强透水基础防渗补救措施的探讨

2018-10-25熊钦平

智能城市 2018年18期

熊钦平

湖南省水利水电勘测设计研究总院，湖南长沙 410000

强透水基础防渗补救是个重要的过程，在整个阶段需要对项目概况分析。如果出现险情后，需要及时进行补救和处理。为了避免出现防渗不到位或者异常现象，明确补救管理的注意事项，合理实施。

1 工程概况

在本次研究中以《澧县澧州实验学校运动场防洪补救补偿措施项目》作为基础，该学校为新建项目，平面上呈南北向布置，其南侧距东西向澧水河大堤堤顶120m左右，校区中心点至西侧乔家河路澧水大桥左岸端（大桥跟一线大堤结点）567m、至艳洲水电站大坝左岸端（大坝跟一线大堤结点）1.19km。

2 基础地质情况

工程区属河流冲积～河湖相冲积堆积地貌单元。区内地层单一，基岩露头甚少，第四系河流冲积松散堆积层广布，且深厚。第四系松散层主要为河流冲积和河湖相冲积层为主，厚度20～50m 不等。

实验学校运动场位于淞澧大垸一线大堤桩号27+400～27+700位置，该堤段堤基地层结构具明显的二元结构，其上部粘性土层（Q4al粉质粘土或砂质粘土、可塑～软塑状）厚度1.9～3.6m，下部为厚度大于40m的砂卵砾石层。

3 强透水基础防渗补救措施方案比较

堤基渗流控制工程设计以防渗和排渗结合，前堵后排、堤身和堤基渗控措施统一考虑为原则。根据《堤防工程设计规范》和工程实践经验，堤基除险加固的工程措施常用的有临水侧防渗铺盖、垂直铺膜、多头小口径水泥土防渗墙、机械开槽或射水法成槽技术砼截渗墙、背水侧压浸平台、排水减压沟、减压井及高喷灌浆形成的截水帷幕等多种型式，各种型式有各自的适用性，且各项措施本身的造价相差较大。

根据该堤段地质纵剖面图，澧州实验学校段堤防均为典型的双层地基结构，下部粉细砂和砂砾石的强透水层深度较厚，垂直防渗措施截断强透水层形成封闭式垂直防渗墙有一定施工难度；通过双层地基渗流计算，处理堤段堤基承压水头较大，考虑检修方便、维护费用低（离护堤房较近）、汛期险情易发现等因素，排水减压井尽量在背水侧近堤脚设置；本次防洪补救措施三种方案对比。

方案一：减压井+固结灌浆。整个运动场和进行固结灌浆，灌浆孔距2×2m，本次渗漏地区孔距1.5×1.5m，钻孔深度4.5m，灌浆深度3.5m。施工方法简单，不需要移民占地，灌浆方案经济合理，施工过程中需加强监测，控制施工质量。

方案二：减压井+粘土回填（深度4.3m）。本方案离运动场边线2m开挖，开挖坡比1：2，开挖深度4.3m，再用粘土回填，每1m分层碾压，压实度不小于0.92。在回填接触面用固结灌浆，灌浆间距2×2m，钻孔深度5m，灌浆深度4.3m。本方案开挖回填土方比较大，工程区在县城内，附近没有料场和弃渣场，征地困难。运动场开挖深度4.3m，施工是可能对周围的建筑物的结构安全产生破坏。施工期间影响学生安全及学校正常教学秩序。

方案三：减压井+粘土换填。本方案用粘土直接回填覆盖运动场（运动场的高36.7m），回填至高程38.55m，每1m分层碾压，压实度不小于0.92。每个方案都在运动场前设置减压井，根据计算固结灌浆深度3.5m、换填深度4.3m、回填深度3.1m。本方案直接回填施工方案简单。回填直接破坏了现有运动场建设，恢复运动场费用多。并对整个学校的布局和社会影响较大。

4 补救措施设计

澧州实验学校段堤基渗漏多为散浸和管涌，采用固结灌浆一种较简易而有效的措施，其作用是，可加大基础压重，延长渗径，减小渗流出逸坡降，改善学校运动场的渗流条件，满足学校运动场下卧土层的渗透稳定。

（1）根据地勘提供的成果，取用以下允许渗透坡降作为设计的渗控条件，堤身填土0.40、粉质粘土为0.50、粉细砂为0.20、砂砾石为0.18，地基情况同前。

（2）计算工况：堤外临水侧采用外河洪水位，堤内背水侧地面无水（地面高程）。

（3）根据《堤防工程设计规范（GB 50286—2013）》A.3中计算公式计算，根据理正软件渗流计算有限元法计算承压水头结合A.3.计算公式推导公式求水平盖重宽度和厚度。

当铺盖厚度为1m，根据《堤防工程设计规范（GB 50286—2013）》A.3公式通过试算弱透水层厚度，当K＞1.5时满足防渗要求。计算表层弱透水层为3.3m时（灌浆固化后砂卵石层），K大于1.5且应同时满足渗透比降小于粘土允许值0.5，综合考虑计算得铺盖厚度如表1所示。

表1 场地铺盖厚度、承压水头、渗透坡降参数值

从计算成果可以看出，在运动场范围中，渗透坡降均小于0.5，小于允许渗透坡降0.5，不会发生渗透破坏，险情处理后渗流计算成果满足要求，不会在运动场范围中发生渗透破坏。

5 补救措施施工工艺

5.1 固结灌浆施工工艺

5.1.1 灌浆处理流程

结合施工情况可知，在界面处理的过程中需要结合作业面进行预设，根据设计钻孔位置，拟在运动场搭建钻孔及灌浆施工工作平台，搭建面积约4×1.5m2；制浆站及灌浆设备安置在压力钢管旁空余位置。此外在操作过程中对施工组织形式有一定的要求，根据预设管理概况和要求等，施工用水取自河水，距施工工作面的最远距离约500m；施工用电负荷90kW，采用电缆连接。

覆盖层固结灌浆宜采用沉管灌浆法或孔口封闭灌浆法，沉管灌浆适用于松散覆盖层孔深15m以内、压力较低的灌浆。根据工程要求和地层结构可采用打管灌浆法进行沉管和灌浆。固结灌浆就是采用YT28风钻，孔径为不小于φ50mm造孔，把按比例拌制好的水泥浆，由泥浆泵加压后，经输浆管顺预先打好的孔口注入。

灌浆顺序：本工程覆盖层固结灌浆采用沉管灌浆法施工。施工时宜先灌注周边孔，后灌注中间孔，各灌浆孔按排间分序、排内加密的原则进行。

封孔采用压力封孔法，待灌浆结束后采用0.5∶1的水泥浆进行封孔，当注入率小于0.4L/min持续20min后结束封孔，并将孔口抹平。

5.1.2 灌浆材料及要求

固结灌浆采用纯水泥浆，制浆的水泥用普通硅酸盐水泥，标号不低于PO.42.5。浆液密度、黏度等参数应通过灌浆试验确定。

5.1.3 灌浆压力

灌浆方式采用纯压式进行, 覆盖层固结灌浆的压力应根据地质条件和现场试验成果，按建筑物的允许变形确定，一般情况下可采用0.1～1.0MPa。必要时应进行变形监测。

5.1.4 特殊情况处理

（1）灌浆过程中发现冒浆、漏浆时，应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇、待凝等方法进行处理。

（2）在灌浆过程中，发现临孔窜浆、冒浆处，则封闭该孔，继续进行灌浆，直至达到灌浆结束标准，然后封闭该孔，打开窜、冒浆的临孔，继续灌注，同样要求达到灌浆结束标准。