加强排涝站深基坑防渗围封设计研究

周广平

（湖北省武穴市水利局　湖北　武穴　435400）

加强排涝站深基坑防渗围封设计研究

周广平

（湖北省武穴市水利局湖北武穴435400）

我国是洪涝灾害频发的国家，为了预防洪涝灾害带来的损失，我国在最近的几十年里相继修建了大量的排涝站。在排涝站建设施工的过程中我们也发现了一些问题，排涝站修建地区的地下渗水量往往较大，因此在深基坑开挖过程中的渗水问题比较严重。本文主要对排涝站在深基坑开挖过程中面对强渗水问题时所采用的各种防渗措施进行研究。

排涝站；深基坑；防渗围封

引言

排涝站在防洪排涝方面发挥了重要作用，大大降低了洪涝灾害给人民生活带来的损失。现在建设的排涝站大中型较多，基坑开挖较深，而建设地区的地下水位往往较高，出水量较大，对深基坑开挖造成很大的影响，在排涝站建设中防渗围封的建设效果将直接影响基坑开挖的成败。因此，在防渗围封的设计与施工中必须充分考虑现场实际情况并参考以往施工经验，关键时刻可以进行试验后在确定施工方案，以达到安全、高效和节约费用的目标。

1　排涝站中防渗围封的使用

排涝站的建设区域往往离水源较近，有地下水位高出水量大的特点，在深基坑开挖时面临的首要问题就是基坑的侧壁漏水，所以必须要做好防渗工作，在此情况下采用降水法十分困难且效果并不理想，因此设置防渗围封来防止地下水的渗漏是必然之势。防渗围封又被称作截水帷幕。根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120），截水帷幕的定义为：用以阻隔或减少地下水通过基坑侧壁与坑底流入基坑和防止基坑外地下水位下降的幕墙。在设置防渗围封时一般要根据工程地质条件、水文地质条件及施工条件等确定。可选用水泥土搅拌桩帷幕、高压旋喷或摆喷注浆帷幕、搅拌-喷射注浆帷幕、地下连续墙或咬合式排桩。支护结构采用排桩时，可采用高压喷射注浆与排桩相互咬合的组合帷幕。对碎石土、杂填土、泥炭质土或地下水流速较大时，宜通过试验确定高压喷射注浆帷幕的适用性。针对不同的地质水文条件选择不同防渗方案，以达到高效且节约成本的目标。

2　常用防渗工艺

目前国内外常用的防渗工艺有地下连续墙、水泥土深层搅拌法围封、高压喷射注浆围封等。不同的防渗工艺有不同的效果，存在不同的优缺点。在选择防渗方案时要充分考虑施工现场的实际情况，并考虑经济性和安全性的需求，选择合适的防渗工艺。

2.1地下连续墙

地下连续墙的施工工艺是由泥浆和水下浇注混凝土的方法延伸发展而来，其施工过程为先做导墙保护基槽的开挖，然后利用制备好的泥浆进行护壁并按照设计方案开挖基槽，基槽开挖完成后吊放钢筋笼，利用导管法注入混凝土置换出护壁泥浆，一段钢筋混凝土墙制作完成，然后分段连续施工形成连续墙体。地下连续墙的适用范围很广，可运用于多种地基条件，并且具有工期短、噪音低、质量可靠等优点，随着施工工艺的不断进步防渗性能也在不断加强，综合经济效益高。地下连续墙用做防渗围封时接头处的施工必须得到注意，如果施工方法不当可能会出现相邻墙段不能对齐或渗水的现象，而且地下连续墙的施工会受到地质因素的影响，在一些特殊地质条件下施工难度很大。综合上面所述的优缺点，地下连续墙在合适的地质条件下的适用性很高，防渗效果也能得到较好的保证，在施工中也有很广泛的应用。

2.2水泥土深层搅拌法

水泥土深层搅拌法围封主要适用于软性地基，是一种软性土地基加固方法。水泥土深层搅拌法主要是利用水泥等具有固化作用的材料，借用专门的深层搅拌机械进行正循环钻孔，待钻孔达到设计深度后再利用机械在地基深处将软性土与水泥等固化材料进行强制搅拌，一个桩位完成后移动机械进行下一桩位施工，最后桩与桩互相咬合组成水泥搅拌桩挡墙已达到防渗作用。其作用原理是利用水泥的水解化反应，与软土结合形成具有一定强度的桩体。水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌法和粉体喷射搅拌法，而在深基坑中更为适用的是水泥浆搅拌法。

对比与其他几种防渗工艺，水泥土深层搅拌法围封工艺的造价最低，因为它对钢材没有需求，而且可以就地取材。在施工时产生的噪音少，且施工速度较快，可以节省工期。但它对地基土性有一定的要求，在乱石较多或土质复杂时施工很难进行；我国较常用的搅拌桩桩径较小再加上桩身不规则的特性，在相互咬合形成水泥搅拌桩挡墙的过程中很难保证各个桩柱间都能紧密结合，若产生缝隙就会是是防渗效果大打折扣。这种工艺看似简单，但在实际施工时却较为复杂，可能产生问题的环节较多，稍有差错就会使围封的防渗性能达不到要求。在很多实际工程中这种猜测也得到了证实，在我们的观测中采用此种防渗工艺发生渗水事故的概率比其他方法要大很多，这也使得此种工艺在实际运用中得到了一定的限制。

2.3高压喷射注浆

高压喷射注浆防渗工艺的发展极为迅速。它是结合高压水射流切割技术与化学注浆法形成的新型灌浆技术。在进行高压喷射注浆前先用钻孔机械对施工处土层进行钻孔，利用钻孔设备将带有喷嘴的灌浆管插入土层安置在合适位置，接下来的过程是利用加压设备对管内浆体进行加压，使之产生20～40MPa的超高压喷浆，高压浆体带来的巨大离心力、冲击力不断作用在土层上，使土体结构不断破坏。脱离土层的土粒在离心力作用下与浆体搅合在一起形成比例合适的浆土混合体，多余的土粒则随着浆液排除地面，浆土混合体在土层逐渐凝结形成一定形状的固结体。高压喷射注浆根据喷射方向的不同可分为定喷、摆喷和旋喷三种类型。如果在喷嘴提升的过程中喷射方向保持不变，这种喷射方式称为定喷，定喷形成固结体呈现板状；若喷嘴一边提升一边做钟摆式运动则称之为摆喷，摆喷形成的固结体的形状类似于哑铃；在喷嘴提升过程中进行旋转喷射的方式称为旋喷，旋喷产生的固结体为圆柱状。

实验证明，高压喷射注浆技术的适用范围非常广，几乎在所有地层中都能施工，利用高压喷射注浆工艺形成的防渗围封的封闭性优良，浆体固结后拥有极佳的防渗性能。高压喷射注浆技术操作很方便，且原材料价格低廉，所能达到的效果又让人十分满意，所以这种围封技术在实践中往往是首选方案，成为应用最广泛的防渗围封技术。在排涝站深基坑防渗工程中应用较多的是定喷与摆喷，其中定喷的费用较低，具体的选择要根据工程实际土质及渗水程度做决定，必要时要进行试验。

3　防渗围封结构形式

根据建设方式的不同，防渗围封一般可分为落地式防渗围封、悬挂式防渗围封和五面止水式防渗围封。落地式防渗围封与悬挂式防渗围封主要对结构的竖向进行处理，进行各种防渗措施，围封的下部一般会嵌入到相对不渗水的地层中，这两种形式的经济性相对较高；而五面止水式防渗围封除了对结构四周进行防渗措施外，又在某一深度处利用旋喷设备进行水平封底，使其达到完全切断地基透水层的目的，这种形式的防渗围封效果更可靠，也更为安全。在选择防渗围封结构形式时要做到切实了解现场情况，并应充分考虑经济性、安全性和可靠性，制定最佳方案以达到最理想的目标。

4　结语

排涝站在排涝防洪方面取得的优良效果使其建设速度得到了加快，由于排涝站建设地区往往地下水位较高且地下渗水量较大，所以在建设时防渗围封的设计是不可忽视的重点问题，防渗围封设置的效果会直接决定深基坑开挖的成败，所以我们一定要在设计阶段作出最佳选择。每种形式的防渗围封都有自己的特点和适用条件，在设计前认真勘察现场是一个重要的环节，根据实际情况选择最为合适的防渗工艺和结构形式，达到最合适的防渗效果和理想的经济效益。

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2015-4-20