水利工程论文-地下连续墙在泵站基坑防渗工程中的应用与实践.doc

水利工程论文-地下连续墙在泵站基坑防渗工程中的应用与实践摘要：本文介绍射水法造墙原理、施工工艺和技术要点，总结了射水法造墙在太浦河泵站基坑防渗工程中成功的施工实践，对类似江河堤防、大型基坑建造防渗地连墙有较好借鉴作用。关键词：射水法地连墙基坑防渗应用与实践1工程概况、设计指标、地质条件1.1工程概况太浦河泵站位于江苏省吴江市庙港镇境内，西距东太湖边约2.0Km，是太湖流域综合治理、改善水环境的大型工程之一。泵站站址北侧为太浦河节制闸。泵站该泵站规模为大（1）型，等别级，主体结构为I级建筑物。泵站建成后，将改善上海市在黄浦江取水口的水质，设计供水流量300m3/S，拟安装6台直径为4.10m、斜150轴伸泵，单泵设计流量为50m3/S。泵站轴线距太浦闸轴线下游71.45m。泵站主泵房上游依次设计为进水池、拦污栅闸、交通桥，泵站下游为出水池。为了实现泵站及进出水建筑物的施工，设计了上开口尺寸(长宽)171.4m165m，最大开挖深度17.5m(一般约14.5m)的大型基坑，基坑毗邻太浦河和太浦闸，基坑距太浦河河岸较近，开挖边线最近处只有22m。为保证基坑开挖及结构物施工期间的边坡稳定，保护太浦河节制闸等已有建筑物的安全，并有效截断太浦河河水对深基坑的侧向渗流影响，在泵房主基坑和太浦河之间设计布置了一道砼地下连续墙进行防渗。1.2设计指标太浦河泵站砼地下连续墙设计长度为240m，墙体厚度为0.24m；设计墙体深度为19.70m（EL6.00mEL-13.70m），砼设计标号20，水泥用量350kg/m3，整体渗透系数1107cm/s。该工程采用射水法成墙技术。1.3工程地质条件工程地质条件：根据江苏省工程勘测设计院提供的太浦河泵站工程地质水文地质勘察报告中I-I/工程地质剖面图所示，地连墙施工区内主要地层见表1：表1地下连续墙土层分类表层号土层分类土层描述标准贯入击数地基允许承载力(Kpa)1重粉质壤土灰黄、灰褐色粉质粘土，中粉质壤土、杂碎砖石等，为人工堆土或耕作土42中粉质壤土灰黄、灰色淤泥质中粉质壤土，含泥炭层，软塑到流塑状4853粉质粘土灰色淤泥质粉质粘土夹少量粉土薄层，含有机质，软塑到流塑状1601粉质粘土褐黄、灰黄、深灰色粉质粘土，含铁锰质结核，硬塑状122552粉质粘土黄色重粉质壤土、粉质粘土，夹砂壤土薄层，局部互层81503重砂壤土黄色、黄灰色重砂壤土，夹少量重粉质壤土、粉质粘土薄层，局部互层131201重砂壤土青灰色轻砂壤土，含云母片26120粉质粘土灰色粉质粘土，夹砂壤土薄层，含碎贝壳，局部互层41051重粉质壤土灰色重粉质砂壤土与粉质粘土互层9110粉质粘土棕黄、灰绿色粉质粘土，含铁锰质结核，硬塑状21300依据设计要求，砼地连墙需穿过1、2、3、1、2、3、1、等多层土层，并深入层土深度层土0.30.5m。层土为硬塑状粉质粘土，中低压缩性，土质均匀，土层稳定，是相对隔水层和地连墙的墙底持力层。地下连续墙与基坑、太浦河河岸相对位置及地质剖面情况见图1。图1地下连续墙施工剖面图2射水法造墙技术原理及施工工艺2.1射水法造墙技术原理射水法建造地下连续墙技术由福建省水电厅水利科学研究所于1982年开始研究，经过多年的研制和生产性试验，在80年代中期生产出一代机、二代机、目前研制生产出三代机。研制生产的专利设备射水法造墙机组（二代机组、三代机组）进行砼地下连续墙的施工在我国江河湖泊的堤防工程中得到了广泛的应用。该机组由在同一轨道上电动行走的造孔机、砼浇筑机、砼拌和机（三代机配备反循环砂砾泵抽碴）组成，设备总功率约150180KW。其工作原理是利用水泵及成型器中的射水喷嘴形成高速水流来切割破坏土层结构，水土混合回流，泥砂溢出地面（正循环）或者用砂砾泵抽吸出槽孔（反循环），同时利用卷扬机带动成型器上下往返运动进一步破坏土层并由成型器下沿刀具切割修整孔壁形成具有一定规格尺寸的槽孔；槽孔由一定浓度的泥浆固壁。溢出或抽吸出的与泥浆混合一起的土、砂、卵石等流入沉淀池，土、砂、卵石沉淀，泥浆水循环使用。槽孔成型后提起成型器，造孔机电动行走到隔一槽孔位置继续造孔，砼浇筑机就位，采用导管法水下砼浇筑建成砼单槽板或钢筋砼单槽板，并在施工中采用平接技术建成地下砼连续墙。墙体厚度按设计要求在220450mm之间调节。2.2射水法造墙施工工艺流程射水法施工工艺流程图3射水法造墙施工主要技术要点射水法造墙技术上由造孔技术和水下砼浇筑技术两部分组成，而导管法水下砼浇筑是成熟的一种施工工艺，因此，射水法造墙技术主要研究对象就是造孔。造孔的关键技术要素有四个破土、固壁（保持孔壁稳定）、出碴和槽孔的连接；四个要素相互关联，相互制约。3.1破土射水法，其名称就是源自泥浆水射流破土（以三代机为例），三代机是由单排并列8个垂直向下的喷嘴作为射流破土结构。它的破土能力、破土范围取决于射流水压力、喷嘴几何形状以及对槽孔底部距离，可根据土体强度确定水压力。设备所配水泵的压力不小于0.4Mpa。3.2固壁施工过程中的孔壁稳定是成孔的关键。首先是孔壁保护，破土后的絮流靠成型器箱形外壳导流，减小水流对孔壁的破坏，保护孔壁。水流流速对孔壁稳定有影响，流速应控制在小于0.2m/s。泥浆固壁利用槽孔内泥浆水位高于地下水位及泥浆水比重大于地下水比重形成槽孔内对孔壁的压力达到固壁作用，同时泥浆水向外渗流过程中在孔壁上形成泥浆网膜，增大松散地层的粘聚性，起到护壁作用。因此针对各种地层条件，在造孔过程中确定泥浆的性质和质量是至关重要的（根据地层条件用自成泥浆法固壁或提前制备优质泥浆固壁）。3.3出碴第三代射水法造墙机组出碴是利用水泵及成型器中的射水喷嘴形成高速泥浆水流来切割破坏土层结构，水土混合回流，泥砂溢出地面（正循环）或用砂砾泵抽吸出孔槽(反循环)，溢出或抽吸出的与泥浆混合一起的土、砂、卵石等流入沉淀池沉淀，泥浆水循环利用。3.4单、双号槽孔的连接连续防渗墙重在“连续”二字，造孔过程中是由单个槽孔经水下砼浇筑形成2m宽的砼单槽板，由多块砼单槽板连接形成砼连续防渗墙，因此接缝的连接质量是该技术的主要关键点，也就是连续墙整体防渗效果的关键，单槽板本身结构不管是砼，塑性砼或其他材料均能达到某一抗渗指标，接缝的质量才是关键，这也是其它任何一种连续墙施工工艺所共同存在的技术问题。射水法造墙技术采用的是平接技术也就是在同一轴线端侧面实现平面对接，射水法是在整体放样后先施工1、3、5号单序孔，在单序孔的砼槽板初凝后(一般24h)