體表面設(shè)植生塊，并以漿砌塊石封邊。具體布置如下：

北岸：根據(jù)地質(zhì)鉆孔資料所揭示的地基土層分布情況，北岸樅陽江堤堤內(nèi)土層第①層為填土，層厚約1.1～2.0m，第②層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，平均厚度約9m，第③層及以下為透水層，上部弱透水覆蓋層厚11m。回填粘土厚確定為2.5m，防滲體距底部1m高處鋪設(shè)土工薄膜，土工膜沿著樁承臺四周鋪設(shè)，寬度5.5m，回填粘土底部距樁基外壁4.0m，按1：1.5邊坡回填，回填土壓實度不小于0.93。

南岸：根據(jù)地質(zhì)鉆孔資料所揭示的地基土層分布情況，南岸秋江圩江堤堤內(nèi)土層第①層為填土，層厚約1.0～1.5m，第②層為粉質(zhì)粘土，平均厚度約1.5m，第③層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，層厚約7.5～8.0m，第④層及以下為透水層。上部弱透水覆蓋層厚10m。回填粘土厚確定為2.5m，防滲體距底部1m高處鋪設(shè)土工薄膜，土工膜沿著樁承臺四周鋪設(shè)，寬度5.5m，回填粘土底部距樁基外壁4.0m，按1：1.5邊坡回填，回填土壓實度不小于0.91。

兩岸跨越塔樁周按設(shè)計要求回填粘土后，在防滲體表面采用干砌植生塊護面，厚0.125m。

漿砌塊石封邊頂面高程與植生塊頂面高程齊平，高0.3m，寬0.5m。

1.3 堤防滲流穩(wěn)定計算復(fù)核

根據(jù)堤防標準斷面、地形地質(zhì)資料及工程建設(shè)方案等條件建立簡化計算模型，采用有限元法對其進行計算，以表層土的出逸坡降指標對滲流計算成果進行分析。

經(jīng)計算，防滲工程實施后堤內(nèi)地表滲流比降值如表4。

2 防滲施工準備

2.1 施工條件

擬建項目所在區(qū)域?qū)俦眮啛釒駶櫦撅L(fēng)氣候，其特點是季風(fēng)明顯，四季分明，全年氣候溫暖濕潤，雨量豐沛，濕度較大，日照充足，雨熱同季，無霜期長。

本工程施工場地開闊，水陸交通比較便利，施工所需的設(shè)備可以直接運到工地現(xiàn)場。防洪影響處理工程為主體建筑物的附屬工程，工程施工應(yīng)安排在非汛期施工。

2.2 施工用水用電

供電電源可就近接入附近村莊現(xiàn)有供電設(shè)施，施工期生產(chǎn)用水可抽長江江水解決，生活用水可就近接入附近村莊現(xiàn)有供水設(shè)施。施工期無污水排放。

3 防滲施工工藝

3.1 基坑開挖

確定開挖線，嚴格控制施工邊線，按照設(shè)計預(yù)留開挖邊坡比，測量人員隨時注意開挖標高，確保達到設(shè)計底線，陰雨天到來之前作好基坑排水準備。

土方開挖斷面除按設(shè)計斷面開挖外，表層受到擾動的松動土層應(yīng)同時挖除。

基坑基面應(yīng)處理干凈，去除土塊、碎石等雜質(zhì)，及時清理主體工程樁基鉆孔時的冒漿，不得摻入回填的粘土中。

3.2 基坑回填

防滲體土方回填應(yīng)按照《堤防工程施工規(guī)范》（SL260-1998）中相關(guān)要求進行，主要技術(shù)要求如下，詳見規(guī)范。

（1）在清理過的無水基底上進行。

（2）土方回填前應(yīng)將樁基外壁直接接觸面清理干凈，回填土?xí)r應(yīng)在棧橋樁基外壁等直接接觸面涂一層粘土漿，邊涂邊回填土壓實。

（3）應(yīng)分層鋪筑，上下層接縫應(yīng)錯開，每層厚15cm～20cm，層面間應(yīng)刨毛、灑水。

（4）機械進場后，應(yīng)通過試驗確定碾壓參數(shù)，包括碾壓設(shè)備，鋪土厚度，碾壓遍數(shù)，強度，含水量等。

（5）粘土含水量要接近最優(yōu)含水量，北岸壓實度不小于0.93，南岸壓實度不小于0.91，分段碾壓時，相鄰兩段交接帶碾壓，搭接寬度不小于0.5m，對于機械碾壓不方便的地方，采用人工夯實的辦法進行壓實。

（6）土方填筑過程中注意天氣的變化，下雨之前要保證已經(jīng)填筑的土料完成碾壓，防止雨水下滲，避免積水，雨后填筑面進行晾曬，清除濕土，重新補填碾壓。

（7）填筑中要即時判斷土料含水量，杜絕漏碾、欠碾或過碾等現(xiàn)象。

3.3 復(fù)合土工膜拼接鋪設(shè)

（1）施工程序。

坡面平整—土工膜鋪設(shè)—拼接—檢測—回填保護。

（2）土工膜拼接鋪設(shè)的技術(shù)要求。

結(jié)合以往工程經(jīng)驗，本工程選用土工布規(guī)格為400g/m2，土工膜選用聚氯乙烯（PVC）復(fù)合土工膜，規(guī)格為兩布一膜（200g/0.5mm/200g）。土工膜是十分有效的新型防滲材料，但其防滲是否達到應(yīng)有效果，關(guān)鍵在于施工質(zhì)量，根據(jù)《堤防工程施工規(guī)范》（SL 260-1998）技術(shù)要求如下。

1）墊層清理。新填粘性土經(jīng)過夯實平整，將表面上的尖銳雜物清理干凈后再鋪設(shè)土工膜，以免刺破土工膜。

2）土工膜鋪設(shè)與拼接。土工膜質(zhì)量應(yīng)經(jīng)檢驗合格，鋪設(shè)前應(yīng)仔細檢查土工膜有無破損，如發(fā)現(xiàn)破損應(yīng)修補或裁除。

土工膜應(yīng)以長度方向沿棧橋軸線鋪設(shè)，以減少接縫。

訂購復(fù)合土工膜時，應(yīng)要求廠家在整幅復(fù)合膜的四周留出10cm寬的拼接帶，即在該10cm寬范圍內(nèi)，織物與防滲膜是分開的，以便膜與膜的拼接。

本工程采用聚氯乙烯（PVC）復(fù)合土工膜，應(yīng)采用膠接法拼接。復(fù)合土工膜在中間的防滲膜拼接以后，外層土工織物可用手提縫紉機縫合。

拼接前均需將拼接帶部位擦拭干凈，以保證接縫密合質(zhì)量。采用膠接法拼接聚氯乙烯膜，可選用PVC膠，應(yīng)邊清潔接縫部位，邊涂膠，邊貼合，并用砂袋慢慢拖壓，使接縫貼合牢固。春秋季節(jié)應(yīng)固化12h，冬季應(yīng)固化24h。膠接縫的質(zhì)量檢查可掰開接縫部分觀察其接縫顏色是否一致，一般漏膠部位均可被發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)后應(yīng)立即補膠。

膠接質(zhì)量可通過抽樣作拉伸試驗，一般拼接強度不低于母材強度，要求不低于母材強度的80%，抽樣部位與數(shù)量可根據(jù)具體情況決定。

3）土工膜的周邊固定。土工膜與地基的連接必須安全可靠。土工膜與原狀土必須貼合緊密，另一側(cè)土工膜與棧橋樁基及橋墩承臺外壁用螺栓和鋼板將土工膜錨固在混凝土與鋼管樁外壁。

4）保護層的鋪設(shè)。土工膜鋪完后應(yīng)及時鋪保護層。復(fù)合土工膜上鋪粘性土做保護層，應(yīng)清除粘性土的尖銳雜物，以免刺破土工膜。已輔土工膜上的破孔應(yīng)及時粘補，粘貼膜大小應(yīng)超出破孔邊緣10cm～20cm。

（3）土工膜施工中的注意事項。

防滲土工膜施工包括以下工序：準備工作、鋪設(shè)、拼接、質(zhì)量檢查和回填土料。

1）準備工作。要求清除地面一切尖硬物質(zhì)，作好排滲設(shè)施，挖好錨固溝。準備好土工膜，盡量用寬幅膜，或先按要求尺寸焊拼好，卷在鋼管上，妥運至現(xiàn)場備用。

2）在平地上鋪放，借拖拉機或人工展放，在坡面上借卷揚機從坡頂徐徐反滾至坡底，將其固定。鋪放時應(yīng)注意：①盡可能在干燥和暖天氣進行。②鋪放應(yīng)留足夠余幅，不可太緊，以便拼接和適應(yīng)氣溫變化。③應(yīng)隨鋪隨壓重，防止風(fēng)吹。④接縫應(yīng)與最大受力方向平行。⑤發(fā)現(xiàn)損壞，應(yīng)立即修補。⑥鋪設(shè)人員應(yīng)穿軟底鞋，以免破壞土工膜，并密切注意防火。

3）土工膜拼接有熱熔焊法和膠粘法，大面積拼接一般用熱熔法，局部拼接才用膠粘，應(yīng)注意太薄的聚乙烯（PE）膜經(jīng)加熱要燒壞，故不能用熱熔焊法。膠結(jié)法只適用于聚氯乙烯膜。用膠粘法時應(yīng)注意粘結(jié)膠的耐久性，不能因長期浸水或遇水中化學(xué)物質(zhì)而失效。大規(guī)模拼接前，應(yīng)進行拼接試驗。

4）拼接質(zhì)量檢查。可以先作目測檢查，即檢查縫有無疏漏，有無燙損，有無褶皺和是否均勻，然后借儀器檢漏。例如兩條焊縫間有約10mm空腔末焊，可以將待檢段兩端封死，往空腔內(nèi)充氣，靜置一段后，觀察其壓力有無下降。如發(fā)現(xiàn)漏縫，應(yīng)及時修補。

對較大工程，尚應(yīng)取樣檢測，即割取部分接縫試樣作拉伸試驗，要求接縫強度不低于母體的80%。

5）回填土料。鋪膜后應(yīng)及時回填，嚴禁膜較長時間外露。填土一般應(yīng)不薄于30cm;冬季水位變動時，厚度應(yīng)加大。如分期施工，應(yīng)注意兩期間膜的良好連接。

6）防滲土工膜的周邊和與結(jié)構(gòu)物連接處應(yīng)構(gòu)成密閉系統(tǒng)，具體結(jié)構(gòu)可按地基土質(zhì)和結(jié)構(gòu)物類型確定。

3.4 干砌植生塊護面

干砌植生塊護面施工前需對回填粘土表面進行清理。植生塊可就近購置或在附近堤頂或灘地預(yù)置，人工搬運、砌筑，最后進行勾縫、嵌縫施工。

3.5 漿砌塊石施工

漿砌石施工所用塊石為新鮮堅硬石料，不得有剝落或裂紋，要求上下兩面平行且大致平整，無尖角、薄邊，塊厚宜大于20cm，片石用于塞縫，但用量不得超過砌體重量10%;水泥采用普通硅酸鹽水泥，應(yīng)為正規(guī)廠家合格產(chǎn)品，到貨后合理堆放，做到防潮、通風(fēng);砂漿采用普通硅酸鹽水泥，應(yīng)按規(guī)定水灰比配制，隨制隨用，間歇時間不超過2.5小時;砌筑前，應(yīng)在砌筑區(qū)外將石料清洗干凈，敲除軟弱邊角，并用水保持濕潤狀態(tài);應(yīng)先鋪砂漿后砌筑，砌筑要求平整、穩(wěn)定、密實、錯縫，平整做到相鄰石塊高差不宜大于2～3cm，穩(wěn)定要求石塊安置必須自身穩(wěn)定、大面朝下，密實嚴禁石塊直接接觸，錯縫做到同一砌筑層內(nèi)，相鄰石塊應(yīng)錯縫砌筑，不得存在順向通縫。

4 結(jié)語

靈紹工程長江大跨越防滲設(shè)計滿足長江水利委員和相關(guān)規(guī)程規(guī)定的要求，施工通過省長江河道局驗收，質(zhì)量優(yōu)良。本文詳細闡述了長江大跨越地基防滲處理設(shè)計要求及施工工藝流程，為后續(xù)特高壓工程跨越長江防滲設(shè)計及施工提供借鑒。

參考文獻

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