地连墙技术在内河船闸工程主体基坑防渗中的应用

陈晨

（济宁市港航事业发展中心，山东 济宁 272000）

1 工程地质概况

新建韩庄复线船闸位于微山县韩庄镇，建设规模为Ⅱ级船闸，拟建场区地形平坦，北高南低，以平原为主，地面标高33.2～45.3m，平均为36.46m，属山前倾斜平原地貌单元。根据地勘结果，闸址区基岩裂隙水具有承压性，承压水头高程约32.30m，同时在基坑中部夹5 层姜石层（强透水层）。

2 地连墙防渗工程

2.1 防渗工程概述

该工程船闸主体基坑防渗方式采用地连墙方式进行，施工总长度约1000 余m，地连墙的厚度为0.6m，施工材料为塑性混凝土，地连墙的顶标高为33.50m，底标高为16.00～18.50m，总工程量约1.06万m3。根据现场地质资料和设计要求，主要选用德国生产的BG24 全液压抓斗配CZ-22A 型冲击钻成槽设备进行成槽，清孔后水下浇筑塑性混凝土。

2.2 施工流程

防渗墙施工流程如图1 所示。

图1 防渗墙施工程序图

2.3 主要施工方法

2.3.1 导墙的施工方法

导墙采用C30 钢筋混凝土现场浇制。导墙顶面高出地面50～100mm，并保证泥浆液面高出地下水位500mm 以上，导墙之间的距离比挖槽设备大4cm。

2.3.2 泥浆工程的施工方法

工程所用泥浆的配合比，需根据工程地质资料与工程施工中的实际情况，在施工过程中随时予以调整。泥浆搅拌系统采用φ200 螺旋输送机及600l 高速回转的泥浆搅拌机等设备，工作出泥量为4m3/h。

为确保护壁效应及混凝土质量，在泥浆成槽施工中，对槽段被置换后的泥浆及每批新浆按照以下指标进行测试：黏度控制在18～30s；pH 值控制在7～9；比重控制在1.2～1.3g/cm3；泥皮厚度控制在1～3mm/30min；失水量应小于30cc/min。

2.3.3 成槽施工方法

（1）成槽施工平台布置情况

成槽施工采用“冲抓法”，将冲击钻机布置在墙体轴线的外侧，将抓斗布置在墙体轴线的内侧。

（2）槽段的划分

（a）施工中槽段长度遵循原则

地质情况不稳时，通过槽段长度减小并缩短成槽时间来防止沟槽壁面的坍塌。对于深墙，因造孔时间比较长，施工难度比较大，划分槽段应尽量短一些，反之，划分槽段可长一些。若沟槽附近有比较大的地面荷载时，应尽量减小槽段划分的长度来确保稳定。

划分槽段时，应尽量在4h 内浇筑完毕每个槽段内的全部混凝土。

（b）该工程槽段的划分

按照设计要求，该工程一期和二期槽孔的中心距长均为7.0m。一期槽段采用四钻三抓方式；二期槽段采用二钻三抓方式。如图2 所示。

图2 槽段划分示意图

（3）槽段的连接方式

该工程槽段连接采用接头管连接。

（a）选用的拔管机的性能参数

拔管机电动机功率为11kW；拔管机拔管直径为600mm；拔管机拔管深度为20m；拔管机起拔能力为500kN。

（b）拔管机由接头管、孔口架、夹管器、拔管油缸总成和液压泵站组成。

拔管机接头管部分采用φ600mm×12 钢管，规格分为4～7m 等长度规格。

拔管机接头形式采用插接式，用销轴销接，用螺钉锁紧销轴。接头管按槽孔深度配置，管口需高出槽孔口1～1.5m。

（c）接头管用液压拔管机起拔

根据混凝土浇筑速度和初凝时间确定最优拔管时间。一般情况下，可以在开浇3h 后，试拔1～2cm，如果发现拔管的阻力很小，拔管间隔时间应适当延长。

（4）成槽施工

（a）选择成槽设备

成槽设备主要选用德国生产的BG24 全液压抓斗，同时搭配CZ-22A 型冲击钻。该套设备的优点包括：抓斗上安装了电子测斜仪，在开挖过程中可利用纠偏设备纠正偏斜度；抓斗斗体具有低重心、长导向的特点，成槽垂直性好；抓斗提升速度较快，能够自由下落，抓斗张开或闭合时间较短，施工效率高；在造孔的过程中，基本上不会产生废浆。

（b）成槽施工工艺

先进行一期槽孔的施工。导墙壁顶以下0.3～0.5m，在开槽前注入泥浆，并在整个成槽过程中控制泥浆面不低于导墙顶下0.3～0.5m。主孔成孔采用φ600mm 冲击钻施工，副孔土体采用抓斗挖除。在成槽过程中如遇到姜石、砾石时，应特别注意槽壁坍塌、泥浆漏浆、遇到较大孤石、开挖到基岩面等情况。施工人员在操作设备时应注意自动测斜电脑的显示数据实况，如遇到异常情况应及时采取纠偏措施，控制槽孔垂直度在规定范围之内。在即将挖入岩层时，应首先抓取岩样，确定基岩面高程。经鉴定认可后，可用抓斗直接挖至设计高程。如遇到弱风化基岩或大孤石等情况，可以利用冲击钻机挖至设计高程。

（c）质量控制

第一，应沿打好的导向主孔向下开挖，开孔时确保斗体与墙体轴线平行，斗体中心线应与导墙中心线重合，斗体下放速度要平缓、稳定，使形成的导向槽垂直。

第二，施工中，严禁大行程、快速提降钻头及斗体，防止因抽吸或者冲击引起坍孔。

第三，在成槽过程中，如出现液面下降且伴随泛气泡的情况，说明有漏浆现象。一般情况下可采用填黏土、水泥方式处理；稍严重的情况采用填锯末、草球处理；情况严重时应填死槽孔，待两边槽孔施工完成后再开挖。

第四，在成槽过程中，因特殊情况停止施工时间较长时，用气鼓法搅拌槽孔内泥浆来避免泥浆沉淀，防止停工期间孔壁坍塌。

（5）终孔及清孔验收

槽孔成孔后，应满足以下指标：槽孔的孔壁应平整垂直，孔位的中心偏差≤3cm、孔斜率≤0.5%；对槽孔接头套接孔，其两次孔位中心任一深度的偏差值≤墙厚的1/3，同时应保证设计厚度。

因该工程平均深度为16m，清孔方法采用泵吸排渣法，将φ50mm 钢管下到槽底，上端与3PN 大型泥浆泵连接。清孔时从槽孔一端开始缓慢地抽取底部浆液，同时孔口送入新鲜的泥浆。清孔1h 后应达到以下标准：孔底淤积厚度≤20cm；含砂量≤10%；黏度≤30s；密度≤1.25g/cm3。

二期槽孔在清孔结束前，还需刷洗一期槽孔混凝土孔壁上所吸附的泥皮和岩渣，自上而下采用钢丝刷分段刷洗，直到刷子的钻头上不带泥屑，孔底淤泥不再增加为止。刷洗完毕并验收合格后，开始进行混凝土浇筑，时间应在4h 之内[1]。

（1）导管的布置

该工程浇筑水下混凝土施工采用导管法[2]。

选用D=250 的圆形螺旋快速接头型导管，每节长度为2～2.5m。

施工方法：将导管依次接长后用吊车吊入槽段的规定位置，距槽底50cm 左右停止，在导管顶端安装方型漏斗。浇筑时每段槽孔同时在槽孔长度的1/4 处布置三处导管。安装导管时，控制导管底部出口与孔底距离≤25cm。开始浇筑前，在导管与储料斗之间安放挡板。第一次浇筑储料斗容量为2m3，开浇时单罐混凝土方量≤6m3。

首批混凝土的计算如图3 所示，以地连墙深16.7m、长7m、厚0.6m 为例，地连墙单段需要混凝土70.14m3，首灌量约为2.25m3。

图3 首批混凝土的计算图示

式（1）中：V——首批混凝土所需数量，m3；

h1——井孔混凝土面达到Hc 时，导管内混凝土柱体平衡导管外泥浆压力所需的高度，即：

h1≥Hw×w/c，m；

此外，还有多学科诊疗的住院开展形式。一是进行多学科会诊；二是定期病例讨论会，疑难病例讨论，制定特殊病例的个体化多学科综合治疗方案；三是积极举办研讨会。

Hc——灌注首批混凝土时所需井孔内混凝土面至孔底的高度，Hc=h2+h3，m；

Hw——井孔内混凝土面以上水或泥浆的深度，m；

d——导管直径，取d=0.25m；

D——桩孔直径（考虑1.1 的扩孔系数），m；

w、c——为水（或泥浆）、混凝土的容重，取w=11kN/m3，c=24kN/m3；

h2——导管初次埋置深度（h2≥1.0m），m；

h3——导管底端至钻孔底间隙，约0.25m。

得：Hc=1.25m，Hw=7m

V=7×0.125×0.125×3.14+1.25×7/3×0.6=2.25m3

导管布置要求：导管不变形，导管接头处具有良好的螺旋丝性；导管应牢固连接，避免接头漏泥浆；导管应正确、垂直安放；做好导管安放长度的记录工作[3]。

（2）水下混凝土的施工

该工程采用塑性混凝土施工，对混凝土的水灰比应严格控制，坍落度严格控制在18～22cm；扩散度以34～38cm 为宜。混凝土到施工现场后及时浇筑入槽，以保证混凝土的和易性；做好浇筑记录和导管拆除记录。

在混凝土浇筑之前，除有关准备工作之外，还应对槽段垂直度、沉渣厚度、接头管安装等情况进行检测。

在接头管就位后应对沉渣厚度进行检查，灌注混凝土应控制在4h 内，如超过时间，应重新进行清底工作。灌注混凝土时，槽内混凝土表面上升速度宜≥2m/h，各导管处的混凝土表面高差≤300mm；为使凿去墙顶泥浆后的标高符合设计要求，浇筑顶面高度宜高出设计标高500～800mm。

灌注混凝土时，接头管应经常转动并提动，拔管时注意不要损伤接头处的混凝土。

应连续灌注槽段内的混凝土，一般情况下可中断5～l0min，最长不能超过20～30min，不能长时间中断[4]。

2.3.5 提拔接头管

应结合混凝土浇筑确定接头管的拔升工艺，在混凝土浇筑时，应对每车混凝土的浇筑时间和混凝土面的上升情况做好记录，以此作为控制提拔接头管时间的依据。在提拔接头管时，应结合水下混凝土凝固速度规律和类似工程的施工经验操作，在顺利地拔出接头管的同时，避免出现槽段混凝土坍塌的情况。

3 结语

随着地连墙施工的不断推进，船闸主体基坑开挖范围内的出水量逐渐下降。地连墙全部合龙后，船闸主体基坑内的出水量已经不足200m3/h，取得了较好的防渗效果。证明地连墙技术在内河船闸工程主体基坑防渗中的应用是相当成功的，效果显著，为内河地区深基坑止水技术的应用实践积累了经验。