某工程除險(xiǎn)加固方案設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述

王 波

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

1 工程概況

某工程破堤扒口分洪口門為蓄滯洪區(qū)初建期應(yīng)急工程中啟動(dòng)實(shí)施建設(shè)的分洪簡(jiǎn)易裹頭，建筑物級(jí)別為2級(jí)，總凈寬175m，分洪流量2027m3/s，由進(jìn)、出口導(dǎo)流堤、漿砌石重力式擋土墻組成，采用八字形以中心線對(duì)稱布置。進(jìn)、出口導(dǎo)流堤長(zhǎng)分別為20m、30m，重力式漿砌石擋土墻長(zhǎng)42m。進(jìn)口導(dǎo)流堤段，收縮角度為15°，堤頂寬度4m，坡比為1∶3.0。導(dǎo)流堤段護(hù)砌采用格賓石籠，厚0.3m，下設(shè)砂礫石0.15m及無(wú)紡布一層。中間段兩側(cè)擋墻為漿砌石重力式擋土墻，墻高7m。為防止分洪時(shí)水流沖刷危及基礎(chǔ)和兩側(cè)擋墻安全，在兩側(cè)擋土墻之間原地面位置采用漿砌石護(hù)底，厚0.6m，兩側(cè)擋土墻之間護(hù)底以上填筑黏土堤防。堤防兩側(cè)邊坡坡比為1∶3.0。出口段導(dǎo)流堤采用八字形布置，擴(kuò)散角度為15°，堤頂寬度4.0m,坡比為1∶3.0。

經(jīng)過多年的運(yùn)行，某年汛期水位較高，簡(jiǎn)易裹頭出現(xiàn)了不同程度的險(xiǎn)情，首先兩側(cè)漿砌石擋土墻堤腳處出現(xiàn)承壓漏水現(xiàn)象，漏水位置距地面0.3m，相繼護(hù)底也出現(xiàn)了漏水現(xiàn)象，防汛指揮部門采取了搶險(xiǎn)措施，對(duì)堤防上游坡鋪設(shè)彩條布并回填土方，采取措施后，下游承壓現(xiàn)象消失，整個(gè)汛期仍可見滲流出現(xiàn)，滲出水為清水，無(wú)土顆粒流失現(xiàn)象。經(jīng)過判定，滲流通道主要出現(xiàn)在漿砌石結(jié)構(gòu)內(nèi)[1]。

2 除險(xiǎn)加固措施

針對(duì)險(xiǎn)情對(duì)建筑物外江側(cè)漿砌石結(jié)構(gòu)物采取防滲處理措施，在上游側(cè)采用垂直防滲方案，對(duì)已有結(jié)構(gòu)與新建結(jié)構(gòu)之間的銜接位置進(jìn)行加強(qiáng)處理，對(duì)運(yùn)行過程中堤防迎水側(cè)已破損的混凝土板進(jìn)行更換。

2.1 漿砌石墻迎水面處理措施

對(duì)原有兩側(cè)漿砌石臨江側(cè)外漏部分采用打錨筋掛鋼筋網(wǎng)澆筑防滲面板，墻體內(nèi)栽植錨筋，錨筋橫、縱間距均為1.0m，擋墻頂部第一排錨筋長(zhǎng)度0.75m，其中錨進(jìn)墻體0.5m，其余錨進(jìn)均長(zhǎng)1.25m，錨入原墻體1.0m，錨筋位置必須位于整塊砌石上，不得插入砌石縫中，錨筋間距根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況適當(dāng)調(diào)整。在漿砌石表面澆筑一層防滲面板，面板厚0.3m，防滲面板強(qiáng)度等級(jí)C25，抗凍等級(jí)F200,抗?jié)B等級(jí)W6，表面安裝鋼筋網(wǎng)，鋼筋間距為0.2m，直徑12mm。澆筑防滲面板前應(yīng)對(duì)原漿砌石墻表面清洗，清除漿砌石松動(dòng)砂漿、表面涂刷水泥砂漿[2]。

2.2 上游堤腳位置處理措施

沿上游堤腳外和漿砌石擋墻外緣設(shè)置旋噴樁，樁徑0.85m，樁深14m，樁間搭接寬度為15cm，旋噴體滲透系數(shù)達(dá)到5×10-6cm/s以上，抗壓強(qiáng)度達(dá)到4.5MPa以上。為解決延長(zhǎng)滲徑和防沖問題，并兼顧護(hù)坡固腳，在樁上澆筑混凝土倒梯形梁，對(duì)旋噴樁上部1.3m和部分堤腳范圍進(jìn)行開挖，拆除一定長(zhǎng)度的原有漿砌石護(hù)底，并用黏土進(jìn)行回填，梁下部嵌入土工膜，土工膜沿旋噴樁下游及回填黏土槽的邊界進(jìn)行鋪裝，進(jìn)而解決基礎(chǔ)滲漏通道[3]。具體布置見圖1。

2.3 堤防與防滲面板之間的處理措施

兩側(cè)漿砌石擋土墻與堤防接觸位置，在堤防的迎水側(cè)沿堤防外輪廓線清除土方，開挖成槽，形狀為直角倒梯形，深2.0m，內(nèi)側(cè)邊坡垂直，外側(cè)邊坡為1∶1，防滲面板深入堤防2.0m，為防止堤防回填部位出現(xiàn)變形導(dǎo)至薄弱環(huán)節(jié)而滲漏，在防滲面板底部嵌入土工膜，嵌入深度為0.5m，并外延深水平鋪在預(yù)先挖好的黏土槽內(nèi)，用黏土對(duì)土槽進(jìn)行回填，回填堤身黏土?xí)r在防滲面板上刷一層黏土漿以利于結(jié)合。

2.4 導(dǎo)流堤與與防滲面板之間的處理措施

導(dǎo)流堤與與防滲面板銜接位置正常是堤腳位置處理措施的外延部分，但由于該部分的結(jié)構(gòu)均埋入了導(dǎo)流堤內(nèi)，所以不需要考慮防沖的問題，進(jìn)而措施較堤腳位置的處理有所改動(dòng)。在漿砌石擋墻外緣設(shè)置旋噴樁，樁徑0.85m，樁深14m，軸線與堤腳位置的旋噴樁在一條直線上，在樁上澆筑混凝土矩形梁，對(duì)旋噴樁上部1.3m和部分導(dǎo)流堤進(jìn)行開挖，在矩形梁與防滲面板之間水平鋪設(shè)土工膜，兩側(cè)分別嵌入到梁和防滲面板中，并用黏土恢復(fù)導(dǎo)流堤的開挖部分。

3 主要技術(shù)要求

3.1 旋噴樁要求

旋噴樁相關(guān)施工技術(shù)要求要嚴(yán)格執(zhí)行《水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》DL/T5200-2004。灌漿施工作業(yè)開始前，施工單位應(yīng)按嚴(yán)格按照施工圖紙及相關(guān)的施工技術(shù)要求，制定合理的施工方案，選擇具有代表性的實(shí)驗(yàn)段，進(jìn)行灌漿的現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)，驗(yàn)證施工方案的合理性及其適用性，確定孔深、孔距、孔的排列方式、漿液的材料配比、有效樁體直徑、墻體防滲性能、抗壓強(qiáng)度等施工參數(shù)[4]。

3.1.1 成樁順序

同一排內(nèi)的高噴灌漿孔宜分兩序施工。

3.1.2 漿液

高噴漿液使用42.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥漿液，結(jié)合灌漿現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)選擇適量的外加劑和摻合料。注漿所用水泥應(yīng)符合《通用硅酸鹽水泥》，水泥漿所用的水，符合《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。水泥應(yīng)縮短存放時(shí)間并嚴(yán)格防潮，不得使用過期和受潮結(jié)塊的水泥。攪拌高壓噴射注漿通常使用純水泥漿液。高噴漿液應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)論證后方可確定。

制漿材料稱量誤差應(yīng)≤5%。

使用高速攪拌機(jī)攪拌水泥漿，攪拌時(shí)間應(yīng)≥30s；使用普通攪拌機(jī)≥90s。旋噴采用兩管法，水灰比可為1.5∶1～0.6∶1，宜采用1∶1，密度宜為為1.4～1.5g/cm3。純水泥漿的攪拌存放時(shí)間，自制備至用完的時(shí)間應(yīng)<3.0h。實(shí)際應(yīng)結(jié)合試驗(yàn)確定相關(guān)施工參數(shù)。

低溫季節(jié)施工要做好機(jī)房和輸漿管路防寒保溫，高溫季節(jié)施工要采取防曬和降溫措施。漿液溫度控制在5～40℃。

3.1.3 鉆孔

確定孔位，鉆孔孔位與設(shè)計(jì)孔位偏差≤50mm。鉆孔孔徑應(yīng)大于噴射管外徑20mm以上。測(cè)量孔深，鉆孔終孔時(shí)測(cè)量鉆桿鉆具長(zhǎng)度，允許偏差≤5cm，鉆孔的有效深度應(yīng)超過設(shè)計(jì)墻底深度0.3m。孔內(nèi)測(cè)斜，孔深<30m時(shí)，孔斜率≤1%。鉆進(jìn)時(shí)要詳細(xì)記錄孔位、孔深、漏漿、地層變化、掉鉆等情況及其處理措施。

3.1.4 高噴灌漿

高噴灌漿采用雙管法，成樁直徑為0.85m，相臨樁體搭接寬度為15cm，噴射壓力為25～40MPa，噴射量為70～100L/min，密度為1.4～1.5g/cm3，提升速度為10～25cm/min，旋噴轉(zhuǎn)速為10～25r/min。

下噴射管前，應(yīng)檢查機(jī)械及管路運(yùn)行情況，調(diào)準(zhǔn)噴射方向和擺動(dòng)角度，進(jìn)行地面試噴，。

噴頭下至設(shè)計(jì)深度，要先按規(guī)定參數(shù)進(jìn)行原位噴射，待漿液返出孔口，方可開始提升噴射。

高噴灌漿全孔自下到上必須連續(xù)作業(yè)。如需中途拆卸噴射管，搭接段要進(jìn)行復(fù)噴，復(fù)噴長(zhǎng)度≥0.2m。

高噴灌漿過程中，如出現(xiàn)壓力突降或驟增、或孔口回漿密度、回漿量異常時(shí)，必須查明原因，并及時(shí)處理。

高噴灌漿因故中斷后恢復(fù)施工時(shí)，應(yīng)對(duì)中斷孔進(jìn)行復(fù)噴，搭接長(zhǎng)度≥0.5m。

施工過程中要準(zhǔn)確記錄高噴灌漿各項(xiàng)參數(shù)、漿液材料用量、灌漿過程中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象及處理情況等。

3.2 防滲面板

防滲面板施工前要對(duì)原有漿砌石進(jìn)行清洗，清除漿砌石體松動(dòng)砂漿，在漿砌石體表面均勻涂刷水泥砂漿，防滲面板厚度為30cm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C25、抗凍等級(jí)F200、抗?jié)B等級(jí)W6。防滲面板內(nèi)安裝鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)與錨筋焊接。防滲面板底部與防滲膜連接，防滲膜伸入防滲面板長(zhǎng)度為30cm，嚴(yán)格控制控制伸入長(zhǎng)度及質(zhì)量。

3.3 錨筋

原有漿砌石墻體內(nèi)栽植錨筋，錨筋直徑為20mm，錨筋橫、縱間距均為1.0m，第一排錨筋距墻頂60cm，錨筋長(zhǎng)度為75cm，其它錨筋長(zhǎng)度125cm，錨筋均漏出墻體25cm，錨筋位置必須位于整塊砌石上，不得插入砌石縫中，錨筋安裝宜優(yōu)先選用先注漿后插錨筋的方法進(jìn)行。具體要求如下：

1)鉆孔直徑35mm，直徑應(yīng)比錨筋直徑大15mm以上；當(dāng)采用先插錨筋后注漿的方法安裝時(shí)，鉆孔直徑宜比錨筋直徑大40mm，同時(shí)應(yīng)保證灌漿的飽滿。錨筋安裝前孔內(nèi)的巖粉和積水應(yīng)清理干凈。

2)注漿宜采用注漿器具，注漿前應(yīng)用水或稀水泥漿潤(rùn)滑注漿器具管路。砂漿用砂應(yīng)經(jīng)過篩選，其砂粒直徑≤2.5mm，砂漿等級(jí)按設(shè)計(jì)要求配制。也可采用水泥卷或其他錨固劑代替注水泥砂漿的方法，先將定量的水泥卷或其他錨固劑填入錨筋孔，再將錨筋打入。

3)打入錨筋后若孔口砂漿不飽滿，應(yīng)采用同強(qiáng)度等級(jí)砂漿補(bǔ)填飽滿。錨筋安裝后，在錨固材料凝固過程中不得敲擊、碰撞，必要時(shí)應(yīng)在孔口采取固定措施。

4 結(jié) 論

文章針對(duì)分洪口門(臨時(shí)裹頭)的險(xiǎn)情進(jìn)行了加固方案設(shè)計(jì)，采用迎水側(cè)漿砌石墻增設(shè)防滲面板的方案，并對(duì)基礎(chǔ)采取了旋噴樁防滲措施，經(jīng)過加固后的分洪口門，歷經(jīng)幾次汛期的高水位考驗(yàn)，均未出現(xiàn)任何險(xiǎn)情，目前運(yùn)行良好，得到了運(yùn)行管理單位的認(rèn)可，已完成驗(yàn)收工作，證明了所采取的加固措施安全可靠，希望文中的相關(guān)加固措施和經(jīng)驗(yàn)?zāi)芙o類似工程提供一定的參考價(jià)值。