振动沉模防渗板墙在水利工程中的应用

张恒霖（山东大禹工程建设有限公司，山东济南250013）



振动沉模防渗板墙在水利工程中的应用

张恒霖
（山东大禹工程建设有限公司，山东济南250013）

【摘要】本文以单县浮岗水库坝体加固工程为例，介绍了振动沉模防渗墙的施工原理、施工工艺、特殊情况处理和工程质量控制措施，为类似工程实施提供借鉴。

【关键词】水库坝体；除险加固；振动沉模防渗板墙；模板；质量控制

1　振动沉模防渗板墙的施工原理

2　浮岗水库坝体加固概况

菏泽市单县的浮岗水库，建成于1958年。由于受当时生产技术水平的限制，坝体渗水量较大，库外区域已出现大面积盐碱化，对周围环境和经济发展带来恶劣影响。鉴于该坝体构成物复杂、渗透系数较大等状况，最终设计方案采用振动沉模防渗板墙施工技术，对浮岗水库的坝体进行加固。

3　振动沉模防渗墙施工工艺及流程

3.1施工材料及要求

鉴于浮岗水库的土质特点，坝体加固施工以水泥和沙壤土为主要材料。浆液采用水泥、中砂、钙质膨润土、Ⅱ级粉煤灰、减水剂拌制，其配合比为：1∶5.2∶0.57∶1.26∶0.006∶1.76（水）。浆液在配置完成后，每隔2～3 h对浆液的比重复检一次，并确保浆液比重始终≧1.6g/cm3；板墙的抗压强度要求为1.5～3 MPa，坝体渗透系数低于1×10-7cm/s，弹性模量为1 000 MPa，抗渗坡降＞500。

3.2施工设备

振动沉模防渗板墙施工的主要设备，可分为压模系统和注浆系统两部分。压模系统主要有机械式振动锤、步履式桩机、夹头和模板；注浆系统主要有浆液搅拌机、注浆泵和循环系统。

3.3施工测量与放样

施工前，采用全站仪对坝体轴线进行测量并放样。要用混凝土桩或木桩做好标记，标记点的位置误差≤20 mm，并清晰可见；在场地平整阶段，要沿着坝体轴线平整出宽6 m的振动沉模机移动平台，并挖深0.6 m、宽0.4 m的浆液预留槽；振动沉模机的立轴，其垂直度误差要≤0.5%。

考虑实际噪声情况，在仿真回波数据上叠加高斯白噪声分别使其信噪比SNR=0，10 dB，目标运动速度从0 m/s线性递增至300 m/s，FFT点数为512，采用互相关FFT法进行速度粗估计，Matlab仿真结果如图1所示。信噪比为10 dB时，测速误差基本维持在3 m/s以下，仅能满足二次相位的速度补偿误差。但当信噪比降为0 dB，速度估计值出现较大不规则波动，单独使用互相关FFT法已无法满足精度要求。因此，通常仍需在所得速度粗估计基础上进行速度精确补偿。另外，速度估计误差包络大致呈三角状，主要由FFT的栅栏效应所导致，该问题可以用Rife相关算法来得到优化[8]。

3.4沉入板刃

在桩机调平后，在保证机架立柱的垂直度误差≤0.2%的前提下，将模板与孔位校准，再利用桩机系统的自重，将板刃沉入到土层中，板刃沉入的位置误差要＜20 mm。并保证模板的垂直度误差≤0.5%。

3.5沉模

启动机械式振锤，将模板沿着施工轴线压入地层至设计的深度。在模板的压入过程中，要对模板的垂直度进行严格控制。下一个模板的压入，同样要沿着施工轴线，并压入至设计深度，但要紧挨着上一个已经压入的模板的边缘。

3.6灌注浆液并提升模板

向压入的模板内部灌注浆液，灌满后振动上拔且持续灌注，提升速度要控制于2～3 m/min。

3.7充盈灌注浆液

浆液的实际灌注量要由试验或以往施工经验确定。模板在上拔且灌注过程中，其内腔的浆液要始终保持一定的高度，从而保证生成墙体的完整性和连续性。

3.8二次压入模板

先压入的模板在振动上拔至地面后，启动步履式桩机行走装置前移，使此模板沿施工轴线，并以后压入的模板为导向且紧挨边缘，压入至设计深度。以相同的方法对后压入的模板进行操作，以此类推，并最终完成整道防渗板墙的施工作业。

4　施工过程特殊情况的处理方法

4.1浆液灌注意外中断的处理方法

浆液的灌注作业要保证连续，避免施工中断。如果在灌注过程中出现意外，不得不中断作业时，要在8 h内且在浆液初凝过程中，往复振动模板，防止出现“铸板”现象。在浆液具有一定的强度后，提出模板并在模板内表面焊一个20～50 mm厚的钢板，再将模板压入设计深度。模板在下沉过程中，其内壁焊接构件会在板墙面留下“凹”型槽，再次灌注浆液后，便可满足板墙的整体性和连续性要求。

4.2模板倾斜的处理处理方法

板墙施工过程中，其整体连续性依赖于下沉模板的垂直度控制。如果模板在下沉或提升过程中出现倾斜，施工人员要立即用钢尺或铅锤等检测器具，测绘模板的现位尺寸，并根据计算公式对模板的垂直度进行校正。校正的方法为：振动提升模板，以实现对板孔进行扫孔的目的，模板的下沉速度要控制在0.1～0.5 m/min，如此往复，至模板的垂直度满足设计要求。

另外，在施工过程中，如有发生漏浆或冒浆现象，则要认真检查分析产生这一现象的原因，结合具体情况，采取限流、嵌缝、浓浆等补救措施处理。当防渗墙某个孔体的垂直度误差＞1%时，要适当的降低模板的振动提升速度，以增加桩体直径，或另加桩体的方法进行修正。

5　做好施工质量的全面保障

5.1施工质量的控制措施

施工过程中，要严格执行施工技术要求和设计标准。1）铺设的步履式桩机的工作平台要平坦、坚实，宽度要大于6 m，且不可出现较大“凸”或“凹”坑；2）浆液中所有材料的配比，都要由试验先行确定。搅拌后的浆液，在灌注前要经过过筛，并在4小时内注完；3）桩架垂直度要用底座调平后的全站仪检测，并保证桩架立柱垂直度误差小于0.2%；4）严格控制模板的压入和振动提升的速度，并控制浆液的灌注量和速度。灌注过程中，模板内腔的槽孔要始终处于充满状态，以防止产生塌孔事故；5）当灌注浆液过程中，输浆管出现堵塞现象时，要对堵塞的输浆管加压疏通，且不可在孔中，采取用水加压的方法清理，以免对已施工完成的防渗墙体造成破坏。

5.2施工质量的保证措施

在振动沉模防渗板墙的施工准备阶段、施工阶段，施工质量管理人员、施工人员，都要对所负责的工作，保持一丝不苟、认真负责的敬业精神，不给整体工程的施工质量留下任何安全隐患：1）涉及工程的施工设计、施工作业等，要严格按照国家有关标准的规定进行组织和施工；2）每个施工班组要设技术指导工程师、质量检查专检人员各一人，并实行岗位责任制度；3）对于施工过程中，浆液的配合比和拌制时间、模板的压入与振动上拔等，要做好详细记录；4）对于配置的浆液，要定期进行比重的测量，并做模块试验，确保所用材料合格。

6　结语

通过浮岗水库坝体修筑的实例施工经验可以看出，振动沉模防渗板墙技术，是对水库坝体加固的一种优异的施工手段。此施工技术以其简单的操作方法、较高的作业效率以及低成本，完全能够达到水库坝体渗漏治理的目的。随着科学技术的不断发展，振动沉模防渗板墙这类新技术，会有更深的创新空间，尤其在水库坝体防渗施工方面，必将会有更新的突破。

（责任编辑迟明春）

【中图分类号】TV543.8

【文献标识码】B

【文章编号】1009-6159（2016）-03-0013-02

收稿日期：2015-07-02

作者简介：张恒霖（1987—），男，助理工程师